[發(fā)明專利]太陽能海水淡化裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610333670.4
• 申請日: 2016-05-18
• 公開（公告）號: CN105776391A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉振華;李雙菲;邵志雄;王登鋒;成東升;夏寧
• 申請（專利權(quán)）人: 桑夏太陽能股份有限公司;上海交通大學(xué)
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;F24J2/05;F24J2/32;C02F103/08
• 代理公司: 北京商專永信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11400
• 代理人: 高之波;倪金磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能利用領(lǐng)域，特別涉及太陽能海水淡化裝置。

背景技術(shù)

淡水是人類社會賴以生存和發(fā)展的基本物質(zhì)之一，然而隨著人類文明 的不斷發(fā)展和社會的不斷進步，水資源短缺已成為21世紀(jì)人類面臨的重大 問題。地球表面積約為5.1億平方公里，其中海洋面積就占據(jù)了70.8％，由 此看來地球上水資源是十分豐富的，但是由于含鹽度太高而不能直接飲用 或者灌溉的海水占據(jù)了地球上總水量的97％以上，在不到3％的淡水中，3/4 被凍結(jié)在地球的兩極和高寒地帶的冰川中；我國的水資源形勢更加不容樂 觀，作為世界上13個缺水國家之一，人均水資源年占有量只相當(dāng)于世界平 均水平的1/4,缺水城市占全國城市的2/3。發(fā)展海水淡化事業(yè)，是解決我國 淡水緊缺的重要戰(zhàn)略途徑。

從國家“十二五”到“十三五”規(guī)劃，節(jié)能環(huán)保和新能源一直都是國家重點 研究方向，而太陽能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，其儲量豐富， 取用方便，將太陽能應(yīng)用于海水淡化技術(shù)，通過集熱器收集太陽能，蒸餾 海水獲得淡水，這種不受電力條件限制，無污染、低能耗的技術(shù)，在能源 及淡水資源緊缺的未來具有很強的競爭優(yōu)勢。

目前現(xiàn)有技術(shù)中，已有利用太陽能熱能，采用多效蒸發(fā)或多效閃蒸技 術(shù)進行海水淡化的，但一般都是負(fù)壓運行，需要動力泵進行工質(zhì)輸送，需 要真空泵維持負(fù)壓。例如中國申請?zhí)枮?1240510.8的實用新型專利，其多 效蒸發(fā)技術(shù)專利一般采用金屬管橫管或者豎管降膜蒸發(fā)多效回?zé)崾?)、多 效閃蒸式技術(shù)都要采用真空泵維持多級蒸發(fā)器內(nèi)負(fù)壓運行；中國發(fā)明專利 ZL200510042840.5)，這類結(jié)構(gòu)用于大型海水淡化裝置已經(jīng)成熟，但難以用 在小型化的太陽能蒸汽冷凝裝置上；且這些太陽能海水淡化裝置必須要使 用真空泵保持低壓運行，因此對裝置的密封性要求非常高，而且真空泵比 較昂貴，長時間間斷性工作容易損壞，并且運行壓力也很難保持穩(wěn)定；除 此之外，現(xiàn)有太陽能集熱器溫度不高也是太陽能海水淡化裝置總熱效率和 蒸發(fā)效率低，難以商品化的一個主要原因；另外，傳統(tǒng)的太陽能海水淡化 裝置也還需要其他輸送工質(zhì)的動力泵，和真空泵一樣，這些動力部件需要 大量消耗電能，而太陽能蒸汽冷凝裝置最有應(yīng)用期望的場所如海島、漁船 恰恰是缺電場所，目前尚未見中小型太陽能海水淡化裝置投入商業(yè)化使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種太陽能海水淡化裝置，無需動 力泵和真空泵，結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)保、低能耗、高效的將海水淡化。

本發(fā)明太陽能海水淡化裝置，包括集熱單元、制水單元、末端冷凝單 元；集熱單元包括集熱管和汽包；制水單元包括四級自流式蒸發(fā)冷凝裝置， 自流式蒸發(fā)冷凝裝置，第一級至第四級結(jié)構(gòu)相同，通過各級間節(jié)流減壓閥 控制各級工作溫度，實現(xiàn)蒸汽在非負(fù)壓條件下逐級降溫冷凝；集熱單元、 制水單元、末端冷凝單元依次連接，集熱單元生成水蒸汽，各級蒸汽在壓 力差驅(qū)動下自發(fā)流動通過制水單元的四級蒸汽冷凝裝置后，進入末端冷凝 裝置形成淡水，收集。

本發(fā)明裝置集熱單元的集熱管利用太陽能，通過集熱管內(nèi)工質(zhì)的相變 換熱快速將熱量傳遞到汽包，在汽包內(nèi)生成蒸汽，水蒸汽進入制水單元， 通過自流式蒸發(fā)冷凝裝置持續(xù)提供中溫度水蒸汽，利用各級工作溫度的不 同來進行有效的蒸發(fā)換熱和冷凝回?zé)幔┒死淠龁卧獮閷α餍涂绽淦鳎瑢? 制水單元流出的中溫水蒸汽冷凝成淡水，進入收集裝置；裝置可在正壓下 運行，并且不需要任何動力裝置，無電能等其他能耗，整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊， 占地面積小，裝置成本及運行成本低，運輸方便，太陽能有效利用率高。

其中，集熱單元與制水單元第一級自流式蒸發(fā)冷凝裝置之間通過回路 型重力熱管結(jié)構(gòu)連接，回路型重力熱管結(jié)構(gòu)包括蒸汽軟管和回液軟管，第 一級自流式蒸發(fā)冷凝裝置位置要高于集熱單元的汽包位置，汽包、蒸汽軟 管、第一級換熱器及回液軟管組成一回路型重力熱管結(jié)構(gòu)熱量和質(zhì)量進行 自流傳遞，不需要提供給其動力；這種結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了第一級自流式蒸發(fā) 冷凝裝置的壓力自控，控制產(chǎn)生的水蒸汽保持相應(yīng)溫度，汽包內(nèi)產(chǎn)生的蒸 汽經(jīng)由蒸汽軟管流入第一級換熱器，放熱冷凝后，通過回液軟管流回汽包。