[發明專利]一種風光互補的海水淡化裝置

有效

• 申請號: 201710213265.3
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106915792B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 劉威宏;李洋;凌祥;黃鑫;柯廷芬;陳英武
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F1/04;C02F103/08
• 代理公司: 32207 南京知識律師事務所
• 代理人: 張蘇沛

本發明公開了一種風光互補的海水淡化裝置，利用空氣的載濕能力進行蒸發，帶走海水中的純水，且濕空氣經降溫冷凝后回收其析出的冷凝水，達到海水淡化的目的。當利用太陽能驅動系統運行時，用于加熱海水以及驅動溴化鋰制冷機產生冷卻水所需的熱量均由太陽能平板集熱器產生的熱水提供；當利用風能驅動系統運行時，通過風能直接驅動熱泵系統，用于加熱海水以及冷卻濕空氣。設置相變蓄熱器儲存熱水熱量，以適用于各種不同天氣條件，保證系統穩定不斷地運行。

技術領域

本發明屬于海水淡化領域，具體涉及一種風光互補的海水淡化裝置。

背景技術

隨著經濟的日益發展和人民生活水平的不斷提高，水資源短缺問題成為全國乃至世界發展面臨的一個重大障礙，全球各國和地區紛紛尋找解決水資源短缺的方法。由于海水總量巨大，相對于淡水來說可謂取之不盡用之不竭，因此，海水淡化是目前解決水資源短缺問題的重要方式。

蒸餾法(熱法)是目前海水淡化的主要方式之一，其中又以多效蒸餾(MED)和多級閃蒸(MSF)技術應用較為廣泛。多效蒸餾是將多個蒸餾器進行串聯，上一組蒸餾器內產生的水蒸氣冷凝釋放的熱量作為熱源加熱下一組蒸餾器，且每組蒸餾器的溫度和壓力均低于前一組，以此，海水濃度不斷變高，回收的冷凝水即為淡水。由于其結垢和腐蝕問題，使得其發展停滯不前，直至低溫多效蒸餾技術的出現才有所改觀。多級閃蒸是將海水預熱后引入到一個壓力低于其飽和蒸汽壓的容器之中，海水因過熱進行閃蒸，閃蒸后的蒸汽冷凝后進行淡水回收，但其能耗大，投資及制水成本高。

發明內容

本發明針對當前采用熱法進行海水淡化存在的不足之處，提出了一種風光互補的海水淡化裝置。利用空氣溫度升高，其載濕能力呈現一種超線性增長的特點，通過循環空氣帶走海水中的純水，并通過對濕空氣進行降溫，降低至其露點溫度，則冷凝水析出，達到海水淡化的目的。其中，空氣與海水直接接觸換熱，吸收海水的熱量；海水由太陽能或風能熱泵系統產生的熱水進行加熱；太陽能平板集熱器吸收太陽能用于加熱熱水，熱泵系統則利用風能進行驅動，工質在冷凝器中釋放熱量，用于加熱熱水。利用海邊自然環境特點，晴天時陽光輻照較強，以太陽能作為驅動熱源，陰雨天時風力較強，以風能作為驅動熱源。設置相變蓄熱器，儲存太陽能平板集熱器或風能熱泵系統產生的多余熱量，確保系統能夠在晴朗無風夜晚運行，實現連續地海水淡化操作。

為實現本發明目的，采用如下技術方案：

一種風光互補的海水淡化裝置，其特征在于，包括：海水儲罐、進料泵、回熱冷凝器、預熱器、蒸發室、風機、循環液罐、循環泵、除濕冷凝器、淡水收集罐、太陽能平板集熱器、相變蓄熱器、溴化鋰制冷機、熱水箱、風力機、變速器、壓縮機、節流閥、蒸發器、冷凝器、冷卻水循環泵和熱水循環泵。系統工作流程為：由海水儲罐流出的原始海水經進料泵輸送與循環液罐流出的濃縮海水經循環泵輸送按比例混合后分別經回熱冷凝器與預熱器加熱升高至指定溫度，送入至蒸發室；在風機作用下，空氣被通入到蒸發室，與混合海水進行直接接觸傳熱傳質，空氣帶走海水中的部分水分，離開蒸發室，之后被引入到回熱冷凝器中冷凝，與混合海水進行換熱后，初步降溫除濕，并在除濕冷凝器中與冷卻水進行換熱后，二次降溫除濕，空氣回到進入蒸發室之前的狀態，再次引入到蒸發室，完成空氣循環；濃縮海水落入蒸發室底部，進入循環液罐，完成海水循環；太陽能平板集熱器能夠產生熱水，用于實現3個目的：1)加熱混合海水，使其達到指定溫度；2)作為熱源，驅動溴化鋰制冷機產生冷卻水；3)與相變蓄熱器進行換熱，儲存熱量。風能熱泵系統通過風能帶動風力機轉動，通過變速器調整至指定轉速，驅動熱泵系統工作，為預熱器提供加熱海水所需的熱量，以及為除濕冷凝器提供冷凝濕空氣所需的冷量，同時其產生的熱量同樣能夠儲存到相變蓄熱器中。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：