[發明專利]基于碟式聚光的太陽能風能互補驅動多效含鹽水淡化裝置

在審

• 申請號: 201810029457.3
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN107986368A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 常澤輝;李建業;趙震;侯靜;李瑞晨
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F1/04;C02F1/10;C02F103/08
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,楊志兵

技術領域

本發明涉及一種鹽水淡化裝置，具體涉及一種多效含鹽水淡化裝置，屬于太陽能風能互補利用技術領域。

背景技術

安全充足的淡水是人類進步和社會發展的必需條件之一，雖然地球表面70％覆蓋著水體，但其中97.5％屬于不能被直接飲用的含鹽水，對含鹽水進行淡化處理是解決淡水危機的有效途徑之一。工業化含鹽水淡化處理技術主要包括反滲透法、多級閃蒸發、多效蒸餾法等，但是在對含鹽水處理過程中所需驅動能主要以化石能源為主，而且需要規模化運行、建造成本大、對維護要求高，釋放出大量溫室氣體，不適合分布式、小型化淡水的制備。

利用缺水地區所擁有的豐富太陽能資源對含鹽水淡化的技術可以克服上述工業化含鹽水淡化技術所具有的缺點，同時可以實現淡水制備建造成本低、適合于分布式小型化應用。但太陽能含鹽水淡化處理技術卻無法克服太陽能利用中不可避免的供能間歇問題，考慮同為可再生能源的風能可以與太陽能在供能時間和方式上實現互補驅動，從而改善了可再生能源含鹽水淡化裝置運行過程中供能間歇的技術瓶頸。

專利申請201610160581.4提出一種風能太陽能海水淡化裝置，其利用風能產生電能進而存儲在蓄電池內加以利用，使得所收集的風能轉化為熱能的過程復雜，導致系統能量轉化效率不高。專利201310164208.2涉及一種太陽能風能低壓海水淡化裝置，太陽能和風能用來發電驅動抽氣裝置為海水蒸發提供低壓環境，但系統沒有多次回收蒸汽凝結釋放的潛熱。

發明內容

有鑒于此：本發明提供了一種基于碟式聚光的太陽能風能互補驅動含鹽水蒸餾淡化裝置，能夠實現太陽能制熱和風能制熱互補蒸餾含鹽水淡化，轉化過程簡單直接，轉化效率高；且多次高效吸收水蒸氣凝結潛熱，高效節能。

所述的基于碟式聚光的太陽能風能互補驅動多效含鹽水淡化裝置：包括:碟式聚光器、蒸發腔、兩個以上冷凝盤、旋轉軸和攪拌葉片；

所述蒸發腔底部為裝有含鹽水的半球玻璃殼，含鹽水內混摻有黑色多孔吸光顆粒；所述半球玻璃殼位于碟式聚光器焦斑位置；一端固接有攪拌葉片的旋轉軸位于所述蒸發腔內；

所述碟式聚光器由兩個以上反射板組成，每個反射板能夠繞其自身對稱軸線轉動，當兩個以上反射板依次對接形成盤式結構時作為碟式聚光器反射太陽光；當每個反射板繞其自身對稱線轉動設定角度后，作為風輪葉片，能夠在來流風的驅動下轉動，并通過旋轉力臂帶動所述旋轉軸繞其軸線轉動，以通過攪拌葉片攪拌蒸發腔底部的含鹽水；

所述蒸發腔內攪拌葉片上方沿豎直方向依次設置有兩個以上冷凝盤，冷凝盤通過軸承支撐在旋轉軸上；每個冷凝盤內均盛有含鹽水，通過進水管向所述冷凝盤和蒸發腔底部注含鹽水；每個冷凝盤的下表面均設置有與淡水輸出管連通的淡水收集槽。

還包括二次拋物聚光器；所述二次拋物聚光器罩在所述半球玻璃殼外部，且二次拋物聚光器的焦斑位于半球玻璃殼處。

每個冷凝盤均設置有一個自動進水開關，所述自動進水開關包括：進水柱塞和浮球，每個冷凝盤上設置有水口作為位于其下方的冷凝盤的進水口；所述進水柱塞的一端與所述進水口配合，能夠堵塞或打開進水口，另一端連接浮球；其中位于最下方的冷凝盤的自動進水開關的浮球位于蒸發腔底部含鹽水的液面上，其余冷凝盤的自動進水開關的浮球位于其下方的冷凝盤的液面上；進水管設置在蒸發腔內最上方的冷凝盤的上方。

在每兩個冷凝盤之間增加冷凝盤管，每個冷凝盤管外對應設置一個淡水收集盤；所述冷凝盤管通過進料管串聯在一起，進料管的一端通過設置有水泵的管路與含鹽水箱相連，另一端與進水管相連。

有益效果：

(1)本裝置通過結構變化可以實現太陽能含鹽水蒸餾淡化和風能驅動制熱蒸餾淡化的有效切換，充分利用太陽能和風能在供能上的時間互補性，最大程度克服了可再生能源含鹽水淡化應用間歇性的缺點，達到了風能和太陽能互補驅動產水的目的。

(2)本裝置在對含鹽水淡化過程中，直接將太陽能和風能兩種低品位能源轉化為低品位能源(熱能)，沒有進行其他高品位能源(比如：電能等)的過渡轉化，轉化過程簡單直接，不存在高能低用的缺陷，轉化效率高。

(3)本裝置利用受熱水蒸氣向上浮升特點，沿水蒸氣浮升方向布置多個盛水冷凝盤，多次回收水蒸氣冷凝時釋放的潛熱，能夠實現水蒸氣所含熱量分級多次利用，具有鮮明的高效、節能特點。