[發明專利]一種太陽能光熱蒸發同步水鹽分離淡化和提鹽裝置

在審

• 申請號: 202211163514.X
• 申請日: 2022-09-23
• 公開（公告）號: CN115385411A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 楊亞威;闕文修;趙石焓;馬勇
• 申請（專利權）人: 西安秦盛豐科技有限公司
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種太陽能光熱蒸發同步水鹽分離淡化和提鹽裝置，包括從上到下依次貼合鋪設的光熱輸水層、供水層、鹽引導沉積層和漂浮絕熱層；光熱面接收光照并將太陽能轉換為熱量，蒸發面接收上層對應光熱面的熱量用于水蒸發，并在蒸發面遠端設置析鹽處，通過供水層輸水線路與光熱輸水層輸水線路向蒸發面單向輸運水鹽，析鹽處水平布置于水面且頂部無覆蓋，鹽濃度在析鹽處達到飽和而析出，不會沉積在光熱面覆蓋的蒸發面上，實現蒸發和鹽沉積位置分離，在生產淡水的同時避免了鹽分對設備的侵蝕，且無需周期性更換易耗配件，極大降低了維護成本。

技術領域

本發明屬于太陽能海水淡化和脫鹽技術領域，具體涉及一種太陽能光熱蒸發同步水鹽分離淡化和提鹽裝置。

背景技術

海水淡化和高鹽廢水脫鹽的本質上都是水鹽分離過程，但兩者的功能是分開實現的。現有的海水淡化技術主要有兩類：一類是高效熱驅動蒸發技術；另一類是壓力驅動膜脫鹽技術。類似地，現有的高鹽廢水脫鹽技術主要有三類，前兩類同海水淡化，第三類是冷凍結晶。這些方法受到以下因素制約：一是需要大量消耗熱能或電能等高品位能源，分布高度依賴大型能源設施；二是鹽分污染設備的共性問題，需周期性更換配件及維護，以及海水淡化產生的高鹽廢水排放會污染環境。因此，一般走大規模、集中式的路線，不適用于小型化應用需求。

為了節能減排，利用太陽能進行海水淡化和脫鹽，成為關注的焦點。在海水淡化領域，在已商業化的太陽能蒸餾器中，熱量在吸收器表面產生，使水溫整體升高，造成了大量的熱損失，效率僅為30～45％。在脫鹽領域，仍然主要靠太陽自然曬鹽。

近年來，一種全新型的太陽能驅動界面蒸發海水淡化技術，因具有更高的太陽能轉換效率、數倍于自然蒸發的速率、更低廉的成本優勢，逐漸發展起來。與基于整體加熱的太陽能蒸餾器不同，這種界面蒸發系統首先將少量的水與下方水體進行隔離，將太陽光-熱能轉換局限在空氣-隔離水的界面，僅該界面處的水被加熱而蒸發，極大地減少熱量損失。該技術僅僅依靠太陽能即可源源不斷地獲取淡水，決定了其不僅適用于大規模、集中式的供水系統，也適合小型化、便攜式裝置。

但是，該技術仍然面臨鹽分污染設備的問題。目前的研究主要集中在獲取淡水，蒸發器的設計思路以提高蒸發效率和抗鹽污染上，對于如何提取鹽的研究較少，仍是一項新的挑戰。目前報道的各類太陽能驅動界面蒸發器普遍采用了矩形、圓形、圓錘等對稱蒸發結構，這樣的結構不利于抗鹽污染。另外，由于蒸汽逸出后留下鹽就地沉積，即蒸發和鹽沉積發生在同一位置，運行一段時間后由于鹽沉積易導致蒸發失效，鹽分污染設備是傳統海水淡化、脫鹽技術的共性問題。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種太陽能光熱蒸發同步水鹽分離淡化和提鹽裝置，避免鹽分污染蒸發面，維持裝置的長效穩定運行。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種太陽能光熱蒸發同步水鹽分離淡化和提鹽裝置，包括從上到下依次貼合鋪設的光熱輸水層、供水層、鹽引導沉積層和漂浮絕熱層；

所述光熱輸水層包括光熱面和光熱輸水層輸水線路，光熱面水平布置于水面用于接收光照并將太陽能轉換為熱量，光熱面包括光熱面近端和光熱面遠端，光熱輸水層輸水線路與光熱面近端相接并插入水中用于從光熱面近端向光熱面遠端單向輸運水鹽；

所述供水層包括蒸發面、供水層輸水線路和析鹽處，蒸發面和供水層輸水線路與其上層對應的光熱面和光熱輸水層輸水線路的形狀一致，蒸發面接收上層對應光熱面的熱量用于水蒸發，蒸發面近端與供水層輸水線路相接，蒸發面遠端與析鹽處接觸；供水層輸水線路與光熱輸水層輸水線路一樣插入水中用于向蒸發面單向輸運水鹽；析鹽處水平布置于水面且頂部無覆蓋，水鹽通過光熱輸水層輸水線路和供水層輸水線路單向輸運到蒸發面蒸發，鹽濃度在析鹽處達到飽和而析出；

所述鹽引導沉積層包括水平部和彎折部，水平部連接在蒸發面和析鹽處底部，向下彎折的彎折部用于引導在析鹽處析出的鹽固體沿著鹽引導沉積層向遠端沉積；