管道系統的製作方法
2023-05-29 07:42:11 3
專利名稱：管道系統的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種用於將例如水等流體從水源輸送到目標位 置的管道系統。更具體地，本發明涉及一種從鹹水源向目標位置輸送淡 水的管道系統，因此將在本文中總體地描述本發明。然而，應當理解， 本發明可以使用於其它應用中，但這些應用包含但不限於從水或其它流 體除去汙染物。
背景技術：
在現今社會中淡水的充分供應是一個日益嚴重的問題，特別是在世 界上的乾旱地區、易於遭受乾旱地區和需為大量人口供水的地區。
為解決社會的水資源短缺問題，人們已經提出了各種各樣的解決方 法。然而，總體來說，這些提議因為成本過高而無法建立和運營、不能 提供足夠的淡水以滿足社會的需求、不能有效地使用社會的寶貴的能 源、增加人們所不期望的溫室氣體的排放或者給人類和環境帶來了不期 望的長期危害。
用於給例如澳大利亞的鄉村居民等內地居民提供淡水的已有提議 是，在澳大利亞沿海地區建立用於淡化海水的淡化廠，然後通過管道將 淡化後的淡水輸送到需要淡水的鄉村居民處。當前可用的淡化廠技術是 成本太高而無法建立和運營，並且會向海洋回輸有害的、高濃度鹹水。 另外，在一些情況下，在沿管道長度的地方以任何大量地取出淡水以作 他用是不可行的，因為這不利於在管道末端處到達鄉村居民的淡水量。
提供一種用於供應淡水的替代設置將會是合乎需要的。提供一種用 於供應淡水的設置以解決已有提議中的至少 一些固有問題也將是合乎 需要的。
此外，提供一種用於淨化流體的設置將會是合乎需要的。
發明內容
根據本發明的概括的方面，提供了一種淡化管道系統。
所述管道系統包括從鹹水源延伸並且用於輸送鹹水的第一管道，以 及至少一個鹹水淡化器。
每個鹹水淡化器與第一管道流體連通，使得能夠將鹹7JC從第一管道 抽取到至少一個淡化器。淡化器被設置用於淡化從第一管道抽取的水中 的至少一部分。
每個淡化器與延伸於所述至少一個鹹水淡化器和目標出口之間的 第二管道流體連通，使得在淡化器中已經淡化的7jC被輸送到第二管道， 並且通過第二管道到達目標位置。
因此，第二管道被設置用於在目標出口處提供淡水。
所述管道系統可以包括作為第一管道的鹹水源的第三管道，第三管 道與第一管道流體連通。第三管道被設置用於當淡化器將來自第一管道 的鹹7K轉化成淡水時用鹹水補充第一管道。例如，此第三管道可以是將 海洋鹹水源連接到管道系統的管道網絡的一部分，以形成遍及全國或地 區的淡水網絡。
可以想到，已經被淡化的水將會成為清水。
在一個淡化器中沒有被淡化的第一管道中的鹹水將通過第一管道 繼續流向所述管道中另 一個或最後的淡化器。
所述目標出口可以是7jC壩、水庫、蓄水池或其它淡7jC儲存地中的任 何一個或多個，而鹹水源則可以是第三管道或海洋。
例如，可以理解，鹹水源還可以是鹽汙染的河流或水道。在此方面， 通過從這些水道中取出水、將其淨化並將其輸送回水道，本發明可以令 人滿意地降低這種河流或水道中的含鹽量。
應當理解所述水源還能夠是受鹽以外的其它汙染的河流或水道。通 it^這種水道中取出水、對其進行淨化然後將其輸送回水道，本發明可 以用來從這種水道除去汙染物。
應當理解所述水源能夠是工廠的沉澱池，或其它相似的水源，在那
裡汙染7JC作為工廠運轉時的副產品而產生。通過將水從這種水道中取 出、對其進行淨化並將淨化水輸出到分離的淨化水存儲器，本發明可以 用來從這樣的水道中除去汙染物。所述清水可適於在工廠中重新利用或 具有這種品質的清水能夠返回到天然的水道。
所述系統可以包括兩個或更多個沿管道系統的期望和/或方l更位置 設置的淡化器。例如，淡化器可以位於沿管道系統的各個有人口居住的 地區，從而為所述每個地區提供淡水。
本系統在形式上可以是模塊化的，包括連接於管道系統部分之間的 多個淡化器。
可以想到，多個淡化器能夠以串聯、並聯或以網狀的形式連接在鹹 水源(或第三管道部分)和目標出口之間。
由於是模塊化的，所以所述系統可以布置成任何需要的布局。 一般 而言，可以想到，每個淡化器將會位於地上而管道系統部分或位於地上 或位於地下。
每個淡化器可以與第一管道、第二管道和可選的第三管道部分連接 形成淡化模塊，所述淡化模塊可以在例如管道網格或管道網絡等整個系 統內部連接到其它淡化模塊和/或管道系統部分。在另外的設置中，兩個 或更多個淡化器可能組在一個淡化模塊中。
每個模塊在每個第一管道、第二管道和可選的第三管道部分的一端 或兩端處可以包括連接器，從而使得所^塊在任何適當的布局中都能 夠連接到其它模塊和/或管道系統部分。
本發明還概括地指出供淡化管道系統使用的淡化器。所述淡化器包
括淡化室。淡化室包括鹹水入口；水^t單元，其用於在所述室內^t 水；水蒸汽出口，其用於從所述室除去水蒸汽；鹹水出口，其用於從所 述室除去沒有蒸發的鹹水；用於在所述室內提供氣流的裝置。
優選地，冷凝室被設置用於從水蒸汽中取得淡水。
本發明還概括地指出用於^UiX淡化器的水的7jc^^置。所述 M裝置包括淋灑裝置、噴灑裝置或其它水^t裝置中的一種，水經過 所述水^L裝置並且被^t。
在淡化過程中分散的水可以通過任意適當的裝置懸浮在所述室內
的氣流中。例如，通過將水噴灑到蒸發墊上可以使水懸浮。
一般地鹽可以從所述室和管道系統中移除，或能夠被返回到第 一管 道中的鹹水，從而導致第一管道內的含鹽量增加。
可以選擇任何合適的淡化室形狀。不同形狀的淡化室可能適合於不
同的應用。可能的淡化室形狀的例子是 柱形，其高大於寬 管形，其寬大於高
可以可選地用任何合適的裝置降低淡化室中的壓力，從而進一步增 加蒸發的效率。
替代氣體混合物可以供應到淡化室以取代或者附加到自然空氣中， 從而使ii^的氣體具有其它的益處。例如，氣體可以用以使包含於在淡 化室中的空氣或水中的空化學製劑或生物製劑無害。
可選地，淡化室中的氣體混合物可以從自然空氣變化，從而促進或 延遲蒸發過程。這可以用來降低蒸發發生的溫度，或用來限制蒸發過程 從而防止或延遲某些汙染物的蒸發。
在一個形式中，淡化室包括用於收集室內所產生的鹽的鹽收集器。 然而，應當理解在所述室中產生的鹽能夠輸送回第一管道以在管道系統 中的目標出口或其它合適的位置處進行收集和可能的處理。鹽收集器可 以設置在所述室內或形成分離的室。
應當理解，通過除去懸浮在未蒸發鹹水中的鹽可以實現從所述室除 去鹽，然後通過過濾器管輸送回沒有懸浮鹽的鹹水。
優選地，從第一管道流入的鹹水在到達每個淡化器之前被加熱。鹹 水的加熱可以使用任何合適的裝置來發生，並且在優選的形式中，使用 太陽能熱水器加熱。優選地，鹹7JC被加熱到至少55^的溫度， 一般來說， 輸送到每個模塊的水的溫度越高，系統效率增加。
應當理解，不論淡化室中選擇的氣體混合物的溫度如何，並不是必 需要將水加熱到沸點，但其在特定的應用中可能是有利的。
應當理解，通過使用作為另一IMt的副產品的、可用的低位熱量， 可以增加系統的成本效率。在此方面，本發明有助於有效地淨化水，用 以工廠的重新利用。
可以使用任何適當的裝置從所述室除去沒有蒸發的鹹水，這些裝置 中包括使用太陽能熱水器，該太陽能熱水器可以作用為收集在所述室的 底部或朝向所述室的底部的鹹水上的溫差環流裝置。可替代地，可以佳* 用泵或螺旋裝置來除去來自或朝向所述室底部的鹹水，並將其輸送回到 第一管道。
優選地，淡化室包括抽氣風扇、渦輪機或其它氣流產生裝置，用於 輔助通過水蒸汽出口抽取水蒸汽。所述抽氣風扇、渦3^機或其它氣流產 生裝置可以由任何合適的裝置提供動力，包括太陽能單元和/或風能單 元。
在優選的形式中淡化室是氣密性的。
淡化管道系統可以包括沿著管道將第一管道和第三管道中的鹹水 泵送向目標出口的裝置。同樣，所述系統還可以包括用於將第二管道中 至少部分淡化的鹹水泵送向目標出口的裝置。應當理解，在每個第一管
道、第二管道和第三管道中可能適當地產生不同的流量。可以提^H壬何 合適的用於泵送的手段，包括太陽能和/或風車產生的能量。
沿著它們與每個淡化器相鄰的相應的長度上的至少一部分，每個第 一管道、第二管道和第三管道可能不同程度地隔熱，以減少向外部環境 溫度的熱量損失。可以釆用任何適當的隔熱類型。
淡化室可以也被隔熱以減少熱能向外部環境溫度的損失。可以採用 任何適當的隔熱類型。
為了減少蒸發的淨能量需要，並且增加冷凝的速率，冷凝室可以包 括換熱器，以將通過冷凝過程回收的能量輸送回到蒸發過程。
為了增加蒸發室中可實現的溼度，氣流可以有利地被預熱。氣流可 以通過使用太陽能加熱器和換熱器、使用可用的低位熱量或任何其它裝 置預熱。
另一方面，本發明概括地指出一種淡化鹹水的方法。所述方法包括 通過鹹水入口輸送鹹水i^V淡化室；在所述室內^t所述水；在所述室 內提供氣流；通過水蒸汽出口從所述室內除去水蒸汽；以及通過鹹水出 口從所述室內除去沒有蒸發的鹹水。
所述水蒸汽可以從所述室內流過、通過水蒸汽出口並ii^冷凝室。
所述鹹水的^lt可以採用任何合適的方式，包括但不局限於在所述 室內形成噴灑、淋灑、霧化或其它水M的方式。優選地，所述室內的
氣流直接穿過^t水的路線以幫助捕獲水蒸汽。7jC可以被任何裝置包括
蒸發墊懸浮在氣流中。氣流可以是預熱的。
所述方法還可以包括通過鹽出口從所述室除去鹽。然而，可以通過 鹹水出口除去懸浮在沒有蒸發的鹹水中的鹽。
所述方法可以包括在鹹水ii^淡化室之前對其進行加熱，如此將令 人滿意地增加淡化系統的整體效率。
所述方法可能也包括在所述室內運轉抽氣風扇、渦輪機或其它裝置 以促進從所述室中除去水蒸汽。
優選地，所述鹹水出口與第一管道流體連通。
從淡化室除去的鹹水可能即包含溶解物又包括懸浮物。優選地鹹水 應當從淡化室除去，然後通過任何將會防止懸浮物返回的裝置被輸送回 到第一管道。
至此，上下文中均參照了淡化水系統。然而，應當理解所述系統在 實際應用中能被用於除去水或任何其它流體中的任何雜質，這些雜質包 括但不限於鹽。從而，提及的"水"將被理解為包括任何流體；並且提 及的"鹽"將被理解為包括任何水(或其它流體)雜質。
在這方面，提供一種用於淨化流體的裝置將會是合乎需要的。
因此，根據本發明的另一概括的方面提供了一種淨化管道系統。所 述管道系統包括第一管道，其從淨化流體源延伸並且用於輸送淨化流 體；以及至少一個淨化單元。每個淨化單元與第一管道流體連通，使得 能夠將淨化流體從第一管道抽到至少一個淨化單元。淨化單元被設置用 於淨化從第 一管道抽取的淨化流體中的至少一部分。每個淨化單元與延 伸於淨化流體源和目標出口之間的第二管道流體連通，使得在淨化單元 中已經淨化的流體被傳輸到第二管道。
本發明還概括地指出供淨化管道系統使用的淨化單元。所述淨化單 元包括淨化室。所述室包括淨化流體入口； M單元，其用於在所述 室內部^t流體；蒸發流體出口，其用於從所述室內除去蒸發流體；汙
染流體出口，其用於從所述室內除去沒有蒸發的汙染流體；以及用於在 所述室內提供氣流的裝置。
此外，本發明概括地指出用於分散進入淨化室流體的流體分散裝 置。所述M裝置包括淋灑、噴灑或其它流體^t裝置中的一種，流體 通過所述流體^t裝置並且被^t。
本發明進一步地概括指出一種淨化流體的方法。所述方法包括通 過淨化流體入口輸送汙染流體iix淨化室；在所述室內^t所述流體； 在所述室內提供氣流；通過蒸發流體出口從所述室內除去蒸發流體；以 及通過汙染流體出口從所述室內除去沒有蒸發的汙染流體。
參考附圖，下面對本發明優選實施例的說明將很方便。應當了解， 附圖的具體特徵並不限制前面對本發明的寬泛描述。
在附圖中
圖1是根據本發明第一實施例的淡化管道系統的一部分的示意性布
局圖2是根據本發明第二實施例的淡化管道系統的一部分的示意性布
局圖3是根據本發明第三實施例的淡化管道系統的一部分的示意性布
局圖4是根據本發明的一個實施例的淡化器的示意性俯視圖5是在圖4中示出的淡化器的示意性端視圖6是在圖1中示出的淡化管道系統部分的另一種表現形式。
圖7是根據本發明第四實施例的淡化管道系統的一部分的示意性布局圖。
圖8是在圖7中示出的管道系統的淡化器的放大圖。
圖9是根據本發明第五實施例的淡化管道系統的一部分的示意性布局圖。
具體實施例方式
參照圖1,其中示出了淡化管道系統10的一部分。管道系統10包 括用於輸送鹹水的第一管道12，第一管道12延伸於鹹水源14和目標出 口 16之間。系統10包括鹹水淡化器18。鹹水淡化器18經由連接管20、 22與第一管道12流體連通。連接管20允許將鹹7JC從第一管道12抽取 到淡化器18。連接管22允許在淡化器18中未淡化的鹹水返回到第一管 道12。
鹹水淡化器18設置用於淡化從第一管道12抽取的鹹水中的一部 分。實際上，可以想到淡化器18將轉換一部分鹹水成為清水。淡化器 18經由連接管27與第二管道24流體連通，使得將在淡化器18中所生 產的淡化(蒸發)7jC輸送到第二管道24,第二管道24延伸於鹹水源14 和目標出口16之間。第二管道24隻輸送淡化過的淡水。
管道系統10包括延伸於鹹水源14和目標出口 16之間的第三管道 26，第三管道26經由連接管28與第一管道12流體連通。第三管道26 是可選的，並且包括在此實施例中用以在淡化器18淡化從第一管道12 中去除的鹹水時用鹹水補充第一管道12。
通常理解為，目標出口 16所涉及的包括水壩、水庫、蓄水池或其 它淡水儲存地中的任何一個或多個，而鹹水源14可以是海洋。可以理 解，鹹水源14還能夠是例如鹽汙染的河流或水道。在這方面，本發明 可用以有效地降低這些河流或水道中的鹽含量。
儘管未圖示，但是系統10還是可以包括兩個淡化模塊(圖9示出 具有兩個淡化模塊的系統)。任意數量的淡化模塊能夠位於沿管道系統 10的期望和/或方便的位置處。每個模塊包括淡化器18、第一管道12 的部分12a、第二管道24的部分24a和(可選地)第三管道26的部分 26a。如果不使用可選的第三管道，則第一管道的各部分可彼此流體連 通，或第一管道的部分必須分開地與鹹水源或汙水源流體連通。例如， 淡化器18可以位於沿管道系統10的位置處，從而淡化在這些位置中每 個位置處的水。
可以想到，每個淡化模塊18a將以串聯的方式連接在鹹水源14和 目標出口16之間。然而，作為模塊化系統，系統10也能夠包括以並聯 方式設置的兩個或多個模塊18a。根據需要，每個模塊18a可以包括多 於一個淡化器18。模塊18a和管道系統部分可以任何所需序列布置。然 而， 一般而言，每個模塊18a將位於地上，管道系統部分可以位於地上 或地下。
每個模塊包括連接器12b、 24b、 26b，這些連接器用於將相應的管 道部分12a、 24a、 26a連接到相鄰模塊或管道部分的管道部分。
圖4、 5和6中更詳細地示出用於淡化管道系統10中的淡化器18。 淡化器18包括淡化室30 (還可參見在圖1中提供的放大插圖)。室30 包括鹹7jc入口32,用於接收經由連接管20來自第一管道12的鹹水； 以及呈噴灑頭或淋灑頭46形式的水^單元。在運行中，室30包括具 有比進入室30的鹹水的含鹽量更高的含鹽量的熱鹹水。鹽易於聚集在 室30的底部處並且可以周期性地去除。室30還包括水蒸汽出口 36， 用於將水蒸汽從室30經由連接管36去除到第二管道24;以及鹹水出口 或溢流口 38，用於從室30內去除未蒸發的鹹水。替代地，溢流口 38 可位於室壁上的任何適當的位置處。
淡化器18包括鹽收集器40,來自所述室的任何未蒸發的鹹水在返 回到第一管道之前可流過此收集器40。收集器40還可設置用於收集在 室30中產生的鹽。然而，在替代實施例(如圖3中所示)中，在室18 內產生的鹽能夠^L輸送回第一管道12中以在目標出口 16處或管道系統 10中的其它適當位置處進行收集和可能的處理。鹽收集器40可i殳置在 室30(在圖3中按照附圖標記218)內或者如所示一樣可形成分開的室。
太陽能熱水器42流體連通於第一管道12和室30之間，從而將鹹 水在i^室30前加熱到任何適當的溫度，此適當的溫度可以是約55"C 或更高。加熱鹹7jC可增加所述室30內的蒸發程度。這樣，室30內的淡 化處理的效率增加了。
用作溫差環流裝置的第二太陽能加熱器44從收集器40中去除任何 的未蒸發的鹹水。未蒸發的鹹水通過管22被抽取並且經由管500返回 到第一管道12。
太陽能加熱器的^^用並不是必需的。在某些工業應用中，其它熱源 或能源可能是更好的選擇。任何類型的加熱器都可以使用，但是在使用 其它加熱器的情況下，如果加熱器不同樣起到溫差環流裝置的作用，則除了該加熱器外可能還需要泵。
淋灑裝置或噴灑裝置46設置在室30內，用於噴灑、淋灑或以其它 方式從室30的頂部向下^i^所述室的鹹水。鹹水被^t以促進淡 7jC從鹹水中蒸發。可以理解，並不是必需要將水向下噴灑。例如，也能 夠向上噴灑所述水。另外，如果iiyV所述室的7jC將被懸浮，例如在蒸發 墊中，則實際上沒有必要噴灑鹹水。其能夠簡單地被倒入所述室中。
進氣口 48 (參見圖4和5)設置用於越過或穿過淋灑或噴灑的熱鹹 水將空氣輸送到所述室內，以進一步促進淡化(蒸發)過程。
室30包括抽氣風扇50，其用於通過水蒸汽出口 36抽取水蒸汽。抽 氣風扇50可以用任何適當的裝置提供動力，並且在示出的實施例中是 由太陽能板52提供動力。替代地，抽氣風扇50可以位於連接管27的 內部。
淡化管道系統10包括呈一個或多個泵(未圖示)的形式的、用於 通過第一管道12和第三管道26中的每個向目標出口泵送鹹水的裝置。 同樣，系統10包括呈一個或多個泵(未圖示)的形式的、用於向目標 出口泵送第二管道24內的淡化水的裝置。這些泵可以是太陽能提供動 力的，也可以AX力發動機或任何其它合適的泵。
儘管沒有示出，但第一管道12、第二管道24和第三管道26中的每 個均至少沿它們各自長度上鄰近或靠近淡化器18的部分是隔熱的，從 而降低到較低的外界環境溫度的熱能損失。任何適當的隔熱形式均可採 用。
第二管道26可以形成管殼式換熱器501(如圖6中所示)的一部分， 其中，淡水蒸汽流過內管並且凝結於內管中，而鹹水流過環繞內管的外 殼。在這種設置中，當水蒸汽凝結時，鹹水吸收水蒸汽所損失的能量。 這增加進入室30的鹹水的溫度，進而增加淡化過程的整體效率。
在運行時，熱鹹水通過鹹水入口 32從第一管道12輸送到淡化室30 中。i林灑裝置或噴灑裝置46穿過所述室向下噴灑、^^灑或以其它方式 分散熱鹹水，同時，進氣口 48將空氣輸送到所述室30中並且使所述空 氣越過或穿過淋灑或噴灑的熱水。抽氣風扇50促進通過水蒸汽出口 36 抽取蒸發的淡水，而未蒸發的鹹水從所述室中去除，並且通過鹹水溢流 口 38直接地或經由鹽收集器40到達第一管道12。
抽氣風扇50可以用任何其它適當的裝置替換。例如可以設置壓力 控制裝置(未圖示)以控制抽氣管中的壓力，使得抽氣管中的氣壓維持 在低於室30中的壓力的水平。這種設置還能夠用以將空氣從所述室的 外部吸到所述室內，以及用以控制氣流。
噴灑裝置46可以包括加熱單元以在鹹水進入所述室時進一步加熱 鹹水，從而進一步增加淡化器的工作效率。加熱單元可以是太陽能提供 動力的或用任何其它適當的裝置提供動力。
鹽和其它重的雜質將易於滯留室30的低於溢流口 38的底部，並且 可以定期地去除。
可以理解，並不是必需對l室30的鹹水進行加熱。在某些氣候 條件下，不需要另外加熱淡化過程也可以進行。在這些氣候條件下，不 必對管道進行隔熱。
可以在任何適當的位置處從多淡化器系統去除鹽。
氣壓轉移管502設置用於轉移沿系統10的相鄰模塊18A之間的氣 壓。可替代地，裝備有過濾器以防止水逸出的壓力控制裝置可以用以將 第二管道中的任何itH釋放到大氣中。
圖2中示出的淡化管道系統110在許多方面與圖1中示出的系統IO 相似。系統10與110之間一個顯著的不同是從室130返回到第一管道 112的鹹水不是由太陽能提供動力的溫差環流裝置泵送的，而是由太陽 能提供動力的泵114替代地泵送的。泵144由與為淡化室130的抽氣風 扇150提供動力的同一個太陽能板152提供動力。
同樣地，圖3中示出的淡化管道系統210在許多方面與圖1中示出 的系統10相似。 一個顯著的不同是淡化室230的抽氣風扇250由風力 單元252提供動力，而非太陽能板。另外的不同是淡化室和鹽收集器已 經組合成一個室214。這4吏得鹽和其它重的雜質通過第一管道212朝向 目標出口繼續，而不是留在室230的低於出口 222a的底部。
這種設置在第一管道212和第三管道226之間也不包括連接管。替 代地，補充第一管道212的鹹水首先經由連接管252通過第二管道224 的外殼；第二管道224配置成為管殼式(或任何其它適當的)換熱器。 然後，此鹹水從第二管道224的外殼經由連接管254返回到第一管道
212。從室230排出後在太陽能熱水器244中加熱的鹹水返回到第一管 道212,從而或者繼續到達下一個淡化器，或者回到室230。
參照圖7，其中示出了淡化管道系統310的單個單元部分。在這個 示意圖中，淡化管道系統310配置成為7jc^環系統。其中還示出了第 一管道312,其與第三管道326 (這是個廢水源)流體連通；和第二管 道324 (它包含淡水)，其延伸於廢水源314和目標出口 316之間，用於 輸送經過的廢水。
所述系統包括鹹水淡化器318 (在這種情況下為廢水淨化器)。淡化 器318經由連接管320和322與第一管道312流體連通。連接管320允 許廢7JC從第一管道312抽取iiX淡化器318。連接管322允許在淡化器 318中未被淨化的廢水返回到第一管道312。
淡化器318設置用於淨化從第一管道312抽取的那部分廢水。實際 上，可以想到，淡化器318將部分廢水轉化成清水。淡化器318經由連 接管327與第二管道324流體連通，使得在淡化器318中生產的淡7jC被 輸送到第二管道324，第二管道324則延伸於廢水源314和目標出口 316 之間。第二管道324隻輸送淡化的淡水。
管道系統310包括延伸在廢水源314和目標出口 316之間的第三管 道326，第三管道326經由連接管328與第一管道312流體連通。
在圖8中示出了淡化器318的放大視圖。在此實施例中淡化器318 包括淡化室330。室330包括多個鹹7jC入口 332，其用於接收經由流體 連接管320來自第一管道312的廢水。在此實施例中廢7jC從鹹水入口 332 向下噴灑到蒸發墊(沒有圖示)上。在運行中，室330包括其濃度高於 i^V室330的廢水的濃度的熱廢水。廢棄物將在室330的底部聚集於通 過蒸發墊流出並且未被蒸發的水中。未蒸發的廢水通過流體連接管331 被去除。通過使用用於防止懸浮物返回的任意適當的裝置(例如過濾 器)，經由連接管322將廢水(無懸浮物)返回到第一管道312以i^ 處理。溼的廢棄物^L取出以從出口 362除去。室330還包括冷凝室364。 在此實施例中冷凝室364與蒸發室330氣體連通。在此實施例中，冷凝 室364被太陽能製冷器366製冷。熱量從冷凝室364泵送到蒸發室330。
在冷凝室364中溫度的降低增加了淡水的產出量。在冷凝過程期間 損失的熱量能夠有利地用於加熱在蒸發室330中的氣體。在多個蒸發墊
(注意在鹹7jC入口 332和淡化室330的鄰接)之間熱量的增加能夠有利 地用以增加總蒸發量。
雖然可以使用任何適當的熱泵裝置。但是使用太陽能4C供動力的熱 泵和/或高效熱泵是有利的。從冷凝過程回收能量並將那些能量輸入蒸發 過程，有利於減少蒸發過程的淨能量成本。
在本實施例中，在廢水^蒸發室330之前太陽能製冷器使用 一些 來自廢水的熱量。太陽能製冷器368的效率、從冷凝室364回收熱量並 將那些熱量輸入蒸發室330,使得這種方式是有利的。
通過使用流量控制風扇370，使得空氣循環通過淡化室330。
通過在第 一管道312中組^使用平板加熱器372和太陽能管加熱器 374，在此實施例中，廢7jC在l蒸發室330之前有利地受到預熱，在 廢水通過連接管320抽取之前，還示出了另外任選的氣體加熱單元376。 在本實施例中空氣i^蒸發室330之前，組合使用平板加熱器372和太 陽能管加熱器374有利地預熱空氣。
用於預熱空氣和/或水的許多方法能夠增加淡化過程的效率。因為相 對低的溫度仍然是有利的，所以本發明能夠利用許多低位熱源。
在此實施例中，示出可選的氣體混合物以表明可以將一些氣體有利 地加入到淡化室330,以或增加此過程的效率，或具有一些其它理想的 效果。
圖9示出了多單元裝置410，可以看到第三管道426與多個淡化單 元418流體連通。
本發明具備許多潛在的好處。
系統能夠以模塊化的方式建造，因此能夠相對容易地設計以適於具 體應用。
由於是模塊化的，所以在淡化器故障、修理、維護或被恐怖分子破 壞時，可以相對簡單地繞過淡化器。此外，即使一個淡化器不能工作， 一旦三個管道的任何遭受破壞部分被修理或更換後，此系統中其餘的淡
化器也能夠工作。
有利地，所述系統使淡化器能夠被放置在沿管道系統的幾乎任何位置。
沿此系統任何位置處的淡化器生產的淡水繼續在淡水管中流向出 口，或流向任何淡水的抽取點。
有利地，本系統在最後的管道系統終端僅需要小得多的淡化裝置， 這是因為有大量的淡化過程發生在沿管道系統的淡化器中。事實上，可 選地，根據需要本系統可在目標出口設置淡化器。
與已有的淡化系統和管道系統不同，即使不全部地由環保型能源， 比如太陽能和風能來提供動力，也能夠主要用這些環保型能源提供動 力。
該系統能夠同樣地適合於超過數百乃至數千千米長度或者小於一 千米長度的應用。
本發明的系統能夠用於民用和/或商業應用和/或工業應用以及農業 應用。
本發明的系統能夠用於從各種水和其它流體中淨化掉品種繁多的 任何其它不可蒸發的混合物/汙染物。因而在此說明書中提及的"淡化" 應當理解為包括"淡化和/或淨化"。本系統還能夠用於從流體中去除沉 澱物並且還非常有效，只要在在所用的工作溫度下這種沉澱物不會蒸發 並且流體會蒸發即可。例如，本系統可以用來從鑽井水中除去汙垢。可 替代地，本系統可以用來淨化來自池塘的骯髒的和/或汙染的和/或昆蟲 滋生的水。
本發明系統的另 一個可能應用的例子包括從水中去除在造紙過程 中產生的雜質以生產淡水，並且與未處理的7jC相比，淡水和剩下的雜質 與未處理7JC相比更容易和更環保地處理的淤泥。
另外，系統能夠容易地利用可獲得的海水。
有利地，系統包括用於鹹水和淡化水的分開的管道。因此，如果不 是鹹水不能汙染淡化水的話，則至少鹹水難以汙染淡化水。
經過^f吏一些鹹水通過淡化管道系統，然後再將淡水輸送回河流或水 道，該系統能夠有利地用於減少河流和水道中不期望的高含鹽量。
在目標終端處並不是必需要對鹹水進行處理，儘管這是有用的。鹹 水管道(第一管道和第三管道)在目標出口處可能蓋有蓋子。
此外，應當理解高濃度鹽水的產生也是有利的。因此應當理解本發
明可用於將鹽水轉換成高濃度的鹽水和淡水(或低濃度的鹽水)分別產 出，其中鹽水和淡水可能各自有用。
同樣地，所述系統可用於處理受汙染的流體，它可以有利地將汙染 流體轉變成高度汙染流體和潔淨流體或高度汙染流體和低度汙染流體 分別排出，其中這兩者可能各自有用。
最後，應當理解，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，可以對 前述部件的構造和設置做出各種各樣的變型、改型或改進。
在不限制要求本申請的優先權的任何澳大利亞或外國專利申請中 所要求保護的範圍的情況下，提出以下權利要求。
權利要求
1.一種管道系統，包括第一管道，其從鹹水源延伸並且用於輸送鹹水；至少一個鹹水淡化器，其與所述第一管道流體連通，使得能夠將鹹水從所述第一管道抽取到所述至少一個淡化器；每個鹹水淡化器被設置用於淡化從所述第一管道抽取的水中的至少一部分；每個淡化器與延伸於所述鹹水源和目標出口之間的第二管道流體連通，使得在所述淡化器中已經淡化的水被輸送到所述第二管道。
2. 根據權利要求1所述的管道系統，包括從所述鹹水源延伸的第 三管道，所述第三管道與所述第一管道流體連通，所述第三管道被i殳置 用於當每個淡化器將來自所述第 一管道的鹹水淡化成為淡水時用鹹水 補充所述第一管道。
3.根據權利要求1或2所述的管道系統，其中，所述淡7jc基本上 是清水。
4.根據權利要求l、 2或3所述的管道系統，其中，所述系統是模 塊化的，包括至少一個淡化器模塊，所述模塊包括第一管道部分和第二 管道部分。
5. 根據權利要求4所述的管道部分，其中，所i^塊包括第三管 道部分。
6. 根據上述權利要求中任一項所述的管道系統，包括沿所述管道 系統設置的兩個或多個淡化器。
7. 根據權利要求6所述的管道系統，其中，至少兩個淡化器串聯 地連接在所述鹹水源和目標出口之間。
8. 根據權利要求6或7所述的管道系統，其中，至少兩個淡化器 相併聯地連接在所述鹹水源和目標出口之間。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的管道系統，其中，從所述第 一管道輸送來的鹹7JC在到達每個淡化器之前被加熱。
10. 根據權利要求9所述的管道系統，其中，從所述第一管道輸送 到每個淡化器的鹹水被一個或多個太陽能加熱器加熱。
11. 根據權利要求2或當直接或間接從屬於權利要求2時權利要求 3至10中任一項所述的管道系統，其中，所述第一管道、第二管道和第 三管道中的一個或多個、或者至少一個淡化器的一部分是隔熱的。
12. 根據權利要求11所述的管道系統，其中，所述第一管道、第 二管道和第三管道中的每個以及淡化器部分均是隔熱的。
13.根據上述權利要求中任一項所述的管道系統，其中，所述第二 管道形成熱交換裝置或熱泵裝置的一部分，或與熱交換裝置或熱泵裝置 流體連通，所述熱交換裝置或熱泵裝置用於從一部分淡化過程進行能量 恢復，以在淡化過程的其它部分重新使用。
14.根據權利要求2或當直接或間接從屬於權利要求2時權利要求 3至13中任一項所述的管道系統，包括用於向所述目標出口泵送所述第 一管道和第三管道中的鹹水的裝置。
15. 根據上述權利要求中任一項所述的管道系統，包括用於向所述 目標出口泵送所述第二管道中的已被淡化的鹹水的裝置。
16. —種用於淡化管道系統的淡化器，所述淡化器包括淡化室，所 述室包括鹹水入口；水^t單元，其用於在所述室內^t所述水； 水蒸汽出口 ，其用於從所述室內除去水蒸汽； 鹹水出口，其用於從所述室內除去未蒸發的鹹水；以及用於在所述室內4C供氣流的裝置。
17. 根據權利要求16所述的淡化器，其中，所述鹹水出口與鹹水 供給管道流體連通。
18.根據權利要求16或17所述的淡化器，其中，所述淡化室包括 用於收集產生於所述室內的鹽的鹽收集器。
19.根據權利要求18所述的淡化器，其中，所述鹽收集器位於所 述室的外部。
20.根據權利要求16至19中任一項所述的淡化器，包括一個或多 個用於從所述室中除去鹹水的太陽能提供動力的溫差環流裝置或泵。
21.根據權利要求16至20中任一項所述的淡化器，包括用於通過 所述水蒸汽出口抽出水蒸汽的抽氣風扇。
22.根據權利要求21所述的淡化器，其中，所述抽氣風扇由一個或多個太陽能單元和/或風能單元提供動力。
23. 根據權利要求16至22中任一項所述的淡化器，包括用於降低 所述室內壓力的裝置。
24. 根據權利要求16至23中任一項所述的淡化器，其中，所述鹹 水出口被i殳置成室溢流口 ，所述室溢流口經由溢流室與所述第一管道流 體連通。
25. —種用於^U^淡化室的水的水^t^置，所述*裝置包 括一個或多個淋灑裝置、噴灑裝置或其它水*裝置，水經過所述淋灑 裝置、噴灑裝置或其它水^l:裝置並且被^t。
26. —種淡化鹹水的方法，包括 通過鹹7jc入口將鹹7jc輸送到淡化室中； 在所述室內^t所述水； 在所述室內提供氣流；通過水蒸汽出口從所述室除去水蒸汽；以及 通過鹹水出口從所述室內除去未蒸發的鹹水。
27. 根據權利要求26所述的淡化鹹水的方法，包括通過鹽出口從 所述室內除去鹽。
28. 根據權利要求26或27所述的淡化鹹水的方法，包括通過鹹水 出口用未蒸發的鹹水從所述室內除去鹽。
29. 根據權利要求26至28中任一項所述的淡化鹹水的方法，包括在進入所述淡化室之前加熱所述鹹水。
30.根據權利要求26至29中任一項所述的淡化鹹水的方法，包括 使抽氣風扇、渦輪機或其它通風裝置運轉以促進從所述室內除去水蒸 汽。
31. 根據權利要求26至30中任一項所述的淡化鹹水的方法，包括 利用所述出口和所述室之間的壓力差通過水蒸汽出口從所述室除去水 蒸汽。
32. —種淨化管道系統，包括第一管道，其從淨化流體源延伸並且用於輸送淨化流體；以及至少一個淨化單元，每個淨化單元與所述第一管道流體連通，使得 能夠將淨化流體從所述第 一管道抽取到所述至少 一個淨化單元，所述淨化單元被設置用於淨化從所述第一管道抽取的淨化流體中 的至少一部分，並且每個淨化單元與延伸於淨化流體源和目標出口之間的第二管道流 體連通，使得在所述淨化單元中已經淨化的流體被輸送到所述第二管 道。
33. —種用於淨化管道系統的淨化單元，所述淨化單元包括淨化室， 所述室包括淨化流體入口；M單元，其用於在所述室內^t流體； 蒸發流體出口，其用於從所述室內除去蒸發流體； 汙染流體出口，其用於從所述室內除去未蒸發的汙染流體；以及 用於在所述室內^供氣流的裝置。
34. —種用於^U^淨化室的流體的流體^lt裝置，所述a裝 置包括淋灑裝置、噴灑裝置或其它流體*裝置中的一個，流體經過所 述淋灑裝置、噴灑裝置或其它流體^t裝置並且被^t。
35. —種基本上根據在此描述和示例的實施例中的任一個所述的管 道系統。
36. —種基本上才艮據在此描述和示例的實施例中的任一個所述的淡 化器。
37. —種基本上才艮據在此描述和示例的實施例中的任一個所述的淡 化鹹水的方法。
38. —種基本上根據在此描述和示例的實施例中的任一個所述的淨 化管道系統。
39. —種基本上^l據在此描述和示例的實施例中的任一個所述的淨 化單元。
40. —種基本上根據在此描述和示例的實施例中的任一個所述的淨 4b流體的方法。
全文摘要
一種淡化管道系統(10)，其包括從鹹水源(14)延伸並且用於輸送鹹水的第一管道(12)。所述系統包括至少一個鹹水淡化器(18)，鹹水淡化器(18)與第一管道(12)流體連通，使得能夠將鹹水從第一管道(12)抽取到所述至少一個淡化器(18)。每個鹹水淡化器(18)被設置以淡化至少一部分從第一管道(12)抽取的水。每個淡化器(18)與第二管道(24)流體連通，使得已經在淡化器(18)中淡化的水輸送到第二管道(24)，第二管道(24)延伸於鹹水源(14)和目標出口(16)之間。
文檔編號C02F103/08GK101351410SQ200680050120
公開日2009年1月21日 申請日期2006年11月20日 優先權日2005年11月22日
發明者史蒂芬·謝利 申請人:澳大利亞創造技術有限公司