一種太陽能環效淨水系統的製作方法

2023-05-29 10:52:56 1

專利名稱：：一種太陽能環效淨水系統的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及種太陽能淨水裝置，特別是種利用太陽輻射熱通過聚光集熱蒸發器，將嘖成霧狀的原水(海水、苦鹹水、汙染水及工業廢水等)蒸發成蒸汽並引入環效蒸發器，不斷地循環蒸餾，以生產淨化淡水的太陽能環效淨水系統(以下簡稱THZ)。
背景技術：
：水資源與能源一樣是一個國家可持續發展的重要支柱，面我國卻是嚴重缺水的國家，解決水資源短缺雖有多種途徑，但一個重要的途徑是因地制宜，在節水、治汙、合理利用陸地水資源的基礎上大力發展高科技、低成本的水工產業，如海水淡化、汙水淨化，工業廢水的再利用等等。至今海水和苦鹹水淡化方法甚多，目前主要採用的有-.多級閃蒸(MSF)、多效蒸餾(ME或MED)、反滲透(RO)、納濾(NF)和壓氣蒸餾(VC)等方法。太陽能是可提供地球最穩定的能源之一，因此利用太陽能蒸餾系統生產淡水具有長遠的經濟意義，但由於太陽能是非常稀薄的能源，難以收集，所以採用太陽能蒸餾生產淡水的裝置不多，當前能得到成熟使用的還只是池式太陽能蒸餾器，但由於其熱利用率低(25%~30%)、佔地面積廣、產水成本高，不能生產像其他形式蒸餾器所生產的便宜淡水，因此也不能得到廣泛的應用。近年來，雖然在這方面研究取得一些進展，提出一些新型的太陽能蒸餾器，如多效熱擴散蒸餾等，但還不夠理想，尚未能投入商品化生產。太陽能蒸餾系統和海水淡化以池式太陽能蒸餾器為生產淡水的最成熟的過程，如圖1中所示，表明幾種池式太陽能蒸餾器裝置結構，另外還有非池式結構的太陽能蒸餾器，如擴散太陽能蒸餾器、煙囪式太陽能蒸餾器等等。但是由於一.般的太陽能蒸餾器都是規模較大，投資較大，生產淡水的成本較高，不便於廣泛推廣等問題，即使有些新穎的太陽能海水淡化技術也很難投入商品化生產。為此，為了彌補一般太陽能蒸餾器所存在的不足，本發明充分考慮了我國的實情，設計了結構簡單、裝置方便、規模可大可小的太陽能環效淨水裝置(THZ)，具有其獨特的優點，如袞(1)所示。
發明內容本實用新型的目的在於針對已有太陽能蒸餾器裝置存在的不足，從而提供種利用太陽輻射熱通過聚光集熱蒸發器，將噴成霧狀的原水(海水、苦鹹水、汙染水及工業廢水等)蒸發成蒸汽並引入環效蒸發器，不斷地循環蒸餾，以生產淨化淡水的太陽能環效淨水系統，該系統結構簡單、操作方便、規模可大可小，並且利於工業化推廣。本實用新型的目的是這樣實現的-本實用新型的太陽能環效淨水系統包括.*噴霧頭、蒸發室、備用電熱管"、冷凝器i7、輸水管18、水管W、管道20、拋物柱面鏡及太陽跟蹤裝置6和第儲水箱21;其特徵在於，還包括刮街器驅動器1和刮垢器8、原水輸送管4、立柱5、管形蒸發室9、第一浮球閥IO、第二浮球閥16、第三浮球閥24、第W浮球闊25、第一變頻水泵12、第二變頻水泵14、環效蒸發器B、第二儲水箱22、第三儲水箱23、第一噴霧頭2和第二噴霧頭11;該管形蒸發室9通過所述的立柱5支撐在拋物柱面鏡的反射鏡焦點上，該管形蒸發室9的上端設有刮垢器驅動器1，用以驅動刮垢器8轉動以去除蒸發室管壁上的汙垢，管形蒸發室9上端還裝有與原水輸送管4相連的噴霧頭2;管形蒸發室9的下端設有用於排濃水水的第一浮球閥10，輸水管18與立柱5中的原水輸送管4相連，第一變頻水泵12安裝在輸水管18—端，第一變頻水泵12的另一端通過輸送原水管29連接到原水池22，由此完成提供原水到管形蒸發室9的過程;第二變頻水泵14與噴霧頭11相連接，將噴成霧狀的原水再次噴入環效蒸發器13實施二次加熱蒸汽。由水管20與環效蒸發器13相連；環效蒸發器13的下端與連接淡水池23的冷凝器17相連，熱蒸汽放熱後冷凝通過冷凝器17流迸淡水池23;在環效蒸發器13下端還裝有備用屯熱管15，用於多日無陽光時也能維持運行生產淡水；第二浮球閾1S位於濃水池21中，第三浮球閥24位於鬼水池22中，第網浮球閥25位於淡水池23中，隨水平面的升高和降低而自動打開和關閉，以控制排出和流入的水量，(如圖2所示)。在上述的技術方案中，所述的拋物柱面鏡用氧化鋁塗層。在上述的技術方案中，所述的環效蒸發器13具有雙層外殼，其內層用不鏽鋼板、外.層用厚鋼板製作，中間填充絕熱材料。在上述的技術方案中,所述的管形蒸發室9用不鏽鋼板審!j'作，其冷凝器17為鋁、黃銅管制作。本實用新型的太陽能環效淨水系統是利用太陽輻射熱通過聚光集熱蒸發器將噴成霧狀的原水(海水、苦鹹水、汙染水及工業廢水等)蒸發成蒸汽，得以與雜質分離並被引入環效蒸發器，作為加熱蒸汽，蒸發出二次蒸汽後凝為蒸餾水，此二次蒸汽又引入同一環效蒸發器作為再加熱蒸汽，依次進行不斷的循環蒸餾，生產淡水。當無陽光吋，環效蒸發室內尚積聚著較高的蒸汽潛熱，仍可持續段時間進行環效蒸發生產淡水，如此持續循環蒸發，使熱能得以充分重複利用而獲得提高產水量的理想效果。本實用新型的系統不僅具有較高的熱利用率和節能效用，較一般池式太陽能蒸餾器的單位產水量高1020倍，而且與其他傳統的水淡化設備相比，其單位產水量的電耗和成本均較低，具有投資小、佔地少、簡單實用、操作智能化、應用範圍廣的特點。由於其規模可大可小，設置方式也可靈活多樣，因此可廣泛應用於需淡化原水的沿海、工礦、鄉鎮及居民小區等地。本實用新型的太陽能環效淨水系統的技術路線是利用太陽的熱能分三個階段流程蒸餾生產淡水。1，第一階段流程本實用新型的太陽能環效淨水系統(THZ)，設有拋物柱面鏡(拋物柱面鏡的太陽聚光集熱器)及其太陽跟蹤裝置(6),鏡面焦點的熱能接收器為管形蒸發室(9)，原水通過變頻水泵(12)及管道(4)嘖成霧狀水滴迸入蒸發室(9)，在熱空氣中迅速蒸發成水蒸1並與雜質分離，高壓熱蒸汽克服管道阻力迸入環效蒸發器(13)內放熱並凝為淡水，面雜質和未蒸發的濃原水則落入蒸發室底部，積聚一定量後將自動開啟浮球閥ao)排出。環效管形蒸發室內設有除銜器(8),及時去除水場，以保證傳熱係數不致降低。2，環>效蒸發原理及第二階段流程由第一階段蒸發的蒸汽進入環效蒸發室的蒸發器(13)內作為加熱蒸汽，將環效蒸發室內由變頻水泵(14)噴成霧狀的原水迸行管外降膜沸騰蒸發，蒸發出的二次蒸汽經管道再次進入蒸發室的蒸發器(13)內，又作為力fl熱蒸S氣放出效量,並凝為淡水糹5冷凝器(17)放出餘熱排至淡水池內'如此蒸、汽在同一蒸發室內不斷地放熱、蒸發、冷凝迸行循環，生產淡水。3，第三階段流程當無陽光時，第一階段流程停止運行，第二階段蒸發流程仍集聚有大量熱蒸汽的潛熱，即進入第三階段獨立連續運行，繼續環效生產淡水。隨著時間的推移，由於熱損，蒸發室內的溫度逐漸降低，直至停止運行。本實用新型優點在於1,本實用新型的太陽能環效淨水系統(THZ)，採用環效蒸餾的先進技術，可較池式太陽能蒸餾器單位產水量提高1020倍，而且結構簡單，產水成本低(見表l所示)，使用範圍廣，是理想的節能設備。2,本實用新型的設備構造簡單(THZ)裝置不同於傳統多效蒸發器，不管有多少次蒸汽循環，只有一套簡單的蒸發器、冷凝器和泵，也無需預處理、預熱器等配套設備。3，能持續淡水供應本實用新型的太陽能環效淨水系統(THZ)，除在有陽光的情況下可正常運轉外,在多日無陽光時，還可用電熱環效蒸發生產淡水，保證供水不致中斷。4，節能本實用新型的太陽能環效淨水系統(THZ)是利用太陽輻射熱加熱原水蒸發，而不需其它供熱源蒸發原水，所需用的電能僅僅是驅動小功率水泵及真空泵的能耗。5，成本低各種淨水設備生產淡水成本主要取決於設備投資、使用能耗、及維護運行費用，而本實用新型的太陽能環效淨水系統(THZ)由於設備簡單，採用自動操作電耗小，故投資及運行和維護費用都比較低，約4元/噸淡水，低於國際先進水平。6.易於推廣，使用廣泛由於(THZ)設備簡單，操作方便，規模可大可小，因而可廣泛用於需使原水淨化為淡水的城鄉及沿海地區。本實用新型的太陽能環效淨水系統(TNZ)採用環效蒸餾的先進技術，結構簡單，產水成本低(見表l所示)，使用範圍廣，是理想的節能設備。圖l本實用新型的太陽能環效淨水系統工作流程圖圖2a是澳大利亞設計型的太陽能蒸餾器結構示意圖；圖2b是希臘設計型的太陽能蒸餾器結構示意圖；圖2C是海地設計型的太陽能蒸餾器結構示意圖；圖2d是希臘設計型的太陽能蒸餾器結構示意圖；圖3a本實用新型的太陽能環效淨水系統結構示意圖；圖3b本實用新型的拋物柱面鏡A-A剖面圖。圖面說明如下l一刮垢器驅動器15—電熱管2—第一噴霧頭3—拋物柱面鏡及太陽跟蹤裝置;4一原水輸送管5—立柱6—太陽跟蹤裝置(渦輪減速器)7—除霧器21—濃水池20—水管17—冷凝器18—輸水管19一管道16—第二浮球閥8—刮垢器22—原水池9一管形蒸發室IO—第一浮球閥ll一第二噴霧頭12—第一變頻水泵13—環效蒸發器26—原水入口27—濃水池排水口25—第四浮球閥23—淡水池24—第三浮球閥14一第二變頻水泵具體實施方式以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明-實施例1按圖(2)製作一太陽能環效淨水系統(THZ)，該系統包括蒸發室、備用電熱管15、冷凝器17、輸水管18、水管19、管道20、拋物柱面鏡及太陽跟蹤裝置6;還包括刮垢器驅動器1和刮垢器8、原水輸送管4、立柱5、管形蒸發室9、第一浮球閥10，第二浮球閥16，第三浮球閥24，第四浮球閥25、第一變頻水泵12，第二變頻水泵14、環效蒸發器13、濃水池21、原水池22和淡水池23;以及2個噴霧頭(第一噴霧頭2和第二噴霧頭11);其中不鏽鋼材製成的管形蒸發室9，該管形蒸發室9支撐在拋物柱面鏡反射鏡焦點上，管形蒸發室9的上端設有刮垢器驅動器l，用以驅動刮垢器8轉動以去除蒸發室管壁上的汙垢，管形蒸發室9上端還裝有與原水輸送管4相連的第一噴霧頭2;管形蒸發室9的下端設有用於排濃水的第一浮球閥10，第一變頻水泵12安裝在輸水管18—端，其另一端通過輸送原水管29連接到原水池22，由此完成提供原水到管形蒸發室9的過程；在管形蒸發室9內蒸發的蒸汽通過立柱內腔和水管20與環效蒸發器13相連；第二變頻水泵14通過水管與第二噴霧頭U相連接，用以將原水噴成霧狀進入環效蒸發器13實施二次加熱蒸汽；熱蒸汽放熱後通過冷凝器17流進淡水池23;在環效蒸發器13下端還裝有備用電熱管15，用於多日無陽光時也能維持運行生產淡水。第二浮球閥16位於濃水池21中；第三浮球閥24位於原水池22中；第四浮球閥25位於淡水池23中，隨水平面的升高和降低而自動打開和關閉，以控制排出和流入的水量，(如圖2所示)。本實施例中所述拋物柱面鏡為5微米氧化鋁塗層及底板為3mm的鋁板或鋁塑板製成。本實施例中管形蒸發室可用不鏽鋼等材料製作，橫管蒸發器、冷凝器主要製作材料為鋁、黃銅管等。本實施例中的環效蒸發器具有雙層外殼，其內層用不鏽鋼板、外層用厚鋼板，例如3mm厚的鋼板製作，中間填充絕熱材料。本實施例的太陽能環效淨水系統的技術路線是利用太陽的熱能分三個階段流程蒸餾生產淡水。1，第一階段流程本實用新型的太陽能環效淨水系統(THZ)設有拋物柱面鏡的太陽聚光集熱器及其太陽跟蹤裝置，鏡面焦點的熱能接收器為管形蒸發室9，原水通過第一變頻水泵12及管道噴成霧狀水滴進入蒸發室，在熱空氣中迅速蒸發成水蒸氣並與雜質分離，高壓熱蒸汽克服管道阻力進入環效蒸發器13內^t熱並凝為淡水，而雜質和未蒸發的濃原水則落入蒸發室底部，積聚一定量後將自動開啟第一浮球閥10排出。環效管形蒸發室內設有除垢器8，及時去除水垢，以保證傳熱係數不致降低。2，環效蒸發原理及第二階段流程由第一階段蒸發的蒸汽進入環效蒸發室的蒸發器13內作為加熱蒸汽，將環效蒸發室內由變頻水泵14噴成霧狀的原水進行管外降膜沸騰蒸發，蒸發出的二次蒸汽經管道再次進入蒸發室的蒸發器13內，又作為加熱蒸汽放出熱量，並凝為淡水經冷凝器17放出餘熱排至淡水池內，如此蒸汽在同一蒸發室內不斷地放熱、蒸發、冷凝進行循環，生產淡水。3,第三階段流程當無陽光時，第一階段流程停止運行，第二階段蒸發流程仍集聚有大量熱蒸汽的潛熱，即進入第三階段獨立連續運行，繼續環效生產淡水。隨著時間的推移，由於熱損，蒸發室內的溫度逐漸降低，直至停止運行。本實施例製作的太陽能環效淨水系統(THZ)與常用原水淡化設備經濟水平比較見表l。表(1)tableseeoriginaldocumentpage9本實用新型表中所列成本包括設備投資費、維護費、耗電費等。產水量按北京地區太陽水平輻射熱量計算。權利要求1.一種太陽能環效淨水系統，包括蒸發室、備用電熱管(15)、冷凝器(17)、輸水管(18)、水管(19)、管道(20)拋物柱面鏡及太陽跟蹤裝置(6)，其特徵在於還包括刮垢器驅動器(1)和刮垢器(8)、原水輸送管(4)、立柱(5)、第一浮球閥(10)、第二浮球閥(16)、第三浮球閥(24)、第四浮球閥(25)、第一變頻水泵(12)、第二變頻水泵(14)、環效蒸發器(13)、濃水池(21)、原水池(22)、淡水池(23)、第一噴霧頭(2)和第二噴霧頭(11)，該管形蒸發室(9)和拋物柱面鏡及太陽跟蹤裝置(6)均支撐在立柱上；該管形蒸發室(9)的上端還裝有原水輸送管(4)與第一噴霧頭(2)相連；該管形蒸發室(9)的下端設有用於自動排濃水的第一浮球閥(10)；第一變頻水泵(12)安裝在輸水管(18)一端，第一變頻水泵(12)的另一端通過輸送原水管(29)連接到原水池(22)；水管(20)與環效蒸發器(13)相連；第二變頻水泵(14)與第二噴霧頭(11)相連接；環效蒸發器(13)的下端與冷凝器(17)相連，熱蒸汽放熱後成淡水通過冷凝器(17)流進淡水池(23)；在環效蒸發器(13)下端還裝有所述備用電熱管(15)，所述第二浮球閥(16)位於所述濃水池(21)中，所述第三浮球閥(24)位於所述原水池(22)中，所述第四浮球閥(25)位於所述淡水池(23)中，隨水平面的升高和降低而自動打開和關閉，以控制排出和流入的水量。2.按權利要求1所述的太陽能環效淨水系統，其特徵在於，所述的拋物柱面鏡塗有氧化鋁塗層。3.按權利要求1所述的太陽能環效淨水系統，其特徵在於，所述的環效蒸發器(13)具有雙層外殼，其內層用不鏽鋼板、外層用厚鋼板製作，中間填充絕熱材料。4.按權利要求1所述的太陽能環效淨水系統，其特徵在於，所述的管形蒸發室(9)用不鏽鋼板製作，其冷凝器(17)為鋁、黃銅管制作。專利摘要本實用新型涉及一種太陽能環效淨水系統，該系統包括支撐在太陽聚光集熱器的拋物柱面鏡焦點上的管形蒸發室，蒸發室上端設有刮垢器驅動器和刮垢器，原水即由第一變頻水泵通過裝設在支承立柱內的原水輸送管相連的噴霧頭，向管形蒸發室供原水，蒸發的蒸汽也通過立柱內腔引入環效蒸發器放熱冷凝成淡水。第二變頻水泵通過環效蒸發室內設置的水管與噴霧頭向蒸發器噴射成霧狀原水。蒸發成二次蒸汽作為加熱蒸汽由連通管再次引入環效蒸發器，形成持續循環蒸發，使熱能得以充分重複利用而獲得提高水量的理想效果(較一般池式太陽能蒸餾器單位產水量提高10——20倍)。環效蒸發器下部設有濃水池、原水池和淡水池，各池均裝有自動進水或排水浮球閥。文檔編號C02F1/14GK201144161SQ200720170360公開日2008年11月5日申請日期2007年8月24日優先權日2007年8月24日發明者胡建平申請人:胡建平