一種溫差能自然真空閃蒸海水淡化裝置的製作方法

2023-09-19 14:13:55 1

本實用新型專利涉及一種海水淡化裝置，具體涉及一種溫差能自然真空閃蒸海水淡化裝置。

背景技術：

在海上艦船、石油鑽井平臺、島礁等缺乏淡水的地方，海水淡化技術是解決淡水來源問題的有效途徑。

在20世紀，多級閃蒸、多效蒸餾和反滲透等方法已經獲得巨大成功，但這些方法在消耗大量燃料的同時又排放大量的二氧化碳。多效蒸餾法是由若干個單效蒸發器串聯而成，熱利用率高，但存在嚴重的結垢和腐蝕問題；低溫多效蒸餾法雖使結垢的問題緩解，但設備體積大且生產成本高；多級閃蒸法是將加熱到一定溫度的鹽水依次在一系列壓力逐漸降低的閃蒸室中閃蒸汽化，並將蒸汽冷凝製取淡水的過程，該方法在淡化過程中由於傳熱面與蒸發麵不接觸，因此基本上不存在結構現象，而其缺點是工程投資高且動力消耗大；反滲透是以壓力差為動力的淡化過程，其能耗低但產水純度低、預處理要求嚴格。

自然真空方法是利用虹吸原理和大氣壓強制造真空，能量消耗少。自然真空海水淡化已有相關專利的報導。申請日為2010年5月18日，申請號為201010180209.2的發明專利利用太陽能進行自然真空海水淡化，結構簡單，操作方便，提高了熱效率並降低了投資成本。申請日為2015年1月15日，申請號為201520028570.1的實用新型專利利用太陽能和風能組合實現持續低溫下真空閃蒸式海水淡化的目的。現有自然真空海水淡化相關專利均採取單效蒸發器的形式，容易產生結垢問題，且需要消耗能量為蒸發室供熱，不適宜在能源匱乏且土地資源緊缺的地方使用。

海水水溫隨著深度的增加而降低，溫差能是海洋表層和深層海水之間的溫差儲存的熱能，這種熱能可以用來發電，也可用來淡化海水、提供空調冷源等。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本實用新型專利的目的在於提供一種利用溫差能自然真空閃蒸海水的海水淡化裝置。

為了實現上述目標，本實用新型專利採用如下的技術方案：

一種溫差能自然真空閃蒸海水淡化裝置，包括閃蒸裝置、冷凝裝置和加熱裝置；所述閃蒸裝置包括頂部設有出氣管的閃蒸室，所述閃蒸室的頂側部設有蒸餾管，底部設有濃鹽水管和帶水泵的海水管，所述海水管的末端管口高於濃鹽水管的末端管口；加熱裝置包括設置在閃蒸室內的加熱器。

通過設置海水管和濃鹽水管的末端管口的高度差，設置海水管和濃鹽水管的流量以及閃蒸室內的氣壓，此氣壓下，閃蒸室內的海水的飽和溫度低於海水池內海水的溫度。

所述出氣管、蒸餾管、海水管、濃鹽水管的末端各設有閥門；

所述冷凝裝置包括帶水泵的冷凝管，所述冷凝管局部穿過蒸餾管。

上述閃蒸室頂部設有真空泵。

上述冷凝管穿過蒸餾管的部分為螺旋形。

上述海水管的末端設有海水池，濃鹽水管的末端設有濃鹽水池，蒸餾管的末端設有淡水池。

進一步的，上述海水池設有帶水泵的引水管。引水管通過水泵抽取海水填充海水池。

所述加熱器為太陽能加熱器。補充閃蒸室內的熱能，加速海水蒸發速度，且太陽能降低能耗。

本實用新型的有益之處在於：本實用新型提供的一種溫差能自然真空閃蒸海水淡化裝置，利用虹吸原理以及大氣壓強制造真空並為海水的流動提供動力；海水自高溫高壓區流至低溫低壓區，海水（流體）溫度高於該壓力下的沸點，海水(流體)在閃蒸室中吸收加熱裝置提供的熱量迅速沸騰汽化，並進行兩相分離，完成閃蒸的過程，採用閃蒸的形式淡化海水；

利用深層海水與表層海水的海洋溫差能以及加熱裝置補充的熱能形成並維持閃蒸室與蒸餾管間的真空度差，使得蒸汽自閃蒸室向蒸餾管流動，並使蒸汽冷凝。

本實用新型的一種溫差能自然真空閃蒸海水淡化裝置結構簡單，維護建造費用低，結構緊湊，降低了海水淡化的能耗，通過持續流動的海水帶走過飽和海水的結晶體，解決了淡化過程中結垢積存過多的問題，在能源匱乏且土地資源緊缺的地方，如海上艦船、島礁、燈塔、鑽井平臺等處尤為適用。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種溫差能自然真空閃蒸海水淡化裝置的結構示意圖。

附圖中標記的含義如下：1、閃蒸室，2、出氣管，3、蒸餾管，4、海水管，5、濃鹽水管，6、冷凝管，7、閥門，8、水泵，9、引水管，10、真空泵，11、海水池，12、濃鹽水池，13、淡水池，14、加熱器，15、太陽能板。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型專利作具體的介紹。

一種溫差能自然真空閃蒸海水淡化裝置，包括閃蒸裝置、冷凝裝置和加熱裝置。

閃蒸裝置包括頂部設有出氣管2的閃蒸室1，閃蒸室1的頂部設有真空泵10，頂側部設有末端接淡水池13的蒸餾管3，底部設有末端接濃鹽水池12的濃鹽水管5、末端接海水池11的帶水泵8的海水管4。

海水池11設有帶水泵8的引水管9。

海水管4的末端管口高於濃鹽水管5的末端管口。

出氣管2、蒸餾管3、海水管4、濃鹽水管5的末端各設有閥門7。

冷凝裝置包括帶水泵8的冷凝管6，冷凝管6局部以螺旋形穿過蒸餾管3。

加熱裝置為太陽嫩加熱裝置，包括設置在閃蒸室1內的加熱器14，和與加熱器14連接的太陽能板15。

裝置開始進行海水淡化前：

開啟引水管9上的水泵8，將表層海水抽入海水池11，並一直保持工作狀態直至海水淡化結束，始終維持海水池11內的海水水面沒過海水管4管口。

打開海水管4上的閥門7和出氣管2上的閥門7，關閉濃鹽水管5上的閥門7和淡水管上的閥門7。開啟海水管4上的水泵8，將海水池11內的海水抽入閃蒸室1，當有海水從出氣管2溢出時，關閉出氣管2上的閥門7和海水管4上的水泵8，開啟濃鹽水管5上的閥門7和淡水管上的閥門7。通過重力作用，閃蒸室1、淡水管內的水位會下降，在閃蒸室1內自然地形成真空。待閃蒸室1內的水位穩定後，由於壓強差，海水池11內的海水開始自動地經海水管4流入閃蒸室1，並從閃蒸室1經濃鹽水管5流入濃鹽水池12。

開啟冷凝管6上的水泵8，將深度大於100米的海水抽入冷凝管6，流經穿過蒸餾管3的螺旋形冷凝管6起冷凝作用後，順冷凝管6排入大海。

調節海水管4上的閥門7和濃鹽水管5上的閥門7，使海水管4和濃鹽水管5內的流量達到預定值，此時閃蒸室1內的壓力會自動達到預定壓力，整個裝置開始進行海水淡化。

裝置進行海水淡化時：

引水管9上的水泵8不斷將表層海水抽入海水池11。

海水池11內的海水因壓強差自動經海水管4流入閃蒸室1，海水在閃蒸室1內吸收加熱器14補充的熱量而閃蒸，生成的蒸汽進入蒸餾管3，剩餘的濃鹽水經過濃鹽水管5流入濃鹽水池12。蒸餾管3內的蒸汽被冷凝管6內較冷的深層海水冷凝成水，順管道流入淡水池13。

深度大於100米的深層海水被水泵8抽入冷凝管6，流經螺旋管內，作為冷凝水冷凝蒸餾管3內的蒸汽後，順管道流出。

當蒸汽管內的淡水流量小於預設淡水流量時，打開真空泵10抽出閃蒸室1內積聚的不凝氣體，使閃蒸室1內的氣壓恢復到預設值，使得整個裝置回復到預定工作狀態。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護範圍內。