模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统及操作方法技术方案

本发明专利技术公开一种太阳能集热装置，包括：吸热管，吸热管外套设有焦点定位环；顶部反射面，设置于吸热管上方；抛物线反射面，设置于吸热管下方；连接支架，将焦点定位环、顶部反射面和抛物线反射面连接在一起；其中，抛物线反射面的焦点所在的直线与吸热管的中心线保持一致。本发明专利技术还公开了一种模块化太阳能集热装置、一种模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统以及一种模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统的操作方法。本发明专利技术提供的模块化太阳能集热装置实现了太阳能集热装置的模块化，可以根据功率需要和场地实际情况灵活布置太阳能集热装置的数量和排布方式，实现了太阳能的大面积收集，扩大海水淡化的产量。扩大海水淡化的产量。扩大海水淡化的产量。

【技术实现步骤摘要】
模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统及操作方法


[0001]本专利技术涉及一种太阳能海水淡化系统，具体涉及一种太阳能集热装置、一种模块化太阳能集热装置和一种模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统及操作方法。

技术介绍

[0002]海水淡化技术即通过将海水中的淡水成分分离，浓缩海水获取淡水的技术。随着国际贸易的发展，世界范围内沿海地区的经济得到了飞速发展，随之不断出现人口高度密集的大型城市，伴随而来是对淡水资源的巨大需求。由于需求量巨大，导致大多数沿海城市无法通过远程调水或抽取地下水等方式长期稳定的满足自身对淡水资源的需求，因此从河流与海水中获取淡水资源便成为真正具有可行性的方案。而海水淡化技术由于其原料获取稳定，对季节、降水等气候变化的适应性强，因此在全世界范围内被广泛采用，目前全球产能已经超过90000000m3/d。
[0003]太阳能海水淡化技术由于采用太阳能作为热能来源，摆脱了对电厂等热源供给设备的依赖，极大程度的增加了技术应用的灵活性。同时，以消耗太阳能为代价实现海水部分蒸发、再冷凝过程的热法海水淡化技术，在获取淡水的过程中相比于膜法而言，耗电量极小。因此，太阳能海水淡化技术对于解决海岛地区、电力资源匮乏的沿海地区的淡水资源短缺问题具有独特的优势。
[0004]但是目前太阳能海水淡化技术存在以下几点不足：1.产量小，无法满足大量人口的淡水需求；2.结构复杂，吨水淡水产量对应的初期投资成本高，无法满足经济性要求，因此不具备大规模应用的条件；3.设备可靠性差，难以保证长期稳定运行。
专利技术内容
[0005]为克服上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种太阳能集热装置、一种模块化太阳能集热装置和一种模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统及操作方法，具有功率灵活性高，产量高，成本低，结构可靠性强等优点。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术采用下述技术方案：
[0007]根据本申请的第一方面，提供了一种太阳能集热装置，包括：吸热管，所述吸热管外套设有焦点定位环；顶部反射面，设置于所述吸热管上方；抛物线反射面，设置于所述吸热管下方；连接支架，将所述焦点定位环、所述顶部反射面和所述抛物线反射面连接在一起；其中，所述抛物线反射面的焦点所在的直线与所述吸热管的中心线保持一致。
[0008]可选地，所述太阳能集热装置还包括：抛物线反射面定位齿轮，固定在所述抛物线反射面的中间底部；转轴齿轮，固定于转轴，并与所述抛物线反射面定位齿轮啮合在一起；其中，所述转轴连接至转动电机并穿过转轴定位支架的两个定位孔。
[0009]可选地，所述太阳能集热装置还包括：通过过盈配合布置于所述吸热管内的吸液芯；所述吸液芯中具有孔径尺寸介于1～100μm的范围内的多孔结构。
[0010]在本专利技术中，通过使用具有多孔结构的吸液芯，可以增加换热管内壁的有效蒸发
面积，有助于同样管内体积下水的蒸发量更大，蒸发密度更大，从而提高蒸发效率。
[0011]可选地，所述吸液芯由含有第一金属的烧结粉末或者泡沫金属热成型后塞入所述吸热管的内壁热胀形成；所述第一金属选自铜、铝和镍中的一种或多种的组合；所述泡沫金属选自铜和铝中的一种或多种的组合。
[0012]可选地，所述抛物线反射面定位齿轮的截面是以所述吸热管的中心轴线为圆心的圆弧，并不贴合于抛物线反射面的底面。
[0013]可选地，所述吸热管的中心轴线采取南北方向水平布置，吸热管内部的换热工质为纯净淡水工质且内部纯净淡水工质处于20％～50％的液位高度。
[0014]根据本申请的第二个方面，提供了一种模块化太阳能集热装置，包括根据本申请第一方面所述的多个太阳能集热装置；
[0015]其中，多个所述太阳能集热装置通过水干路管道连接。
[0016]在本专利技术中所述模块化太阳能集热装置中太阳能集热装置的布置数量按照实际功率需求和产地面积灵活设计。
[0017]优选地，太阳能集热装置的数量为1～20万个。例如，太阳能集热装置的数量可以为1、2、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、500、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、1万、2万、3万、4万、5万、6万、7万、8万、9万、10万、11万、12万、13万、14万、15万、16万、17万、18万、19万、20万个。
[0018]根据本申请的第三个方面，提供了一种模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统，包括：根据本申请第二个方面所述的模块化太阳能集热装置。
[0019]可选地，所述模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统还包括：多个水支路管道，每个所述水支路管道连接至相应的一个太阳能集热装置的吸热管；多个蒸汽支路管道，每个所述蒸汽支路管道布置于相应的一个水支路管道的上方；蒸汽干路管道，连接至多个蒸汽支路管道；水干路管道，连接至多个所述水支路管道；多个依次连接的横管降膜蒸发室，每个所述横管降膜蒸发室具有横管换热管；水位调节水箱，连接至水干路管道；蒸汽干路管道连接至第一效横管降膜蒸发室的第一效蒸汽室；第一效横管降膜蒸发室的第一效凝结水室连接至所述水位调节水箱。
[0020]所述蒸汽支路管道包括蒸汽支路管道主体和蒸汽收集管。
[0021]所述水支路管道主体内水支路纯净淡水工质始终处于30％～50％的液位高度，半管运行。
[0022]所述蒸汽收集管布置在吸热管与蒸汽支路管道主体连接处附近，并连接蒸汽支路管道主体与水支路管道主体。
[0023]横管降膜蒸发室的数量取决于太阳能集热装置的数量。
[0024]优选地，横管降膜蒸发室的数量为1～1000个。例如，横管降膜蒸发室的数量可以为1、2、4、6、8、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000。
[0025]可选地，所述模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统还包括：海水入口管道，海水通过所述海水入口管道进入每个所述横管降膜蒸发室的所述横管换热管外；淡水出口管道，连接至除了第一效横管降膜蒸发室之外的每一个所述横管降膜蒸发室的凝结水室；海水出口管道，连接至每个所述横管降膜蒸发室以将浓缩后的海水排出。
[0026]根据本申请的第四个方面，提供了根据本申请的第三个方面所述的模块化采集太阳能并驱动海水淡化系统的操作方法，包括：通过控制转动电机控制转轴转动，进而控制转轴齿轮、抛物线反射面定位齿轮、抛物线反射面、顶部反射面随之旋转，以保证太阳光始终处于抛物线反射面的中线和吸热管的中心轴线确定的平面上，太阳光经过反射一部分被吸热管的下表面吸收，一部分经过顶部反射面的再反射被吸热管的上表面吸收，转化为吸热管内水的汽化潜热；
[0027]纯净淡水从水位调节水箱进入水干路管道，再进入水支路管道，最终进入太阳能集热装置中的吸热管，在吸液芯的作用下浸润整个吸热管的壁面，在壁面附近吸热蒸发为水蒸气，水蒸气沿着吸热管内的上半部分返本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能集热装置，其特征在于，包括：吸热管(103)，所述吸热管(103)外套设有焦点定位环(102)；顶部反射面(101)，设置于所述吸热管(103)上方；抛物线反射面(107)，设置于所述吸热管(103)下方；连接支架(106)，将所述焦点定位环(102)、所述顶部反射面(101)和所述抛物线反射面(107)连接在一起；其中，所述抛物线反射面(107)的焦点所在的直线与所述吸热管(103)的中心线保持一致。2.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，还包括：抛物线反射面定位齿轮(110)，固定在所述抛物线反射面(107)的底部；转轴齿轮(111)，固定于转轴(109)，并与所述抛物线反射面定位齿轮(110)啮合在一起；其中，所述转轴(109)连接至转动电机(108)并穿过转轴定位支架(112)的两个定位孔。3.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，还包括通过过盈配合布置于所述吸热管(103)内的吸液芯(104)；所述吸液芯(104)中具有孔径尺寸介于1～100μm的范围内的多孔结构。4.根据权利要求3所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述吸液芯(104)由含有第一金属的烧结粉末或者泡沫金属成型后塞入所述吸热管(3)的内壁热胀形成；所述第一金属选自铜、铝和镍中的一种或多种的组合；所述泡沫金属选自铜和铝中的一种或多种的组合。5.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述抛物线反射面定位齿轮(110)的截面是以所述吸热管(103)的中心轴线为圆心的圆弧；所述吸热管(103)的中心轴线采取南北方向水平布置，内部纯净淡水工质(105)处于20％～50％的液位高度。6.一种模块化太阳能集热装置，其特征在于，包括多个权利要求1～5中任一项所述的太阳能集热装置；其中，多个所述太阳能集热装置通过水干路管道(5)连接。7.一种模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统，其特征在于，包括：权利要求6所述的模块化太阳能集热装置。8.根据权利要求7所述的模块化太阳能集热并驱动海水淡化的系统，其特征在于，还包括：多个水支路管道(3)，每个所述水支路管道(3)连接至相应的一个太阳能集热装置的吸热管(103)；多个蒸汽支路管道(2)，每个所述蒸汽支路管道(2)布置于相应的一个水支路管道(3)的上方；蒸汽干路管道(4)，连接至多个蒸汽支路管道(2)；水干路管道(5)，连接至多个所述水支路管道(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友森，廖海燕，丁涛，杨庆卫，张忠梅，张建丽，李岸然，万雪松，张奭，李杰，
申请(专利权)人：神华国华北京电力研究院有限公司河北国华沧东发电有限责任公司，
类型：发明
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