近乎零耗能海水淡化系统技术方案

本申请提供了一种近乎零耗能海水淡化系统，它包括：大海、海面潮气、冰冷海水、进水管或/和水泵、蒸发器或热交换器、出水管、集水器；其中，大海、进水管或/和水泵、蒸发器或热交换器、出水管连通成循环水路；冰冷海水从海面以下较深层流入进水管，流经蒸发器或热交换器、出水管，再流回大海或水库；水汽冷凝而成的淡水滴入集水器。本申请实现了近乎零耗能海水淡化，大幅度降低了海水淡化能耗，大幅度降低了海水淡化成本。海水淡化成本。海水淡化成本。

【技术实现步骤摘要】
近乎零耗能海水淡化系统


[0001]本申请属于海水淡化
，具体涉及一种利用海水制取淡水的系统——近乎零耗能海水淡化系统。

技术介绍

[0002]中国较早的空气制水专利技术专利文献公开了一种“空气制水机（CN101929179B）”，它包括原水储水箱、空压机制冷抽湿系统、原水净化系统、净水储水箱；制冷抽湿系统用于将空气中的水分冷却为液态的水滴，水滴自然滴落到原水储水箱中；原水净化系统用于对从原水储水箱流入净水储水。CN102997493B等涉及用海水制取淡水的中国专利技术专利文献有240多篇，它们都是依靠电力等商品能源制制取淡水的，耗能很高，得不偿失。目前，市面上的空气制水机商品，都是用空压机制造冷源的，因为需耗电制冷，所以导致其制水成本都非常高，以市售F20家用空气制水机为例，制水功率为400w，24小时可制水20L，需用电费约288元/吨。由此可见，现行这类空气制水，其制水成本高到无法民用、高到根本无法农业灌溉使用。
[0003]中国专利授权公告号CN104261499B，公开了“一种海水温差能自然循环海水淡化装置及淡化方法”，其真空泵需消耗商品电能，其蒸发量既受到其聚光罩大小的限制，还会受天气变化的限制，在没有阳光的阴雨天和夜晚，都无法进行海水淡化。
[0004]齐鲁网/闪电新闻2020年8月17日报道：国际上海水淡化成本已降至1美元/吨，我国海水淡化成本已逐步下降到国际水平；随着新工艺、新材料、新装备涌现，成本有望进一步下降。热法蒸馏工艺提取淡水，每吨水需设备投资0.55～0.8万元，造水成本4～8元，其中每吨水蒸发需耗电3.53度，需支付电费3元以上，需摊销折旧费1元多。
[0005]现阶段，淡化海水的方法，一是在真空环境中加热海水，使之蒸发，从而通过蒸馏法提取淡水；二是运用反渗透法，即驱动加压海水通过离子封闭膜。全球现阶段依赖脱盐海水满足日常生活需求的人数超过3亿人，海水淡化技术的发展在缓解部分地区的水资源匮乏问题上助力不少，但不得不承认的事实是，与直接从当地供水系统获取饮用水相比，海水脱盐生成淡水的过程，所消耗的能量比前者高达十倍以上。总而言之，淡化海水这一过程，目前仍比较昂贵，最主要的原因是蒸发海水耗能很高。

技术实现思路

[0006]本申请的目的：提供一种近乎零耗能海水淡化系统，以降低海水淡化成本和能耗，促进碳中和早日达成。
[0007]为了便于理解本申请的技术原理，下面首先论述与本申请对应的一种近乎零耗能海水淡化方法。
[0008]一种近乎零耗能海水淡化方法，其特征在于，它包括以下步骤：
[0009]①
采用海面潮气中所含的水汽作为水源；沿海地区人都有这样的体验，海面吹来的空气非常潮湿；气象资料还显示：温热带沿海地区，海面潮气中的水汽含量较高，晴天的
20℃时，海面潮气中的水汽含量平均为13.7～17.1g/m3，相对湿度为85～100%；
[0010]②
将位于海面以下较深层的冰冷海水通过进水管引流上来，再将冰冷海水所蕴含的冷能（或曰冷源）输送到安装在海面以上位置（包括陆地上、海上平台上、船舶上等海水淹不到的地方）的蒸发器里；气象资料显示：海面平均水温为17.4℃，海水温度日变化影响深度小于30米，在水深约350米处有一恒温层，随深度的增加水温迅速降低，海面以下1000米处的水温为4～5℃，2000米处为2～3℃，3000米处为1～2℃；这种完全利用天然冷能给蒸发器降温的创新技术，可近乎零耗能地制取淡水，大幅降低制水成本；
[0011]③
将海面潮气引送到位于海面以上的蒸发器上进行降温冷却，使海面潮气中所含的水汽冷凝成淡水并滴入集水器；这种利用天然水汽作为淡化水源、利用冰冷海水作为冷能、利用风力等自然资源作为动力源的创新技术措施，无需人为蒸发海水，可克服蒸馏法提取淡水的高耗能的缺点；海面潮气、冰冷海水、风力等天然资源，取之不竭，用之不尽，不用花钱购买；
[0012]④
将水汽冷凝而成的淡水从集水器（也可称为集水池、集水盘、导流水沟、导流水槽、导流水管、集水装置等）引出。
[0013]最好采用保温进水管，以防止冰冷海水在抽引上升过程中、透过管壁吸收逐渐升温的海水热量而变成常温海水。之所以要将蒸发器设置于海面以上而不是海里，是因为若将蒸发器设置在较深的海里，就必须将海面潮气通过输气管引送到较深的海里，中空的管道就必须使用超高强度的管材以克服深海海水的强大压力和浮力，并且所制成的淡水还需耗费电力抽上地面，那样的话，在工程成本上和施工难度以及能耗上，都是无法承受的。相反，深入海里的进水管，由于管内管外都有水，因此管道不会遭受深海海水的强大压力和浮力。
[0014]现行蒸发器是除湿机、空调机等设备中常用的一个重要部件，低温的冷凝液体通过蒸发器与外界的空气进行热交换，达到制冷的效果。本申请所述的蒸发器主要由盘绕水管组成，本质上是一种热交换器，它使用冰冷海水代替了现行蒸发器中的冷凝液体，通过盘绕水管构成的蒸发器吸收海面潮气的热量、使海面潮气降温冷凝，从而析出淡水。本申请人曾在优先权文件里，按盘绕水管用于冷凝海面潮气的用途，将其称作冷凝器。
[0015]可取的是，为了不消耗市电、燃油、燃气、燃煤等商品能源，本申请所述的近乎零耗能海水淡化方法，它包括以下
ⅰ
～
ⅸ
中任何一种或多种组合的技术特征。
[0016]ⅰ
、配备一种风车装置、以采集风能，用风车（最好用机械传动机构直接）驱动水泵，将海面以下较深层的冰冷海水抽引上来；这里之所以要首选用风车驱动水泵，而不主张用风车发电（风车把风能转换成电能的效率最大理论极限是59.3%）、再用所发之电驱动电机（中国电动机的效率平均值为87.3%）和水泵，相比之下，用风车直接驱动水泵的能效会比风电驱动水泵的效能高出50%以上；这一技术要点具有非常明显的有益效果，它大幅提高了本申请的制水效率，大幅降低了本申请的制水成本。
[0017]ⅱ
、将海拔≤50m或30m或20m或10m或5m位置的海面潮气送入蒸发器。海面潮气的比重较大，海拔越低湿度越大，研究显示：将海拔5m位置的海面潮气送入蒸发器，比将海拔50m位置的海面潮气送入蒸发器，冷凝析出淡水的产量高出13%；最好海拔位置为15
‑
20m。
[0018]ⅲ
、建设一种风道（也可称为风管），将蒸发器布设在风道内，使海面潮气经过风道吹拂蒸发器，从而冷凝以析出淡水。最好将经过蒸发器降温冷、析出淡水后的干冷空气作为
冷气供给附近的建筑物使用。
[0019]ⅳ
、在海边修建水库，涨潮时将位于海面以下较深层的冰冷海水，通过进水管、蒸发器或热交换器、出水管虹吸到库面低于海面的水库里储存上；或者，退潮时将水库里储存的冰冷海水，通过进水管、蒸发器或热交换器、出水管虹吸到海面低于库面的大海里；或者，涨潮时将位于海面以下较深层的冰冷海水，通过进水管（例如直管）直接涌进（无需利用U形管虹吸）库面低于海面的水库里储存上；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近乎零耗能海水淡化系统，其特征在于包括：大海、海面潮气、冰冷海水、进水管或/和水泵、蒸发器或热交换器、出水管、集水器；其中，大海、进水管或/和水泵、蒸发器或热交换器、出水管连通成循环水路；冰冷海水从海面以下较深层流入进水管，流经蒸发器或热交换器、出水管，再流回大海或水库；水汽冷凝而成的淡水滴入集水器。2.按照权利要求1所述的近乎零耗能海水淡化系统，其特征在于：它包括以下
ⅰ
～
ⅸ
中任何一种或多种：
ⅰ
、配置有一种风车装置、以采集风能，用风车驱动水泵；
ⅱ
、蒸发器位置的海拔高度≤50m或30m或20m或10m或5m；
ⅲ
、建设一种风道，将蒸发器布设在风道内，使海面潮气经过风道吹拂蒸发器；
ⅳ
、在海边修建有水库，涨潮时海面以下较深层的冰冷海水，通过进水管、蒸发器或热交换器、出水管虹吸到库面低于海面的水库里；或者，退潮时水库里储存的冰冷海水，通过进水管、蒸发器或热交换器、出水管虹吸到海面低于库面的大海里；或者，涨潮时将位于海面以下较深层的冰冷海水，通过进水管直接涌进库面低于海面的水库里储存上；
ⅴ
、配置有一种喇叭口采风装置，将喇叭口迎风安装，使海面潮气从喇叭口自然吹进并引送到蒸发器上；
ⅵ
、送入蒸发器之时的冰冷海水的温度≤16℃或12℃或8℃或5℃；
ⅶ
、海面潮气的温度T2与送入蒸发器之时的冰冷海水的温度T1之差≥5℃或10℃或15℃或20℃；海面潮气的相对湿度≥70%；
ⅷ
、进水口设置于冰冷洋流上游，出水口设置于冰冷洋流下游；冰冷洋流从上游自动流进进水管、流过热交换器或/和蒸发器、流出出水管，流到冰冷洋流下游。3.按照权利要求2所述的近乎零耗能海水淡化系统，其特征在于：它包括以下
①
～
⑩
中任何一种或多种：
①
大海、进水管或/和水泵、蒸发器或热交换器、出水管连通成循环水路；冰冷海水从海面以下较深层流入进水管，流经蒸发器或热交换器、出水口低于海面的出水管，再流回大海或水库；
②
给风机或/和水泵配置电动机，以备风力不足时，用电力辅助驱动风机...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明发，
申请(专利权)人：海南月壤科技控股有限公司，
类型：新型
国别省市：