一种海水淡化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种海水淡化方法和装置，该方法以风力发电作为工作电源；纯净水加热后进入储热罐，经两路循环供热：一路热水进入多效蒸馏海水淡化装置的第一效作为海水淡化热源，放热后进入储热罐；另一路热水依次进入多效蒸馏海水淡化装置的第一效的预热器到最后一效预热器，预热海水后流回储热罐；第一效蒸发室内的海水在降膜管蒸发后，得到浓海水导出，产生的蒸汽进入第二效降膜管，作为海水蒸发热源；从下一效蒸发室流出的海水经前一级预热器加热后进入前一效蒸发室；最后一效蒸发室产生的蒸汽冷凝后作为生产淡水排出。该装置适用于本发明专利技术所述的海水淡化方法，主要包括太阳能集热系统、海水预热系统、多效蒸馏海水淡化系统和热泵系统。

【技术实现步骤摘要】
专利说明本专利技术涉及海水淡化技术，具体是一种利用太阳能和风能联合进行多效蒸馏的海 水淡化方法和装置。
技术介绍
淡水资源的短缺已成为人类面临的重大难题。联合国资料显示，到2025年，世界 近三分之一的人口将生活在严重缺水的地区。这促使许多国家投入大量人力和物力研究海 水淡化技术。目前进行海水淡化主要有热法和膜法。对于大规模海水淡化工厂，其成本很 大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本。为降低生产成本，开发出了全自然能淡化海水的 装置，但这类装置大多用于海岛和边远地区，难以形成规模化生产和广泛应用。目前的多效 蒸馏海水淡化装置，从启动到稳定产水需经过较长时间，且需消耗大量的热能。中国专利CN1724395A公开了一种太阳能热泵联合海水淡化装置，利用热泵回收 热能，对节能具有一定意义。但它将淡水蒸发获得蒸汽作为海水淡化装置的热源，增加了系 统的复杂性，又将淡化产品水引入热泵蒸发器，产品水量较小，能提供的热量有限，同时系 统采用蒸汽预热，降低了产水速率。中国专利CN100999340A也公开了一种多级闪蒸风电海 水淡化装置，它将热泵用于多级闪蒸海水淡化装置，但每一级均使用热泵加热，结构复杂， 同时利用大功率热泵作为工作热源，增加了能耗和成本。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种海水淡化方法和装 置。该淡化方法利用风力发电机发电作为工作电源，以电网作为辅助电源，利用太阳能提供 热源，利用封闭式热泵回收热能，提高了能源利用率。该淡化装置采用较少的换热设备，系 统结构简单、紧凑，能耗小，成本低，适于实际使用。本专利技术解决所述淡化方法技术问题的技术方案是，设计一种海水淡化方法，该方 法采用以下工艺以风力发电机发电作为海水淡化装置中使用的热泵、水泵和真空泵的工 作电源，并利用电能储存装置储存过剩的电，同时利用电网作为辅助电源；纯净水在太阳能 集热器中加热后，进入储热罐，储热罐内的热水经两路循环进行供热一路热水进入多效蒸 馏海水淡化装置的第一效蒸发室内的水平降膜管，作为海水淡化热源，放热后经水泵进入 储热罐；另一路热水经水泵依次进入多效蒸馏海水淡化装置的第一效蒸发室的预热器到最 后一效蒸发室的预热器，预热海水后流回储热罐；第一效蒸发室内的海水在降膜管表面蒸 发后，得到的浓海水在第一效蒸发室下导出，流经热泵蒸发器放热后排出，产生的蒸汽进入 第二效蒸发室的降膜管，作为海水蒸发热源；从下一效蒸发室流出的海水经前一级预热器 加热后进入前一效蒸发室的喷淋器；最后一效蒸发室产生的蒸汽进入冷凝器冷凝放热后作 为生产淡水排出；海水在海水预处理系统中经预处理后在冷凝器中被蒸汽预热；预热能源 为最后一效蒸发室产生的蒸汽。本专利技术解决所述淡化装置技术问题的技术方案是，设计一种海水淡化装置，其特征在于该装置适用于本专利技术所述的海水淡化方法，主要包括太阳能集热系统、海水预热系 统、多效蒸馏海水淡化系统和热泵系统；所述太阳能集热系统主要由淡水泵、太阳能集热 器、储热罐和补水管构成，太阳能集热器的出口与储热罐相连接，储热罐内的水在放热后经 过集热水泵与太阳能集热器的进口相连接，补水管与储热罐连接； 所述海水预热系统主要由预热循环水泵和海水预热器构成，所述海水预热器为依 次串联的2-6级，第一级海水预热器一端经预热循环水泵与储热罐连接，第一级海水预热 器另一端依次连接第二级海水预热器和最后一级海水预热器，最后一级海水预热器直接与 储热罐连接；所述多效蒸馏海水淡化系统主要包括供热水泵、2-6效蒸发室、2-6降膜管、冷凝 器、真空泵、2-6级淡水泵；第一效蒸发室的降膜管通过供热水泵与储热罐相连接；前一效 蒸发室的蒸汽管与下一效蒸发室的降膜管相连接，第一效蒸发室的蒸汽管与第二效降膜管 连接，第二效蒸发室的蒸汽管与最后一效蒸发室的降膜管连接，最后一效蒸发室的蒸汽管 与冷凝器连接；各效降膜管的出口均通过淡水泵与淡水排出管相连接；海水预处理系统经 海水泵与冷凝器连接，冷凝器又与并联的两路管路连接，一路通向大海，另一路经海水泵 C14与最后一效预热器连接，最后一效预热器与最后一效喷淋器连接；最后一效蒸发室下 方的海水经海水泵与第二效预热器连接，第二效预热器与第二效喷淋器连接；第二效蒸发 室下方的海水经海水泵与第一效预热器连接，第一效预热器与第一效喷淋器连接；第一效 蒸发室下方的浓海水经海水泵依次与热泵蒸发器和浓海水排出管连接；各效蒸发室上端和 冷凝器上端均通过真空泵与不凝性气体排出管连接；所述热泵系统主要包括热泵蒸发器、热泵压缩机、热泵冷凝器和膨胀阀，并按照热 泵蒸发器、热泵压缩机、热泵冷凝器和膨胀阀的顺序连接成封闭系统，其中热泵冷凝器置于 储热罐内；该装置还包括并联的风力发电机和辅助电源，风力发电机和辅助电源由切换开关 连接，辅助电源与市电连接；该装置中的各用电设备并联，且分别与切换开关相连接。与现有技术相比，本专利技术海水淡化方法和装置的显著特点是，可完全利用可再生 能源进行海水淡化，所使用的热泵、水泵和真空泵等采用风力发电机作为工作电源，利用太 阳能加热，根据风力和太阳能供给能力大小，调节功率，控制产水量，避免风力或太阳能不 足时系统停止产水。本专利技术海水淡化装置设计有不同效数，可满足不同区域和不同产水量 要求。根据风力状况，整个装置可不借助电网电力而独立运行，也可用电网电力作为辅助电 源，保证连续、足量产水的要求。本专利技术充分利用可再生能源，适用不同要求，具有巨大的经 济效益和社会效益。附图说明图1是本专利技术海水淡化方法的工艺流程框图；图2是本专利技术海水淡化装置的整体结构示意图。具体实施例方式下面结合实施例及其附图进一步叙述本专利技术本专利技术设计的海水淡化方法(简称方法)采用以下工艺(参见图1、2)以风力发电机发电作为海水淡化装置中使用的热泵、水泵和真空泵的工作电源，并利用电能储存装 置储存过剩的电，同时利用电网作为辅助电源；纯净水在太阳能集热器中加热后，进入储热 罐，储热罐内的热水经两路循环进行供热一路热水进入多效蒸馏海水淡化装置的第一效 蒸发室内的水平降膜管，作为海水淡化热源，放热后经水泵进入储热罐；另一路热水经水泵 依次进入多效蒸馏海水淡化装置的第一效蒸发室的预热器到最后一效蒸发室的预热器，预 热海水后流回储热罐；第一效蒸发室内的海水经降膜管蒸发后，得到的浓海水在第一效蒸 发室下导出，流经热泵蒸发器放热后排出，产生的蒸汽进入第二效蒸发室的降膜管，作为第 二效海水蒸发热源；从下一效蒸发室流出的海水经前一级预热器加热后进入前一效蒸发室 的喷淋器；最后一效蒸发室产生的蒸汽进入冷凝器冷凝放热后作为生产的淡水；海水在海 水预处理系统中经预处理后在冷凝器中被蒸汽预热；预热能源为最后一效蒸发室产生的蒸 汽本专利技术采用如下设计(参见图1)储热罐为整个系统热能的集散中心。热能收集 分两路进行，一是当太阳能充足时，纯净水在太阳能集热器内吸收太阳能后进入储热罐；二 是当太阳能不足或在晚上运行时，利用热泵系统工质吸收由海水淡化系统第一效排出的高 温浓海水的热，工质在储热罐内放热，使水温升高。太阳能加热和热泵系统加热两种途径可 同时进行，也可仅利用其中一路。储热罐的供热分两路进行，一是进入海水淡化系统各效的 预热器中，用于将进入海水淡化系统各效的海水加热至饱和水状态；二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海水淡化方法，该方法采用以下工艺：以风力发电机发电作为海水淡化装置中使用的热泵、水泵和真空泵的工作电源，并利用电能储存装置储存过剩的电，同时利用电网作为辅助电源；纯净水在太阳能集热器中加热后，进入储热罐，储热罐内的热水经两路循环进行供热：一路热水进入多效蒸馏海水淡化装置的第一效蒸发室内的水平降膜管，作为海水淡化热源，放热后经水泵进入储热罐；另一路热水经水泵依次进入多效蒸馏海水淡化装置的第一效蒸发室的预热器到最后一效蒸发室的预热器，预热海水后流回储热罐；第一效蒸发室内的海水在降膜管表面蒸发后，得到的浓海水在第一效蒸发室下导出，流经热泵蒸发器放热后排出，产生的蒸汽进入第二效蒸发室的降膜管，作为海水蒸发热源；从下一效蒸发室流出的海水经前一级预热器加热后进入前一效蒸发室的喷淋器；最后一效蒸发室产生的蒸汽进入冷凝器冷凝放热后作为生产淡水排出；海水在海水预处理系统中经预处理后在冷凝器中被蒸汽预热；预热能源为最后一效蒸发室产生的蒸汽。

【技术特征摘要】
一种海水淡化方法，该方法采用以下工艺以风力发电机发电作为海水淡化装置中使用的热泵、水泵和真空泵的工作电源，并利用电能储存装置储存过剩的电，同时利用电网作为辅助电源；纯净水在太阳能集热器中加热后，进入储热罐，储热罐内的热水经两路循环进行供热一路热水进入多效蒸馏海水淡化装置的第一效蒸发室内的水平降膜管，作为海水淡化热源，放热后经水泵进入储热罐；另一路热水经水泵依次进入多效蒸馏海水淡化装置的第一效蒸发室的预热器到最后一效蒸发室的预热器，预热海水后流回储热罐；第一效蒸发室内的海水在降膜管表面蒸发后，得到的浓海水在第一效蒸发室下导出，流经热泵蒸发器放热后排出，产生的蒸汽进入第二效蒸发室的降膜管，作为海水蒸发热源；从下一效蒸发室流出的海水经前一级预热器加热后进入前一效蒸发室的喷淋器；最后一效蒸发室产生的蒸汽进入冷凝器冷凝放热后作为生产淡水排出；海水在海水预处理系统中经预处理后在冷凝器中被蒸汽预热；预热能源为最后一效蒸发室产生的蒸汽。2.一种海水淡化装置，其特征在于该装置适用于权利要求1所述的海水淡化方法，主 要包括太阳能集热系统、海水预热系统、多效蒸馏海水淡化系统和热泵系统；所述太阳能集 热系统主要由淡水泵、太阳能集热器、储热罐和补水管构成，太阳能集热器的出口与储热罐 相连接，储热罐内的水在放热后经过集热水泵与太阳能集热器的进口相连接，补水管与储 热罐连接；所述海水预热系统主要由预热循环水泵和海水预热器构成，所述海水预热器为依次串 联的2-6级，第一级海水预热器一端经预热循环水...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵春华，齐承英，杨历，王华君，杨华，王华军，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]