一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置，包括太陽能集熱器、輔助電加熱器、閃蒸裝置、換熱器、腔體、淡水收集器、海水進水泵、真空泵、海水循環泵、濃海水出水泵和PLC控制器，閃蒸裝置包括通過管道自下而上依次串聯連接的壓力逐級減小的一級閃蒸桶、二級閃蒸桶和三級閃蒸桶。本發明專利技術提供的海水淡化裝置充分利用太陽能加熱海水，成本較低，海水淡化效果好，不需要添加化學品，所得淡水水質清澈，同時末級排出的濃海水與新進海水換熱之后，也可將這部分海水進行制鹽等操作，實現廢品利用，同時本裝置關于淡水的輸出避開了采用泵等動力裝置直接將海水抽出，而是選擇將一個腔體作為液體輸送裝置，能量消耗也很少。

Heat collecting type solar energy multi-stage flashing seawater desalination device and method

The present invention provides a heat collection type solar multi-stage flash desalination device comprises a solar heat collector, auxiliary electric heater, flash device, heat exchanger, cavity, water collector, water intake pump, vacuum pump, water circulating pump, pump out the concentrated seawater and PLC controller, the flash device comprises a series through the pipeline from bottom to top. A flash drum, connection pressure gradually reduced two barrels and three barrels of flash flash. The invention provides a desalination device to make full use of solar energy water heating, low cost, desalination effect is good, do not need to add chemicals, the fresh water is clear, after the last discharge of concentrated seawater and new sea water heat exchanger, can also be part of the sea of salt and other operations, to achieve waste utilization, and the output device on fresh water to avoid using the power device pump directly to the water out, but will choose a cavity as a liquid conveying device, the energy consumption is little.

【技術實現步驟摘要】
一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置及方法
本專利技術屬于海水淡化
，主要涉及一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置及方法。
技術介紹
隨著世界人口的增長、經濟的快速發展以及氣候的不斷變化，全球淡水資源危機不斷加重，世界范圍內約36％的人口缺少干凈安全的飲用水，同時水資源的短缺也阻礙了工業的發展。我國也是水資源短缺的國家之一，由于近年來環境污染導致了淡水資源急劇減少，對于社會的穩定發展造成了很大的影響。淡水資源缺乏是世界上所有國家都要面臨的問題，而利用海水淡化解決水資源緊缺的局面已成了很多國家都在關注的問題。海水淡化的方法包括電滲析法、膜法、蒸餾法和冷凍法等方法。電滲析法是指將電位差作為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性脫除水中離子的淡化過程。膜法從原理上可以分為反滲透膜法和膜蒸餾法。反滲透法是指將海水加壓，迫使海水通過半滲透性膜的淡化過程。這種膜只允許純水通過而排斥鹽離子，在反滲透的過程中，要求處在環境溫度下的海水要升高壓力，然后將其暴露在半滲透性聚合膜上。反滲透法具有的特點是過程中沒有相變，能量耗費少，對有機雜質和不帶電荷的雜質，也可以實現分離的作用。膜蒸餾法是蒸汽通過疏水微孔膜的蒸發過程。大多以溫度差為推動力，也有些以濃度差作為推動力。在膜蒸餾過程中沒有霧沫夾帶液問題，組件的結構很緊湊，適合大型化，不要求較高的操作溫度，不需要加熱到沸點，可以很好的利用低溫低品位熱源。蒸餾法是指將海水加熱使它變成水蒸汽，再使水蒸汽冷凝，獲得淡水的過程，根據所用能源及流程、設備不同可將其分為閃蒸、壓汽蒸餾、豎管多效蒸發和太陽能蒸餾。冷凍法是利用降溫原理，從含鹽水中析出冰晶，在其融化后得到淡水。這種方法不需要高溫，不會產生腐蝕，運行安全高效，得到的淡水無污染，水質較好。與傳統的熱源和動力源相比，太陽能由于其無污染、儲藏量豐富等優勢，將其與傳統的海水淡化技術相結合是一種可持續發展的海水淡化技術，近些年來受到了越來越多的關注。當前海水淡化設備遇到主要問題就是能源消耗量大、投資成本高、產水率較低，因而對結構簡單，成本較低，充分利用可再生能源的高效集熱式海水淡化裝置的需求越來越大。
技術實現思路
本專利技術的目的針對目前海水淡化設備遇到的問題，提供了一種結構簡單，海水淡化效果好，設計合理的集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置及方法。為達到上述目的，本專利技術實現目的所采用的技術方案是：一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置，包括太陽能集熱器、輔助電加熱器、閃蒸裝置、換熱器、腔體、淡水收集器、海水進水泵、真空泵、海水循環泵、濃海水出水泵和PLC控制器，所述閃蒸裝置包括通過管道自下而上依次串聯連接的壓力逐級減小的一級閃蒸桶、二級閃蒸桶和三級閃蒸桶，所述一級閃蒸桶、所述二級閃蒸桶和所述三級閃蒸桶的結構相同，由上至下依次設置有排氣口、冷凝管、淡水槽、噴灑器和海水出口，所述一級閃蒸桶、所述二級閃蒸桶和所述三級閃蒸桶的所述排氣口的出口分別設有第三電動閥、第四電動閥和第五電動閥并通過管道連接有所述真空泵，所述一級閃蒸桶、所述二級閃蒸桶和所述三級閃蒸桶的所述排氣口的出口還分別設有第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器，所述一級閃蒸桶、所述二級閃蒸桶和所述三級閃蒸桶的所述冷凝管串聯連接，所述三級閃蒸桶的所述冷凝管的入口與所述換熱器的新海水出口連通，所述一級閃蒸桶的所述冷凝管的出口通過設有第一電動閥的管路與所述太陽能集熱器的入口連通，所述一級閃蒸桶的所述噴灑器的入口通過設有所述海水循環泵的管路與所述太陽能集熱器的出口連通，所述一級閃蒸桶的所述海水出口通過管路與所述二級閃蒸桶的所述噴灑器連通，所述二級閃蒸桶的所述海水出口通過管路與所述三級閃蒸桶的所述噴灑器連通，所述三級閃蒸桶的所述海水出口通過設有所述濃海水出水泵的管路與所述換熱器的濃海水進口連通，所述一級閃蒸桶、所述二級閃蒸桶和所述三級閃蒸桶的所述淡水槽出口分別設有第六電動閥、第七電動閥和第八電動閥并通過管道與所述腔體的進口連通，所述太陽能集熱器的兩端之間還并聯著設有所述輔助電加熱器和第二電動閥的管路，所述太陽能集熱器的出口還設有溫度傳感器，所述換熱器還設有新海水進口和濃海水出口，所述換熱器的新海水進口與所述海水進水泵的出口連通，所述腔體的位置低于所述一級閃蒸桶、所述二級閃蒸桶和所述三級閃蒸桶，所述腔體的出口還通過設有第九電動閥的管路與位置低于所述腔體的所述淡水收集器的進口連通，所述腔體內由低到高依次設置有第一水位傳感器、第二水位傳感器、第三水位傳感器和第四水位傳感器，所述第一水位傳感器、所述第二水位傳感器、所述第三水位傳感器、所述第四水位傳感器、所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器和所述溫度傳感器均通過信號電纜與所述PLC控制器連接，所述第一電動閥、所述第二電動閥、所述第三電動閥、所述第四電動閥、所述第五電動閥、所述第六電動閥、所述第七電動閥、所述第八電動閥和所述第九電動閥均通過控制電纜與所述PLC控制器連接并受所述PLC控制器控制。進一步，所述一級閃蒸桶、所述二級閃蒸桶和所述三級閃蒸桶的內壁和外壁之間設有隔熱層，從而增加保溫效果。進一步，所述第一電動閥、所述第二電動閥、所述第三電動閥、所述第四電動閥、所述第五電動閥、所述第六電動閥、所述第七電動閥、所述第八電動閥和所述第九電動閥均為直行程電動閥，更加結實耐用。進一步，所述換熱器優選為管殼式換熱器，安裝簡便。進一步，太陽能集熱器包括全玻璃真空集熱管和集熱器聯箱，全玻璃真空集熱管可以有多個，其開口端插入到集熱器聯箱內。進一步，所述淡水收集器的出口還連接有出水噴頭，方便取水。本專利技術還提供上述集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置的方法，包括如下步驟：步驟一：啟動所述真空泵，開啟所述第三電動閥，在所述真空泵的作用下所述一級閃蒸桶內的壓力逐漸降低，當所述一級閃蒸桶內的壓力達到所述第一壓力傳感器設定的值，所述第一壓力傳感器將監測到的信號傳給所述PLC控制器，所述PLC控制器根據接收到的信號作出判斷，控制所述第三電動閥關閉，并打開所述第四電動閥，同理在所述真空泵的作用下所述二級閃蒸桶內的壓力逐漸降低，當所述二級閃蒸桶內的壓力達到所述第二壓力傳感器設定的值，所述第二壓力傳感器將監測到的信號傳給所述PLC控制器，所述PLC控制器根據接收到的信號作出判斷，控制所述第四電動閥關閉并打開所述的第五電動閥，同理在所述真空泵的作用下所述三級閃蒸桶內的壓力逐漸降低，當所述三級閃蒸桶內的壓力達到所述第三壓力傳感器設定的值，所述第三壓力傳感器將監測到的信號傳給所述PLC控制器，所述PLC控制器根據接收到的信號作出判斷，控制所述第五電動閥和所述真空泵關閉；步驟二：將所述海水進水泵的進口連通海水，并啟動所述海水進水泵、所述海水循環泵和所述濃海水出水泵并打開所述第一電動閥，此時海水經過所述海水進水泵加壓進入所述換熱器進行換熱后進入所述一級閃蒸桶、所述二級閃蒸桶和所述三級閃蒸桶的所述冷凝管，然后通過管道流入所述太陽能集熱器，在所述太陽能集熱器內加熱后經過所述海水循環泵二次加壓，然后通過所述一級閃蒸桶的所述噴灑器進入所述一級閃蒸桶，由于所述一級閃蒸桶內的壓力低于進入的海水所對應的飽和蒸汽壓，所以海水在進入所述一級閃蒸桶后，會立刻發生部分蒸發，同時未蒸發的海水溫度降低，繼續通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置，其特征在于：包括太陽能集熱器(1)、輔助電加熱器(2)、閃蒸裝置、換熱器(6)、腔體(7)、淡水收集器(8)、海水進水泵(9)、真空泵(10)、海水循環泵(11)、濃海水出水泵(12)和PLC控制器(31)，所述閃蒸裝置包括通過管道自下而上依次串聯連接的壓力逐級減小的一級閃蒸桶(3)、二級閃蒸桶(4)和三級閃蒸桶(5)，所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的結構相同，由上至下依次設置有排氣口(34)、冷凝管(30)、淡水槽(32)、噴灑器和海水出口，所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的所述排氣口(34)的出口分別設有第三電動閥(23)、第四電動閥(24)和第五電動閥(25)并通過管道連接有所述真空泵(10)，所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的所述排氣口(34)的出口還分別設有第一壓力傳感器(14)、第二壓力傳感器(15)和第三壓力傳感器(16)，所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的所述冷凝管(30)串聯連接，所述三級閃蒸桶(5)的所述冷凝管(30)的入口與所述換熱器(6)的新海水出口連通，所述一級閃蒸桶(3)的所述冷凝管(30)的出口通過設有第一電動閥(21)的管路與所述太陽能集熱器(1)的入口連通，所述一級閃蒸桶(3)的所述噴灑器的入口通過設有所述海水循環泵(11)的管路與所述太陽能集熱器(1)的出口連通，所述一級閃蒸桶(3)的所述海水出口通過管路與所述二級閃蒸桶(4)的所述噴灑器連通，所述二級閃蒸桶(4)的所述海水出口通過管路與所述三級閃蒸桶(5)的所述噴灑器連通，所述三級閃蒸桶(5)的所述海水出口通過設有所述濃海水出水泵(12)的管路與所述換熱器(6)的濃海水進口連通，所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的所述淡水槽(32)出口分別設有第六電動閥(26)、第七電動閥(27)和第八電動閥(28)并通過管道與所述腔體(7)的進口連通，所述太陽能集熱器(1)的兩端之間還并聯著設有所述輔助電加熱器(2)和第二電動閥(22)的管路，所述太陽能集熱器(1)的出口還設有溫度傳感器(13)，所述換熱器(6)還設有新海水進口和濃海水出口，所述換熱器(6)的新海水進口與所述海水進水泵(9)的出口連通，所述腔體(7)的位置低于所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)，所述腔體(7)的出口還通過設有第九電動閥(29)的管路與位置低于所述腔體(7)的所述淡水收集器(8)的進口連通，所述腔體(7)內由低到高依次設置有第一水位傳感器(17)、第二水位傳感器(18)、第三水位傳感器(19)和第四水位傳感器(20)，所述第一水位傳感器(17)、所述第二水位傳感器(18)、所述第三水位傳感器(19)、所述第四水位傳感器(20)、所述第一壓力傳感器(14)、所述第二壓力傳感器(15)、所述第三壓力傳感器(16)和所述溫度傳感器(13)均通過信號電纜與所述PLC控制器(31)連接，所述第一電動閥(21)、所述第二電動閥(22)、所述第三電動閥(23)、所述第四電動閥(24)、所述第五電動閥(25)、所述第六電動閥(26)、所述第七電動閥(27)、所述第八電動閥(28)和所述第九電動閥(29)均通過控制電纜與所述PLC控制器(31)連接并受所述PLC控制器(31)控制。...

【技術特征摘要】
1.一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置，其特征在于：包括太陽能集熱器(1)、輔助電加熱器(2)、閃蒸裝置、換熱器(6)、腔體(7)、淡水收集器(8)、海水進水泵(9)、真空泵(10)、海水循環泵(11)、濃海水出水泵(12)和PLC控制器(31)，所述閃蒸裝置包括通過管道自下而上依次串聯連接的壓力逐級減小的一級閃蒸桶(3)、二級閃蒸桶(4)和三級閃蒸桶(5)，所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的結構相同，由上至下依次設置有排氣口(34)、冷凝管(30)、淡水槽(32)、噴灑器和海水出口，所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的所述排氣口(34)的出口分別設有第三電動閥(23)、第四電動閥(24)和第五電動閥(25)并通過管道連接有所述真空泵(10)，所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的所述排氣口(34)的出口還分別設有第一壓力傳感器(14)、第二壓力傳感器(15)和第三壓力傳感器(16)，所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的所述冷凝管(30)串聯連接，所述三級閃蒸桶(5)的所述冷凝管(30)的入口與所述換熱器(6)的新海水出口連通，所述一級閃蒸桶(3)的所述冷凝管(30)的出口通過設有第一電動閥(21)的管路與所述太陽能集熱器(1)的入口連通，所述一級閃蒸桶(3)的所述噴灑器的入口通過設有所述海水循環泵(11)的管路與所述太陽能集熱器(1)的出口連通，所述一級閃蒸桶(3)的所述海水出口通過管路與所述二級閃蒸桶(4)的所述噴灑器連通，所述二級閃蒸桶(4)的所述海水出口通過管路與所述三級閃蒸桶(5)的所述噴灑器連通，所述三級閃蒸桶(5)的所述海水出口通過設有所述濃海水出水泵(12)的管路與所述換熱器(6)的濃海水進口連通，所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的所述淡水槽(32)出口分別設有第六電動閥(26)、第七電動閥(27)和第八電動閥(28)并通過管道與所述腔體(7)的進口連通，所述太陽能集熱器(1)的兩端之間還并聯著設有所述輔助電加熱器(2)和第二電動閥(22)的管路，所述太陽能集熱器(1)的出口還設有溫度傳感器(13)，所述換熱器(6)還設有新海水進口和濃海水出口，所述換熱器(6)的新海水進口與所述海水進水泵(9)的出口連通，所述腔體(7)的位置低于所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)，所述腔體(7)的出口還通過設有第九電動閥(29)的管路與位置低于所述腔體(7)的所述淡水收集器(8)的進口連通，所述腔體(7)內由低到高依次設置有第一水位傳感器(17)、第二水位傳感器(18)、第三水位傳感器(19)和第四水位傳感器(20)，所述第一水位傳感器(17)、所述第二水位傳感器(18)、所述第三水位傳感器(19)、所述第四水位傳感器(20)、所述第一壓力傳感器(14)、所述第二壓力傳感器(15)、所述第三壓力傳感器(16)和所述溫度傳感器(13)均通過信號電纜與所述PLC控制器(31)連接，所述第一電動閥(21)、所述第二電動閥(22)、所述第三電動閥(23)、所述第四電動閥(24)、所述第五電動閥(25)、所述第六電動閥(26)、所述第七電動閥(27)、所述第八電動閥(28)和所述第九電動閥(29)均通過控制電纜與所述PLC控制器(31)連接并受所述PLC控制器(31)控制。2.根據權利要求1所述一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置，其特征在于：所述一級閃蒸桶(3)、所述二級閃蒸桶(4)和所述三級閃蒸桶(5)的內壁和外壁之間設有隔熱層。3.根據權利要求1所述一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置，其特征在于：所述第一電動閥(21)、所述第二電動閥(22)、所述第三電動閥(23)、所述第四電動閥(24)、所述第五電動閥(25)、所述第六電動閥(26)、所述第七電動閥(27)、所述第八電動閥(28)和所述第九電動閥(29)均為直行程電動閥。4.根據權利要求1所述一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置，其特征在于：所述換熱器(6)優選為管殼式換熱器。5.根據權利要求1所述一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置，其特征在于：所述太陽能集熱器(1)包括全玻璃真空集熱管和集熱器聯箱。6.根據權利要求1所述一種集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置，其特征在于：所述淡水收集器(8)的出口還連接有出水噴頭(33)。7.一種根據權利要求1至6任意一項所述集熱式太陽能多級閃蒸海水淡化裝置的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：啟動所述真空泵(10)，開啟所述第三電動閥(23)，在所述真空泵(10)的作用下所述一級閃蒸桶(3)內的壓力逐漸降低，當所述一級閃蒸桶(3)內的壓力達到所述第一壓力傳感器(14...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊興林，趙丹，陳建樹，魏衛，王娜娜，馮娟，
申請(專利權)人：江蘇科技大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32