本發(fā)明專利技術(shù)公開一種空氣增濕溶液吸濕太陽能淡水制取裝置及其使用方法，包括海水循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、溶液循環(huán)系統(tǒng)及蒸汽循環(huán)冷凝系統(tǒng)，主要由蒸發(fā)加濕器、溶液吸濕器、蒸發(fā)器和冷凝器組成，實(shí)現(xiàn)了水分從海水傳遞到空氣、空氣中的水分再轉(zhuǎn)移到吸濕溶液、最后從吸濕溶液中進(jìn)行淡水提取的過程。整個(gè)裝置有效的利用了太陽能、工業(yè)余熱或生活廢熱等低位熱源，對電能的依賴程度小，具有海水制取速度快、制取量較大、設(shè)備緊湊、成本低、能量利用效率高等特點(diǎn)，適用于缺水的島嶼、電力不足的沿海非城鎮(zhèn)地區(qū)、內(nèi)陸偏遠(yuǎn)的苦咸水地區(qū)、船舶的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)热鄙俳⒋笮秃ＫO(shè)備條件的地區(qū)和場合。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種空氣加濕、溶液吸濕與太陽能、廢熱綜合利用的淡水提取技術(shù)，屬于海水淡化及可再生能源利用
技術(shù)介紹
淡水資源的缺乏已經(jīng)成為全世界范圍內(nèi)亟待解決的問題，一些沿海地區(qū)人均水資源占有量極低，處于極度缺水狀態(tài)。發(fā)展海水淡化技術(shù)能夠在很大程度上緩解淡水資源短缺的危機(jī)，一些較成熟的技術(shù)已經(jīng)給社會(huì)的發(fā)展帶來了巨大利益。現(xiàn)有的海水淡化技術(shù)主要有蒸餾法、膜法、結(jié)晶法、溶劑萃取法和離子交換法等。其中蒸餾法和膜法兩類方法應(yīng)用最為廣泛，是目前為止淡化累積產(chǎn)量最多的兩類方法。蒸餾法分為多級(jí)閃蒸法、多效蒸發(fā)法和壓汽蒸餾法，該類方法需要消耗大量的能源，因此通常需要與火力發(fā)電站聯(lián)合建設(shè)與運(yùn)行，適合于大型和超大型海水淡化設(shè)備；膜法海水淡化技術(shù)主要分為反滲透法和電滲析法，該類方法對膜的制造工藝要求高、水處理技術(shù)較復(fù)雜、對電能的依賴程度也較高，出于成本考慮，這類淡化技術(shù)也只適用于大規(guī)模的應(yīng)用。常規(guī)海水淡化方式普遍存在的問題是以較大的能源換取了較少的水源，將太陽能應(yīng)用于海水淡化領(lǐng)域，在一定程度上可以解決能源與水資源之間的矛盾，是近些年海水淡化技術(shù)的重要研究趨勢之一。太陽能技術(shù)應(yīng)用到海水淡化領(lǐng)域主要有兩種方式:一種是用太陽能間接利用技術(shù)，太陽能作為輔助能源與其它海水淡化方法相結(jié)合，以削弱這些方法所受熱能和電能的限制；另一種是太陽能直接利用技術(shù)，太陽輻射能直接加熱蒸發(fā)海水，水蒸汽冷凝后得到淡水。兩種方式中太陽能直接利用技術(shù)所需設(shè)備較少、操作較簡單、對其它熱能和電能的依賴程度較小，因此在中小型規(guī)模的海水淡化過程中應(yīng)用更為廣泛。但是，太陽能直接利用海水淡化技術(shù)多以太陽能蒸餾器為基礎(chǔ)，其淡水獲取過程存在著蒸發(fā)時(shí)間長、凝結(jié)速度慢、回?zé)嵝Ч畹?問題。對于缺水的島嶼、電力不足的沿海非城鎮(zhèn)地區(qū)、內(nèi)陸偏遠(yuǎn)的苦咸水地區(qū)來說，淡水需求量并不是特別大而且較分散。這些地區(qū)一般能源和電力較缺乏，基礎(chǔ)設(shè)施差，不適于建立應(yīng)用蒸餾法和膜法的大型海水淡化設(shè)備，而應(yīng)用設(shè)備簡單的太陽能直接利用技術(shù)時(shí)又存在淡水制取量太小、速度太慢等問題。類似的情況也出現(xiàn)在船舶的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸途中所進(jìn)行的海水淡化過程中。因此，開發(fā)太陽能直接利用的中小型海水淡化設(shè)備，提高其制取淡水的效率，具有一定的經(jīng)濟(jì)和實(shí)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
技術(shù)問題:本專利技術(shù)的目的是提供一種利用太陽能、工業(yè)余熱或生活廢熱等中低位熱源的，以空氣和吸濕溶液為載體的中小型淡水制取及海水淡化裝置，以解決缺水的島嶼、電力不足的沿海非城鎮(zhèn)地區(qū)、內(nèi)陸偏遠(yuǎn)的苦咸水地區(qū)以及船舶中淡水制取問題。技術(shù)方案:本專利技術(shù)的空氣增濕溶液吸濕太陽能淡水制取裝置，主要由蒸發(fā)加濕器、溶液吸濕器、蒸發(fā)器和冷凝器組成，包括海水循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、溶液循環(huán)系統(tǒng)及蒸汽循環(huán)冷凝系統(tǒng)。海水循環(huán)系統(tǒng)中，蒸發(fā)加濕器中的噴淋管路進(jìn)口通過流量調(diào)節(jié)閥與增壓循環(huán)水泵的出口相連接，蒸發(fā)加濕器的海水出口與冷凝器的冷卻盤管進(jìn)口相連接，冷凝器的冷卻水盤管出口連接至海水儲(chǔ)存器的進(jìn)口，海水儲(chǔ)存器的出口與增壓循環(huán)泵的進(jìn)口相連接；空氣循環(huán)系統(tǒng)中，風(fēng)道依次連接第一風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)加濕器、進(jìn)氣風(fēng)閥與溶液吸濕器；溶液循環(huán)泵帶動(dòng)溶液循環(huán)，溶液吸濕器的溶液出口經(jīng)過溶液預(yù)熱器后與蒸發(fā)器底部的溶液進(jìn)口相通，蒸發(fā)器的溶液出口與溶液循環(huán)泵的進(jìn)口相連，溶液循環(huán)泵的出口連接溶液冷卻器的進(jìn)口，溶液冷卻器的出口與溶液吸濕器的進(jìn)口相連；第二風(fēng)機(jī)通過風(fēng)道連接蒸發(fā)器、冷凝器帶動(dòng)蒸汽循環(huán)，蒸發(fā)器的頂部裝有太陽能集熱板，蒸汽在冷凝器中冷凝成凝結(jié)水后排入淡水儲(chǔ)存器。實(shí)現(xiàn)太陽能、工業(yè)余熱或生活廢熱等中低位熱源在海水淡化設(shè)備中的高效利用，同時(shí)結(jié)合蒸發(fā)冷卻、溶液吸濕再生技術(shù)以降低裝置的能耗，提高淡水的制取效率。上述技術(shù)方案所述的冷凝器中冷卻盤管所使用的冷卻水為蒸發(fā)加濕器制取的冷卻海水，經(jīng)冷凝器加熱后的海水儲(chǔ)存在海水儲(chǔ)存器中，隨后熱海水繼續(xù)輸送至蒸發(fā)加濕器中對干空氣進(jìn)行加濕。上述技術(shù)方案所述的冷凝器的蒸汽出口設(shè)置收水器，收水器的形式可以為紙質(zhì)、有機(jī)或金屬波紋板、也可以為靜電裝置、或者是由聚丙烯網(wǎng)組成的回收冷凝水裝置。本專利技術(shù)的空氣增濕溶液吸濕太陽能淡水制取裝置中，海水被送入蒸發(fā)加濕器中進(jìn)行噴淋，在填料中海水與空氣進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，海水中的水分進(jìn)入空氣中，空氣被加濕至飽和狀態(tài)，飽和狀態(tài)的空氣隨后進(jìn)入溶液吸濕器中，空氣中的絕大多數(shù)水分被吸濕溶液帶走。由于在蒸發(fā)加濕器中海水始終接觸到的是含濕量很低的干空氣，因此水分從海水到空氣的傳遞量很大，并且使用的循環(huán)海水是經(jīng)過冷凝器加熱的，根據(jù)熱質(zhì)交換原理，大量的從海水到空氣的潛熱傳遞導(dǎo)致空氣的焓值增加而海水的溫度明顯下降。蒸發(fā)加濕器與溶液吸濕器聯(lián)合運(yùn)行，空氣在連接兩者之間的風(fēng)道內(nèi)在風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了水分從海水到空氣再到溶液的搬運(yùn)過程，同時(shí)制取的冷卻海水用作冷凝器的冷卻水。上述技術(shù)方案所述的蒸發(fā)加濕器中的海水在填料上噴淋降膜，所用填料為氧化鋁(Al2O3)泡沫陶瓷填料；蒸發(fā)加濕器所使用的循環(huán)空氣為經(jīng)溶液吸濕器吸濕后的干空氣。由于海水的流量大、含有 雜質(zhì)多，對填料的可塑性和挺濕性要求更高。氧化鋁(Al2O3)泡沫陶瓷填料相對于一般的紙質(zhì)、有機(jī)填料的可塑性和挺濕性更強(qiáng)，能夠經(jīng)受大量海水的噴淋和有效的過濾海水中的雜質(zhì)，同時(shí)其耐腐蝕性比金屬填料高,成本又比金屬填料低,將其應(yīng)用于海水淡化裝置優(yōu)勢明顯。本專利技術(shù)的溶液吸濕器中使用的溶液是溴化鋰、氯化鋰、氯化鈣或者是其中幾種的混合溶液，這些溶液不含雜質(zhì)并且使用量較海水要小很多，考慮到成本因素，溶液吸濕器中使用的填料可以選用一般的紙質(zhì)或有機(jī)填料。本專利技術(shù)的空氣增濕溶液吸濕太陽能淡水制取裝置中，蒸發(fā)器和冷凝器是能源利用的關(guān)鍵部位。蒸發(fā)器的頂部裝有太陽能集熱板用于吸收太陽輻射熱量，前部裝有溶液預(yù)熱器用于吸收利用工業(yè)余熱和生活廢熱；冷凝器內(nèi)裝有大面積冷卻盤管，蒸汽出口處設(shè)有收水器，下部淡水出口連接至淡水儲(chǔ)存器；蒸發(fā)器和冷凝器的蒸汽進(jìn)出口通過蒸汽管道進(jìn)行連接，第二風(fēng)機(jī)用于帶動(dòng)蒸汽循環(huán)。吸收了大量水分的稀溶液從溶液吸濕器中出來后首先經(jīng)過溶液預(yù)熱器預(yù)熱，升溫后的溶液輸送到蒸發(fā)器內(nèi)，在工業(yè)余熱或生活廢熱預(yù)熱、太陽能直接加熱后蒸發(fā)出水蒸汽，水蒸汽隨后進(jìn)入冷凝器經(jīng)過冷卻盤管冷凝，冷凝出來的淡水則送入淡水儲(chǔ)存器內(nèi)儲(chǔ)存，而溶液的水分被蒸發(fā)后濃度得到恢復(fù)，經(jīng)過溶液冷卻器冷卻后送回溶液吸濕器中繼續(xù)吸收飽和空氣中的水分。本專利技術(shù)的蒸發(fā)器頂部的太陽能集熱板也可以為普通的玻璃蓋板，利用太陽能的直接照射使溶液蒸發(fā)；蒸發(fā)器前部溶液預(yù)熱器中的熱源可以為工業(yè)余熱和生活廢熱，該裝置應(yīng)用到船舶的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸時(shí)輔助熱源還可以是機(jī)房的鍋爐余熱或其它機(jī)械生活廢熱；蒸發(fā)器內(nèi)的水蒸汽不直接在太陽能集熱板底部或玻璃蓋板上冷凝，而是在風(fēng)機(jī)和蒸發(fā)器與冷凝器的壓差驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入冷凝器，蒸汽最終在冷凝器內(nèi)轉(zhuǎn)化為淡水。冷凝器內(nèi)冷卻盤管中使用的冷卻水是由蒸發(fā)加濕器制取的冷卻海水，冷卻海水的溫度越低冷卻盤管冷凝蒸汽的效果就越好，冷卻水經(jīng)冷卻盤管后溫度明顯升高這樣又有利于海水在蒸發(fā)加濕器中向?qū)諝膺M(jìn)行加濕。冷凝器的蒸汽循環(huán)出口處設(shè)有收水器，進(jìn)一步促進(jìn)蒸汽冷凝防止其帶走水滴，收水器的形式可以為紙質(zhì)、有機(jī)或金屬波紋板、也可以為靜電裝置、或者是由聚丙烯網(wǎng)組成的回收冷凝水裝置。本專利技術(shù)的空氣增濕溶液吸濕太陽能淡水制取裝置，隨著裝置的不斷運(yùn)行，海水中的淡水本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種空氣增濕溶液吸濕太陽能淡水制取裝置，其特征在于：該裝置包括海水循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、溶液循環(huán)系統(tǒng)及蒸汽循環(huán)冷凝系統(tǒng)；海水循環(huán)系統(tǒng)中，蒸發(fā)加濕器（1）中的噴淋管路進(jìn)口通過流量調(diào)節(jié)閥（5）與增壓循環(huán)水泵（6）的出口相連接，蒸發(fā)加濕器（1）的海水出口與冷凝器（13）的冷卻盤管進(jìn)口相連接，冷凝器（13）的冷卻水盤管出口連接至海水儲(chǔ)存器（7）的進(jìn)口，海水儲(chǔ)存器（7）的出口與增壓循環(huán)泵（6）的進(jìn)口相連接；空氣循環(huán)系統(tǒng)中，風(fēng)道依次連接第一風(fēng)機(jī)（4）、蒸發(fā)加濕器（1）、進(jìn)氣風(fēng)閥（3）與溶液吸濕器（2）；溶液循環(huán)泵（11）帶動(dòng)溶液循環(huán)，溶液吸濕器（2）的溶液出口經(jīng)過溶液預(yù)熱器（10）后與蒸發(fā)器（8）底部的溶液進(jìn)口相通，蒸發(fā)器（8）的溶液出口與溶液循環(huán)泵（11）的進(jìn)口相連，溶液循環(huán)泵（11）的出口連接溶液冷卻器（12）的進(jìn)口，溶液冷卻器（12）的出口與溶液吸濕器（2）的進(jìn)口相連；第二風(fēng)機(jī)（15）通過風(fēng)道連接蒸發(fā)器（8）、冷凝器（13）帶動(dòng)蒸汽循環(huán)，蒸發(fā)器（8）的頂部裝有太陽能集熱板（9），蒸汽在冷凝器（13）中冷凝成凝結(jié)水后排入淡水儲(chǔ)存器（16）。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種空氣增濕溶液吸濕太陽能淡水制取裝置，其特征在于:該裝置包括海水循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、溶液循環(huán)系統(tǒng)及蒸汽循環(huán)冷凝系統(tǒng)；海水循環(huán)系統(tǒng)中，蒸發(fā)加濕器(I)中的噴淋管路進(jìn)口通過流量調(diào)節(jié)閥(5 )與增壓循環(huán)水泵(6 )的出口相連接，蒸發(fā)加濕器(I)的海水出口與冷凝器(13)的冷卻盤管進(jìn)口相連接，冷凝器(13)的冷卻水盤管出口連接至海水儲(chǔ)存器(7)的進(jìn)口，海水儲(chǔ)存器(7)的出口與增壓循環(huán)泵(6)的進(jìn)口相連接；空氣循環(huán)系統(tǒng)中，風(fēng)道依次連接第一風(fēng)機(jī)(4)、蒸發(fā)加濕器(I)、進(jìn)氣風(fēng)閥(3)與溶液吸濕器(2);溶液循環(huán)泵(11)帶動(dòng)溶液循環(huán)，溶液吸濕器(2)的溶液出口經(jīng)過溶液預(yù)熱器(10)后與蒸發(fā)器(8)底部的溶液進(jìn)口相通，蒸發(fā)器(8)的溶液出口與溶液循環(huán)泵(11)的進(jìn)口相連，溶液循環(huán)泵(11)的出口連接溶液冷卻器(12 )的進(jìn)口，溶液冷卻器(12 )的出口與溶液吸濕器(2 )的進(jìn)口相連；第二風(fēng)機(jī)(15)通過風(fēng)道連接蒸發(fā)器(8)、冷凝器...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳瑤，張小松，殷勇高，
申請(專利權(quán))人：東南大學(xué)常州研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。