单一利用太阳能淡化海水或苦咸水的减压蒸馏装置与方法

1.一种单一利用太阳能淡化海水或苦咸水的减压蒸馏装置，该装置包括：太阳能集热器，蒸发室，蒸发室外接海水或苦咸水液封水箱，蒸发室内设置太阳能换热管，冷凝室，冷凝室外接淡水液封水箱，冷凝室内设置冷凝管，冷却水箱，其特征在于：太阳能集热器的换热介质进出口与太阳能换热管两端相连形成环路，在蒸发室顶部和冷凝室顶部之间的联通管上设置隔离阀，在隔离阀的一侧的联通管上设置一支管与蒸发室连通，该支管上设置海水或苦咸水进水阀，隔离阀的另一侧的联通管上设置一支管与冷凝室连通，该支管上设置淡水进水阀，冷凝管的进出口与冷却水箱的上下开口相连，且在冷凝管与冷却水箱的下连接管上设置太阳能电池驱动泵，在蒸发室与海水或苦咸水液封水箱的相连管上设置海水或苦咸水液封管道阀，在冷凝室与淡水液封水箱的相连管上设置淡水液封管道阀。
2.一种采用权利要求1所述的装置单一利用太阳能淡化海水或苦咸水的减压蒸馏方法，其特征在于包括以下过程：
1).关闭隔离阀、海水或苦咸水液封水箱的出水阀、淡水液封水箱的出水阀，打开海水或苦咸水进水阀、海水或苦咸水液封管道阀，向蒸发室和海水或苦咸水液封水箱中加入海水或苦咸水至满，关闭海水或苦咸水进水阀，打开海水或苦咸水液封水箱的出水阀，并使海水或苦咸水液封水箱的出水流量小于海水或苦咸水液封管道阀的出水流量，调节蒸发室内的液位高度使蒸发室达到相应的真空度，与此同时，打开淡水进水阀、淡水液封管道阀，向冷凝室和淡水液封水箱中加入淡水至满，关闭淡水进水阀，打开淡水液封水箱的出水阀，并使淡水液封水箱出水阀的出水流量要小于淡水液封管道阀的出水流量，调节冷凝室内的液位高度使冷凝室达到相应的真空度，再打开隔离阀，使蒸发室和冷凝室保持相同的真空度，并使太阳能换热管浸于蒸发室的海水或苦咸水中，向冷却水箱中加入海水或苦咸水；
2).经太阳能集热器升温后的换热介质进入蒸发室内的太阳能换热管，加热蒸发室内的海水或苦咸水，当蒸发室内的海水或苦咸水温度升高到蒸发室真空条件对应的蒸发温度时，蒸发室内的海水或苦咸水蒸发汽化，水蒸汽进到冷凝室后，通过与置于冷凝室中的冷凝管中的海水或苦咸水换热后，水蒸汽在冷凝管外部冷凝成淡水；
3).一定时间后，当蒸发室内的蒸气压达到对应温度的饱和蒸气压时，蒸发不再进行，打开海水或苦咸水进水阀，蒸发室的浓海水或浓苦咸水排入海水或苦咸水液封水箱，打开淡水进水阀，冷凝室中的淡水排入淡水液封水箱，完成一次海水或苦咸水淡化过程；
4).重复步骤1)、2)、3)的过程实现海水或苦咸水的多次淡化。

单一利用太阳能淡化海水或苦咸水的减压蒸馏装置与方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种单一利用太阳能淡化海水或苦咸水的减压蒸馏装置与方法，属于水处理的脱盐技术。\n背景技术\n[0002] 太阳能海水或苦咸水蒸馏淡化系统是利用太阳能产生的热能驱动海水或苦咸水发生相变，形成的水蒸汽冷凝得到淡水的过程。目前太阳能海水或苦咸水淡化系统主要为传统式太阳能与常规海水淡化装置相结合的方法。传统式太阳能海水或苦咸水淡化系统采用自然蒸发的原理，且蒸馏器中为自然对流的换热方式，限制了蒸馏器热性能的提高。太阳能集热器与传统海水或苦咸水淡化技术相结合的淡化方法，系统复杂。对于小型淡化装置，喷淋装置易堵塞，影响设备的正常运行。现有的利用太阳能产生热能驱动海水或苦咸水在一定的真空度下发生相变的海水或苦咸水淡化系统，抽真空时需要配备真空泵或喷射泵，需要消耗大量的电能或热能，装置单位能耗的产水率较小。现有的太阳能淡化海水或苦咸水系统，在进行淡化运行时一般都需要使用大量的额外电能进行驱动，这些都限制了太阳能海水或苦咸水淡化技术的推广。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于提供一种单一利用太阳能淡化海水或苦咸水的减压蒸馏装置与方法，该方法的装置结构简单，操作运行可靠，费用低，特别适合于阳光充足地区进行海水或苦咸水的淡化。\n[0004] 本发明是通过下述技术方案加以实现的。一种单一利用太阳能淡化海水或苦咸水的减压蒸馏装置，该装置包括：太阳能集热器，蒸发室，蒸发室外接海水或苦咸水液封水箱，蒸发室内设置太阳能换热管，冷凝室，冷凝室外接淡水液封水箱，冷凝室内设置冷凝管，冷却水箱。其特征在于：太阳能集热器的换热介质进出口与太阳能换热管两端相连形成环路，在蒸发室顶部和冷凝室顶部之间的联通管上设置隔离阀，在隔离阀的一侧的联通管上设置一支管与蒸发室连通，该支管上设置海水或苦咸水进水阀，隔离阀的另一侧的联通管上设置一支管与冷凝室连通，该支管上设置淡水进水阀，冷凝管的进出口与冷却水箱的上下开口相连，且在冷凝管与冷却水箱的下连接管上设置太阳能电池驱动泵，在蒸发室与海水或苦咸水液封水箱的相连管上设置海水或苦咸水液封阀，在冷凝室与淡水液封水箱的相连管上设置淡水液封阀。\n[0005] 采用上述装置单一利用太阳能淡化海水或苦咸水的减压蒸馏方法，其特征在于包括以下过程：\n[0006] 1.关闭隔离阀、海水或苦咸水液封水箱的出水阀、淡水液封水箱的出水阀，打开海水或苦咸水进水阀、海水或苦咸水液封管道阀，向蒸发室和海水或苦咸水液封水箱中加入海水或苦咸水至满。关闭海水或苦咸水进水阀，打开海水或苦咸水液封水箱的出水阀，并使海水或苦咸水液封水箱的出水流量小于海水或苦咸水液封管道阀的出水流量，调节蒸发室内的液位高度使蒸发室达到相应的真空度。与此同时，打开淡水进水阀、淡水液封管道阀，向冷凝室和淡水液封水箱中加入淡水至满，关闭淡水进水阀，打开淡水液封水箱的出水阀，并使淡水液封水箱出水阀的出水流量要小于淡水液封管道阀门的出水流量，调节冷凝室内的液位高度使冷凝室达到相应的真空度，再打开隔离阀，使蒸发室和冷凝室保持相同的真空度，并使太阳能换热管浸于蒸发室的海水或苦咸水中。向冷却水箱中加入海水或苦咸水。\n[0007] 2.经太阳能集热器升温后的换热介质进入蒸发室内的太阳能换热管，加热蒸发室内的海水或苦咸水，当蒸发室内的海水或苦咸水温度升高到蒸发室真空条件对应的蒸发温度时，蒸发室内的海水或苦咸水蒸发汽化，水蒸汽进到冷凝室后，通过与置于冷凝室中的冷凝管中的海水或苦咸水换热后，水蒸汽在冷凝管外部冷凝成淡水。\n[0008] 3.一定时间后，当蒸发室内的蒸气压达到对应温度的饱和蒸气压时，蒸发不再进行，打开海水或苦咸水进水阀，蒸发室的浓海水或浓苦咸水排入海水或苦咸水液封水箱。打开淡水进水阀，冷凝室中的淡水排入淡水液封水箱，完成一次海水或苦咸水淡化过程。\n[0009] 4.重复步骤1、2、3的过程实现海水或苦咸水的多次淡化。\n[0010] 本发明的优点在于：通过太阳能集热，利用有一定真空度的汽化室，实现太阳能的利用。由于设置了液封水箱，可以利用蒸发室和冷凝室的液位高度来自由调节蒸发室和冷凝室的真空度而不需要真空泵或喷射泵，不需要电力。在产生淡水的同时，还可以加热冷却水箱中的水，具有生产淡水和太阳能热水器的双重功能。该淡化装置和过程简单，操作运行可靠，除太阳能提供热量外，无其他能量消耗，特别适用于淡水、电能缺乏而海水、苦咸水、太阳能较丰富的地区。\n附图说明：\n[0011] 图1是本发明的装置结构框图。\n[0012] 图中，1为太阳能集热器，2为太阳能换热管，3为蒸发室，4为海水或苦咸水进水阀，5为隔离阀，6为淡水进水阀，7为冷却水箱，8为冷却水箱出水阀，9为太阳能电池驱动水泵，10为冷凝管，11为冷凝室，12为淡水液封管道阀，13为淡水液封水箱，14为淡水液封水箱出水阀，15为海水或苦咸水液封水箱出水阀，16为海水或苦咸水液封水箱，17为海水或苦咸水液封管道阀。\n[0013] 具体的实施方式：\n[0014] 下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明：图1是本发明单一利用太阳能淡化海水或苦咸水的减压蒸馏装置的装置结构框图。太阳能集热器1为平板型，型\n2\n号为PGT/L2.0-J，集热面积为1m，加热介质为海水或苦咸水。蒸发室和冷凝室的外形尺寸\n2\n为：2500mm×600mm×9000mm。太阳能换热管的换热面积为1884cm，冷凝管的换热面积为\n2\n3768cm。\n[0015] 以上述装置进行海水淡化的过程如下：关闭隔离阀5、海水或苦咸水液封水箱出水阀15、淡水液封水箱出水阀14。打开海水或苦咸水进水阀4、海水或苦咸水液封管道阀\n17，向蒸发室3和海水或苦咸水液封水箱16中加入海水或苦咸水至满。关闭海水或苦咸水进水阀4，打开海水或苦咸水液封水箱出水阀15，调节该水阀使其出水流量要小于海水或苦咸水液封管道阀17的出水流量。调节蒸发室内的海水或苦咸水液面高度使蒸发室3形成真空，使蒸发室3的真空度达到0.085MPa。同时，打开淡水进水阀6和淡水液封管道阀\n12，向冷凝室11和淡水液封水箱13加入淡水，至满，关闭淡水进水阀6，打开淡水液封水箱出水阀14，调节该水阀使其出水流量小于淡水液封管道阀12的出水流量，调节冷凝室内的淡水液位高度使冷凝室11也形成真空，冷凝室11的真空度达到0.075MPa。打开隔离阀5，使蒸发室和冷凝室的真空度达到一致0.08MPa。关闭冷却水箱出水阀8，向冷却水箱7中加入海水或苦咸水，并打开太阳能电池驱动水泵9。\n[0016] 当太阳能集热器1的换热介质海水或苦咸水吸收太阳能，温度提高，通过置于蒸发室3内的太阳能换热管2提升蒸发室3内海水或苦咸水温度，使温度达到蒸发器3内真空度所对应的饱和蒸汽温度(60℃)时，海水在蒸发室3中部分汽化，生产的蒸汽与在冷凝室11中冷凝管10内由太阳能电池驱动水泵进行循环的海水或苦咸水进行换热，在冷凝室内11中的冷凝管10表面冷凝，冷凝形成的淡水累积在冷凝室11中。当蒸发室内的蒸气压达到与蒸发室内海水或苦咸水温度相应的饱和蒸气压时，海水或苦咸水的蒸发停止。此时将蒸发室3内的浓海水或浓苦咸水排入海水或苦咸水密封水箱16中。冷凝室11中的淡水收集在淡水液封水箱13中。这样就完成了一次海水或苦咸水的淡化过程。利用集热面积\n2\n为1m 太阳能集热板集热并提供热量，每次能产淡水4kg。每天至少可以进行四次海水或苦咸水的淡化过程，可产淡水达16kg。