專利名稱：太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，特別涉及一種太陽(yáng)能高溫集熱式蒸汽鍋爐多效蒸餾海水淡化設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，它包括一個(gè)用于收集太陽(yáng)能以加熱導(dǎo)熱介質(zhì)的高溫集熱裝置，它具有一條導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管和一條導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管；一個(gè)利用來(lái)自高溫集熱裝置的導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)產(chǎn)生高溫水蒸汽的蒸汽鍋爐；和一個(gè)利用來(lái)自蒸汽鍋爐的高溫水蒸汽蒸餾海水以獲得淡水的多效蒸餾海水淡化裝置；其特征是高溫集熱裝置包括多個(gè)并聯(lián)在導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管和導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管之間的集熱器，每個(gè)集熱器包括多個(gè)串聯(lián)在導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管和導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管之間的集熱單元；每個(gè)集熱單元具有一個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)的入口端和一個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)的出口端，以及多根其一端與導(dǎo)熱介質(zhì)的入口端連通而另一端與導(dǎo)熱介質(zhì)的出口端連通由此并聯(lián)在導(dǎo)熱介質(zhì)的入口端和導(dǎo)熱介質(zhì)的出口端之間的高溫集熱管；每個(gè)集熱器中的集熱單元的入口端和出口端依次連通，從而在導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管和導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管之間一方面實(shí)現(xiàn)每個(gè)集熱器中多個(gè)集熱單元的串聯(lián)，另一方面實(shí)現(xiàn)集熱裝置中多個(gè)集熱器的并聯(lián)。
本發(fā)明的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備既能保證將太陽(yáng)能集熱裝置中的導(dǎo)熱介質(zhì)加熱到高溫，又能保證導(dǎo)熱介質(zhì)順暢地流動(dòng)，并能大流量地輸出高溫導(dǎo)熱介質(zhì)，由此可以大為提高太陽(yáng)能的利用率和海水淡化效率。由于本發(fā)明的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備還采用了獨(dú)特的多效海水蒸餾手段，使相同的集熱面積可以產(chǎn)生更多的淡水，從而進(jìn)一步提高了海水淡化效率，降低了單位造水成本。本發(fā)明設(shè)備廣泛適用于海島、沿海缺水地區(qū)、苦咸水地區(qū)的水淡化處理。
如

圖1所示，本發(fā)明的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備主要包括太陽(yáng)能高溫集熱裝置1、太陽(yáng)能蒸汽鍋爐2和多效蒸餾海水淡化裝置3。太陽(yáng)能高溫集熱裝置1通過(guò)吸收太陽(yáng)能而加熱導(dǎo)熱介質(zhì)；太陽(yáng)能蒸汽鍋爐2利用加熱后的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)與水進(jìn)行熱交換而產(chǎn)生高溫水蒸汽；高溫水蒸汽輸入多效蒸餾海水淡化裝置3，與海水進(jìn)行連續(xù)的熱交換，使海水蒸發(fā)，同時(shí)收集冷疑水，而得到淡水。
在所示的一個(gè)示例性實(shí)施例中，太陽(yáng)能高溫集熱裝置1包括3個(gè)太陽(yáng)能高溫集熱器4a、4b和4c，這3個(gè)集熱器均并聯(lián)在導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管5和輸出管6之間。每個(gè)集熱器包括3個(gè)相互串聯(lián)的太陽(yáng)能高溫集熱單元，以集熱器4a為例，它包括集熱單元4a1、4a2和4a3。每個(gè)集熱單元又包括3根太陽(yáng)能高溫集熱管7。每根集熱管7內(nèi)部為用于傳輸導(dǎo)熱介質(zhì)的U形導(dǎo)管，如圖1中虛線所示。每個(gè)集熱單元有一個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)的入口端8和一個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)的出口端9。每個(gè)集熱單元中的每根集熱管7，也即每根U形導(dǎo)管的一端與入口端8連通，而其另一端與出口端9連通，由此使每個(gè)集熱單元中的所有集熱管7并聯(lián)在入口端8和出口端9之間。以集熱器4a為例，其最左側(cè)的第一集熱單元4a1的入口端8與導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管5相連通，而其出口端9與其右側(cè)的第二集熱單元4a2的入口端相連通；接著，第二集熱單元4a2的出口端與最右側(cè)的第三集熱單元4a3的入口端相連通，而第三集熱單元4a3的出口端則與導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管6相連通。由此，集熱器4a中的集熱單元4a1、4a2和4a3與導(dǎo)熱介質(zhì)輸入管5和輸出管6構(gòu)成串聯(lián)通路。其余的集熱器4b和4c的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和連通關(guān)系與集熱器4a的完全相同，在此不再重復(fù)。
在這種結(jié)構(gòu)的集熱裝置1中，要由太陽(yáng)能加熱的液態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)由輸入管5同時(shí)輸入3個(gè)集熱器4a、4b和4c的圖1中最左側(cè)的第一集熱單元，并且通過(guò)第一集熱單元的入口端，同時(shí)流入其中的3根集熱管7，此后再依次流入后面的第二和第三集熱單元，從而被3個(gè)集熱單元連續(xù)加熱到所需的高溫。最后從3個(gè)集熱器流出的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)一同輸?shù)綄?dǎo)熱介質(zhì)的輸出管6。這樣，一方面由于導(dǎo)熱介質(zhì)連續(xù)通過(guò)多個(gè)串聯(lián)的集熱單元被加熱而能達(dá)到高的輸出溫度，例如加熱到150℃以上，特別可為150-200℃；另一方面由于導(dǎo)熱介質(zhì)是通過(guò)多個(gè)并聯(lián)的集熱器—每個(gè)集器本身由多個(gè)具有多根并聯(lián)的集熱管的集熱單元組成—流動(dòng)的，故導(dǎo)熱介質(zhì)的流量被大大地提高了。
太陽(yáng)能蒸汽鍋爐2具有一個(gè)爐體10、安裝在爐體中的管式熱交換器11和位于爐體中的飽和蒸汽室12。被集熱裝置1加熱的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)由輸出管6引入熱交換器11，由此將熱量傳給熱交換器11中的水，使水蒸發(fā)成水蒸汽并收集在飽和蒸汽室12中形成飽和蒸汽，例如0.3Mpa、133℃的飽和蒸汽。流出熱交換器11的低溫導(dǎo)熱介質(zhì)被返回到導(dǎo)熱介質(zhì)輸入管5，以便再進(jìn)行加熱循環(huán)。蒸汽鍋爐2的飽和蒸汽室12中的高溫蒸汽，經(jīng)由一個(gè)蒸汽噴射泵13擴(kuò)散調(diào)溫后噴入多效蒸餾海水淡化裝置3。
多效蒸餾海水淡化裝置3包括多個(gè)串聯(lián)的海水蒸餾室14，按圖1中從右到左的順序分別稱為第一效蒸餾室、第二效蒸餾室、第三效蒸餾室......。每個(gè)蒸餾室都具有一個(gè)冷疑器、一個(gè)進(jìn)汽口和一個(gè)出汽口。第一效蒸餾室的出汽口與第二效蒸餾室的進(jìn)汽口連通，第二效蒸餾室的出汽口與第三效蒸餾室的進(jìn)汽口連通，依此順序相串連構(gòu)成多效蒸餾裝置。
蒸汽噴射泵13將來(lái)自蒸汽鍋爐2的飽和蒸汽室12的高溫蒸汽噴入第一效蒸餾室的冷疑器15。經(jīng)海水入口16噴淋到冷疑器上部的鮮海水受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)第一效蒸餾室的出汽口和第二效蒸餾室的進(jìn)汽口輸入第二效蒸餾室的冷疑器內(nèi)。照此方式，第二效蒸餾室內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽再輸?shù)降谌д麴s室的冷疑器內(nèi)，以此類推，直至最后一效蒸餾室。同時(shí)，在第一效蒸餾室的冷疑器中蒸汽冷凝后的冷凝水通過(guò)管道17送回至蒸汽鍋爐2重復(fù)使用，而其余蒸餾室的冷凝器中蒸汽冷凝后的淡水則通過(guò)淡水出口18輸送至淡水儲(chǔ)罐(未示出)，由此完成海水的淡化過(guò)程。同時(shí)，各蒸餾室內(nèi)經(jīng)蒸發(fā)后的濃海水則通過(guò)濃海水出口19排出。
另外，為了依次在各蒸餾室之間形成真空下降梯度以保持各蒸餾室內(nèi)海水蒸發(fā)的進(jìn)行，各個(gè)蒸餾室還設(shè)有抽氣口20，利用一臺(tái)與各抽氣口相連的真空抽氣泵(未示出)對(duì)各蒸餾室抽真空。
本發(fā)明設(shè)備可采用如圖2所示的太陽(yáng)能集熱管。圖2只示意出了一個(gè)帶反光瓦21的集熱管7的橫截面簡(jiǎn)圖，省略了其中的U形導(dǎo)管。在集熱管7的外表面上覆蓋有金屬鋁層、Nb和/或Ti層和氮化鋁減反射層，以使集熱管7具有良好的高溫?zé)岱€(wěn)定性。
本發(fā)明設(shè)備的特點(diǎn)之一在于采用太陽(yáng)能高溫集熱管以及由此集熱管構(gòu)成的具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能高溫集熱單元、集熱器和集熱裝置，從而保證整個(gè)集熱裝置能長(zhǎng)期、連續(xù)、穩(wěn)定地輸出高溫，例如150℃以上，特別為150-200℃的高溫液態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)，并使太陽(yáng)能蒸汽鍋爐能產(chǎn)生出例如0.3Mpa、133℃的飽和蒸汽。
雖然上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例做了具體說(shuō)明，但是本發(fā)明的范圍并不僅僅限于此實(shí)施例。在本發(fā)明的構(gòu)思下可對(duì)該實(shí)施例做各種改進(jìn)。特別是對(duì)組成太陽(yáng)能集熱裝置的集熱器、集熱單元和集熱管的數(shù)量，可以根據(jù)具體的使用環(huán)境和技術(shù)要求做相應(yīng)的選擇。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，它包括一個(gè)用于收集太陽(yáng)能以加熱導(dǎo)熱介質(zhì)的高溫集熱裝置(1)，它具有一條導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管(5)和一條導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管(6)；一個(gè)利用來(lái)自高溫集熱裝置的導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管(6)的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)產(chǎn)生高溫水蒸汽的蒸汽鍋爐(2)；和一個(gè)利用來(lái)自蒸汽鍋爐(2)的高溫水蒸汽蒸餾海水以獲得淡水的多效蒸餾海水淡化裝置(3)；其特征是高溫集熱裝置(1)包括多個(gè)并聯(lián)在導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管(5)和導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管(6)之間的集熱器(4a，4b，4c)每個(gè)集熱器包括多個(gè)串聯(lián)在導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管(5)和導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管(6)之間的集熱單元(4a1，4a2，4a3)；每個(gè)集熱單元具有一個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)的入口端(8)和一個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)的出口端(9)，以及多根其一端與導(dǎo)熱介質(zhì)的入口端連通(8)而另一端與導(dǎo)熱介質(zhì)的出口端(9)連通由此并聯(lián)在導(dǎo)熱介質(zhì)的入口端(8)和導(dǎo)熱介質(zhì)的出口端(9)之間的高溫集熱管(7)；每個(gè)集熱器中的集熱單元的入口端(8)和出口端(9)依次連通，從而在導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管(5)和導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管(6)之間一方面實(shí)現(xiàn)每個(gè)集熱器中多個(gè)集熱單元(4a1、4a2，4a3)的串聯(lián)，另一方面實(shí)現(xiàn)集熱裝置(1)中多個(gè)集熱器(4a，4b，4c)的并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，其特征是每個(gè)集熱器(4a，4b，4c)中的集熱單元(4a1、4a2，4a3)和每個(gè)集熱單元(4a1、4a2，4a3)中的集熱管(7)的數(shù)目選定成能將導(dǎo)熱介質(zhì)加熱到150℃以上的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，其特征是集熱管(7)帶有用于將太陽(yáng)能反射匯聚到集熱管上的反光瓦(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，其特征是在集熱管(7)的外表面上覆蓋有金屬鋁層、Nb和/或Ti層和氮化鋁減反射層，
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，其特征是蒸汽鍋爐(2)包括一個(gè)用于產(chǎn)生水蒸汽的熱交換器(11)和一個(gè)收集水蒸汽的飽和蒸汽室(12)，該熱交換器(11)具有一個(gè)與導(dǎo)熱介質(zhì)的輸出管(6)連通以接收高溫導(dǎo)熱介質(zhì)的入口，和一個(gè)與導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管(5)連通以輸出經(jīng)過(guò)熱交換的導(dǎo)熱介質(zhì)的出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，其特征是還包括一個(gè)與蒸汽鍋爐的飽和蒸汽室(12)和多效蒸餾海水淡化裝置(3)相連的用于將蒸汽鍋爐的飽和蒸汽室中的水蒸汽噴入多效蒸餾海水淡化裝置(3)中的蒸汽噴射泵(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，其特征是多效蒸餾海水淡化裝置(3)包括多個(gè)海水蒸餾室(14)和一個(gè)用于給每個(gè)海水蒸餾室抽真空的真空泵；每個(gè)海水蒸餾室(14)具有一個(gè)水蒸汽的進(jìn)氣口，一個(gè)使水蒸汽與海水熱交換以蒸發(fā)海水并使水蒸汽冷凝的冷凝器(15)，一個(gè)用于將海水蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽排出的出氣口，一個(gè)與真空泵相連的抽氣口(20)，一個(gè)用于接收新鮮海水的海水入口(16)，一個(gè)用于排出蒸發(fā)后的濃海水的濃海水排出口(19)和一個(gè)用于排出經(jīng)冷凝器冷凝的淡水的淡水出口(18)；其中，第一個(gè)海水蒸餾室的進(jìn)氣口與蒸汽噴射泵相連，而其淡水出口與蒸汽鍋爐相連以將其冷凝的水返回到蒸汽鍋爐；其后的各海水蒸餾室的進(jìn)氣口則依次與其相鄰的前一個(gè)海水蒸餾室的出氣口相連，以使多個(gè)海水蒸餾室串聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，其特征是還包括與所述其后的各海水蒸餾室的淡水出口(18)相連以收集淡水的儲(chǔ)罐。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，其特征是集熱裝置(1)包括3個(gè)集熱器(4a，4b，4c)，每個(gè)集熱器包括3個(gè)集熱單元(4a1、4a2，4a3)，每個(gè)集熱單元包括3個(gè)集熱管(7)。
全文摘要
一種太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備，為了將太陽(yáng)能集熱裝置中的導(dǎo)熱介質(zhì)加熱到所需的高溫而同時(shí)保證導(dǎo)熱介質(zhì)的所需的流量，此設(shè)備包括一個(gè)用于收集太陽(yáng)能以加熱導(dǎo)熱介質(zhì)的高溫集熱裝置，它具有導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管和輸出管；一個(gè)利用來(lái)自輸出管的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)產(chǎn)生高溫水蒸汽的蒸汽鍋爐；和一個(gè)利用來(lái)自蒸汽鍋爐的水蒸汽蒸餾海水以獲得淡水的多效蒸餾海水淡化裝置；其特征是高溫集熱裝置包括多個(gè)并聯(lián)在導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管和輸出管之間的集熱器，每個(gè)集熱器包括多個(gè)串聯(lián)在導(dǎo)熱介質(zhì)的輸入管和輸出管之間的集熱單元；每個(gè)集熱單元具有多根并聯(lián)的高溫集熱管。此設(shè)備適用于海島、沿海缺水和苦咸水地區(qū)的水淡化處理。
文檔編號(hào)C02F1/14GK1417132SQ01134409
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者懷力田, 葉東鋼, 趙夔 申請(qǐng)人:北京華瑞能科技發(fā)展有限責(zé)任公司