[发明专利]一种海水淡化方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化技术，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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明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。

本发明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。

本发明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发明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；