[发明专利]脱盐设备、用于脱盐设备的模块、和对盐水源脱盐的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及脱盐领域。更具体地，本发明涉及脱盐设备、用于脱盐设备的模块、和对盐水源脱盐的方法。

背景技术

广泛需要经济高效的新鲜水源，例如用于饮用或灌溉。干旱地区花费了大量金钱和精力为其居民提供新鲜水。有时，水从适合的水源被泵送远距离至需要水的地方。因此，希望显著减少提供新鲜水的能量成本和费用成本。发电以泵送水具有高的碳成本，因而减少电能消耗将收益巨大。

脱盐设施通过对盐水源脱盐而生产新鲜水。目前全球有数千个脱盐设施在使用中，其从诸如海水之类的盐水源中去除盐和无机物，从而为本地居民提供有用量的新鲜水。通常，脱盐设施使用热源使盐水沸腾，然后通过冷凝水蒸气恢复新鲜水。然而，许多这种脱盐设施依赖于煤、油、气或核动力而作为直接热源或用于发电以之后供脱盐设施使用。通常，希望减少这种对于不可再生能源的依赖性。

在脱盐设施中使用太阳能是已知的。作为一个示例，US-A-2008/083604(Al-Garni等人)提到一种自维持风能一太阳能脱盐农场和公园系统，包括太阳能动力的脱盐单元。每个单元具有槽以保持海水，阳光反射到槽之下的透镜上以使水沸腾。水蒸气然后冷凝到槽上方的被冷却的斜盖上并沿此倾斜表面向下行进到收集容器中。

许多脱盐设施的困难在于，剩余的盐水很快饱和。这形成凝结的盐沉积物，盐沉积物积聚并影响脱盐设施操作。典型地，盐必须定期清除以使脱盐设施恢复到最大效率，这显著增大了脱盐设施的操作成本。作为一个示例，希望提供一种脱盐设施，其需要使用的不可再生能源最少。而且，作为另一示例，希望提供一种脱盐设施，其建造和操作经济高效。作为进一步的示例，希望提供一种脱盐设施，其生产适合量的新鲜水以支持本地居民。作为另一示例，希望提供一种脱盐设施，其更好地容忍盐沉积物。

这些和/或其它问题通过本发明的示例性实施例得以解决，如将通过以下描述和对本发明示例性实施例的实施而被认识到的那样。

发明内容

根据本发明，提供一种如所附权利要求书中所述的设备和方法，特别是包括脱盐设备、模块、和脱盐方法。本发明的其它特征将通过所附权利要求以及下文中的描述而显见。

在一个方面，一种脱盐设备包括可安装在支撑体上的一系列模块。海水通过重力沿通道流动通过基底单元，并通过诸如太阳能透镜之类的加热单元被加热以产生水蒸气。烟囱在所述通道上大致垂直于水流而沿侧向引导空气流。空气流将水蒸气抽吸到冷凝器，冷凝器收集新鲜水。冷凝器可安装在烟囱内并可使用冷海水作为冷却剂。

在一个方面，提供一种脱盐设备，包括：水容器，其布置以保持使用的盐水；加热源，其布置以加热盐水；烟囱，其布置在水单元上以引导空气流以收集水蒸气；和冷凝器，其布置以通过水蒸气冷凝出新鲜水。所述设备的特征在于：通道，其布置以容纳使用的盐水流，其中，所述通道包括入口端和出口端，所述水沿所述通道通过重力流动；加热单元，其布置以加热所述通道的内部，以加热所述盐水以产生水蒸气；烟囱，其布置在所述通道上以沿侧向引导空气流，以将所述水蒸气抽离所述通道；和冷凝器，其布置以通过所述水蒸气冷凝出新鲜水。

在一个方面，提供一种用于脱盐设施的脱盐单元。所述脱盐单元可包括：通道，其布置以容纳使用的盐水流；加热单元，其布置以加热所述通道的内部，以加热所述盐水以产生水蒸气；烟囱，其布置在所述通道上以引导空气流，以将所述水蒸气抽离所述通道；和冷凝器，其布置以通过所述水蒸气冷凝出新鲜水。

所述通道适合地从入口端到出口端是细长的。脱盐单元允许沿通道大致连续的盐水流，同时加热水的上表面。水沿通道顺畅(dynamically)流动。来自通道的水蒸气朝向冷凝器沿侧向运输。脱盐单元可具有面向太阳的一侧以捕获用于加热水的太阳能并引导空气流。脱盐单元的遮荫侧承载冷凝器，并还可将冷却剂供应流输送到冷凝器。

在一个示例中，脱盐单元分为多个模块，这多个模块串联联接在一起。每个所述模块可进一步包括密封结构，所述密封结构被布置以使得在使用中的所述模块针对相邻模块而密封。所述模块安装在支撑体上，使得每个模块具有逐渐向下的斜度以引导通过重力沿所述通道的流动。每个所述模块包括基底单元，所述基底单元形成所述通道。在一个示例中，所述基底单元进一步形成蒸发室，用于容纳所述通道的上方的所述水蒸气，直到所述水蒸气通过所述烟囱被抽出所述蒸发室之外。

在一个示例中，盐水沿通道沿纵向流动，烟囱被布置以大致垂直于水的流动方向而引导空气流，使得在所述通道中将空气向上抽入所述烟囱中以将所述水蒸气输送到所述冷凝器。