[发明专利]聚光加热多效回热矩阵式空气加湿除湿型太阳能海水淡化装置

说明书

技术领域

本发明涉及直接利用太阳能加湿除湿，提取淡水的装置，属于太阳能热利用和海水淡化及水处理技术领域。具体涉及一种塔式聚光多效回热矩阵式加湿除湿太阳能海水淡化装置。

背景技术

利用太阳能进行海水淡化既节能又环保，因而受到人们推崇。加湿除湿型海水淡化工艺将加热、蒸发和冷凝过程分开，这样可以采用有针对性的技术强化各个过程，提高每一过程的能量利用效率，同时它还具有控制简单、产水稳定、常压进行、耗能低、易于和可再生能源结合等优点。利用高效太阳能聚光系统，尤其是现有塔式聚光系统，产生高强度太阳光，使其直接聚焦于海水中，产生高温高压蒸汽，蒸汽输入传统海水淡化系统生成淡水。针对塔式加湿除湿蒸发器进行相应的改进来提高太阳能海水淡化装置的性能，符合实现太阳能海水淡化技术规模化、低成本应用的发展要求的。

申请号201210181611.1公开了一种用于聚光式海水淡化装置的海水蒸发器，可用于塔式太阳能海水淡化装置，但没有充分利用高温水蒸气的汽化潜热。

申请号201310411226.6公开了一种串列式多级等温加热多效回热加湿除湿海水淡化机，由于换热器的存在，太阳能集热系统和海水淡化系统间，有许多的传热环节，从而降低了聚热效率。

发明内容

有鉴于此，为了改善现有太阳能海水淡化装置的性能，提高其热能利用率，实现太阳能聚光集热技术和新型加湿除湿传统海水淡化技术的高度耦合，本发明提供了一种聚光加热多效回热矩阵式空气加湿除湿型太阳能海水淡化装置，能够充分利用除湿加湿太阳能海水淡化装置中的蒸汽凝结潜热，降低太阳能海水淡化的单位体积淡水成本，提高在海水淡化装置中的太阳能利用率，可以用在缺乏淡水的偏远内陆地区和岛屿上，尤其是用在太阳辐照度高的地区。

一种聚光加热多效回热矩阵式空气加湿除湿型太阳能海水淡化装置，该海水淡化装置包括通风汇液器、光接收器、透明壳体、风道、循环水泵、增湿腔、除湿腔、风机和受热盘管，其中增湿腔内部包括海水器、光接收器和网盘，除湿腔内部有除湿器，底部有通风汇液器。

连接关系：多个增湿腔和除湿腔通过串联方式连接，进料海水先进入第1级除湿腔，穿过第1级和第2级之间的内壁面，再进入第2级加湿除湿腔。第2级除湿器出口盐水分为两路，一路回到第1级增湿腔内，另一路通过控制阀和流量计与第4级底部的盐水一起给第4级光接收器喷淋。

第2级上部增湿腔底部的盐水，通过管路串联水泵进入第3级除湿器中，最后回到第2级增湿腔内进行喷淋。第3级增湿腔底部的盐水，通过管路串联水泵进入第4级除湿器中，再回到第3级增湿腔内进行喷淋。

所述的透明外壳位于装置中部的增湿腔外，为双层真空玻璃管。其他部分为不透光壳体。光接收器的表面可形成亲水膜，作为填充床均布在加湿腔内。

有益效果：

(1)采用定日镜聚光，无需冗长管路，太阳光直接照射外壳体的受热盘管，或穿过中间透明壳体直接照射到黑色的光接收器上。使得海水直接吸收太阳光，利用强光直接蒸发海水，省略了换热器，减少了传热环节，提高了聚热效率。

(2)黑色多孔光接收器，可增加太阳光在增湿腔内的光程，使增湿器由被动吸收光变为主动吸收光，强化喷淋海水对太阳热能的吸收效率，使光接收器上的降膜海水蒸发，提高了装置的可靠性。

(3)聚光塔上的换热部分，即与海水接触的装置全部可以用非金属材料制造，比如接受太阳光而使海水蒸发的透明壳体可以用石英玻璃制造，从而提高了整个系统的抗腐蚀性；降低了装置造价，有利于推广应用。

(4)利用多效喷淋系统、亲水黑色光接收器、外层受热盘管提高了进料海水与空气的传热传质，以及湿空气的含湿量，增大了海水与空气的接触面积，利用多效回热方法，对进料海水与设定启动加热温度的温差，缩短了装置的启动时间，降低了浓海水排温，有效地对排浓海域的生态环境进行了保护。

本发明将传统除湿加湿型太阳能海水淡化系统进行了改进，实现了聚光加热多效回热。在聚光方面，太阳光直接引入增湿器，高温直接蒸发海水。在热利用方面，将腔底部浓海水通过受热盘管和除湿器加热后喷淋来增湿空气，充分利用了湿空气的凝结潜热，采用多级加湿除湿相结合，各效充分利用各效所获得的热能，这样的装置中各效热能利用比较均衡。

附图说明

图1为本发明四级矩阵式海水淡化机的原理图；

图2为本发明通风汇液器结构图；

图3为本发明采用柱状光接收器的两级结构内部分布图；

图4为本发明两级海水淡化机在塔式太阳能海水淡化装置中安装图；