[发明专利]一种轻小型太阳能海水淡化装置及方法

说明书

本发明公开了一种轻小型太阳能海水淡化装置及方法，装置包括料液加热系统、能源供给系统、空气加湿系统和空气除湿系统。其中：循环介质经太阳能集热器加热后进入换热器，海水与之热交换后进入加湿器，空气经由风机从底部进入加湿器，加湿升温后的空气从底部进入除湿器，与除湿器内上部喷淋的冷却水进行热质交换，冷凝产生淡水与冷却水混合落入除湿器底部，降温除湿后的空气经由风机进入加湿器，以此循环往复。本系统利用太阳能供热和供电，使用喷淋和填料相结合强化空气加湿过程，提高海水蒸发效率；在常压下运行，无需真空泵，可处理高盐度溶液，规模灵活，应用范围广，可用于沿海、海岛淡化海水，也可用于浓缩工业废水。

技术领域

本发明属于太阳能海水淡化技术领域，特别涉及到一种在低温常压下运行的轻小型太阳能海水淡化装置及方法，并具备轻小型、便携式、模块化的特点。

背景技术

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，是实现淡水资源利用的开源增量技术。目前常用的海水淡化方法有低温多效、反渗透法、多级闪蒸、热膜联产、电渗析法等。反渗透法是在高压泵的作用下，水分子通过反渗透膜实现盐与水的分离，需要持续的提供电能或机械能，且随着料液浓度的增加，所需泵功增加导致处理成本增加，产水品质也有所下降，膜的使用寿命缩短。传统的多效蒸发式(中国发明专利申请号201010509740.X)和多级闪蒸式(中国发明专利申请号201310411226.6)等技术往往因一些共同问题而难以商业化推广使用。一是装置庞大复杂、体积大、投资成本高，二是随着料液浓度的增加，蒸发器内部表面发生沉积结垢和腐蚀的风险大大增加，装置传热效率降低，处理和维护成本增加。

加湿除湿技术是一种新型的海水淡化和废水浓缩技术，该技术模拟自然界的降雨循环过程，以流动空气作为水蒸气的载体，空气在加湿器中被热料液加湿，携带一定量的水蒸气后进入除湿器除湿，利用空气的饱和湿度差，多余的水蒸气冷凝产生淡水。与其他海水淡化技术相比，加湿除湿技术具有结构设计简单、设备投资和操作成本较低、可利用低品位能源或可再生能源、使用寿命长等优点，被认为是海水淡化中最具应用前景的技术之一。

目前，海水淡化装置基本都利用太阳能这种可再生能源作为系统的能量输入，但由于集热器温度低，蒸发效率低，装置结构复杂，耐腐蚀性能不高等原因而无法大规模地推广使用。

经过对现有技术的检索发现，申请号201010509740.X公开了一种喷雾蒸发空气加湿除湿式太阳能海水淡化装置，装置采用空气作为循环工质，但海水和空气没有循环利用，加湿效率低，且布置有多个冷凝换热器，装置结构复杂，安装调试困难，不利于装置的商业化推广。

进一步检索发现，专利申请号为00109939.6的中国发明专利公开了一种喷雾推进通风蒸发-冷凝式海水淡化工艺及装置，专利申请号为03144279.X的中国发明专利公开了一种海水蒸发罐中鼓泡法的海水淡化方法。这些专利虽然在原理上可行，但实际上根本不可能实现循环。此外，大部分装置对高盐度溶液的处理没有很好的效果。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于提出一种在低温常压下运行的轻小型太阳能海水淡化装置及方法，其利用太阳能集热器加热循环介质，通过换热器使海水温度提高，且装置采用无毒工程塑料制造，解决了太阳能集热器和加湿器易被海水腐蚀的问题；加湿器采用喷淋加湿和填料塔加湿相结合，不易结垢，且提高了热交换效率和淡水产量；采用太阳能供电装置用于驱动水泵、风机的运转；装置在常压下运行，无需真空泵和气液分离器，无易损耗部件，降低了制造和运行维护成本。

为达到以上发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种轻小型太阳能海水淡化装置，包括料液加热系统、能源供给系统、空气加湿系统和空气除湿系统；

所述料液加热系统包括太阳能集热器、换热器、集热循环泵及储油箱，储油箱用于盛装加热循环介质，储油箱出口与集热循环泵进口相连，集热循环泵出口与换热器循环介质进口相连，换热器循环介质出口与太阳能集热器进口相连，太阳能集热器出口与储油箱进口相连；