管道系统的制作方法

专利名称：管道系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于将例如水等流体从水源输送到目标位 置的管道系统。更具体地，本发明涉及一种从咸水源向目标位置输送淡 水的管道系统，因此将在本文中总体地描述本发明。然而，应当理解， 本发明可以使用于其它应用中，但这些应用包含但不限于从水或其它流 体除去污染物。
背景技术：
在现今社会中淡水的充分供应是一个日益严重的问题，特别是在世 界上的干旱地区、易于遭受干旱地区和需为大量人口供水的地区。
为解决社会的水资源短缺问题，人们已经提出了各种各样的解决方 法。然而，总体来说，这些提议因为成本过高而无法建立和运营、不能 提供足够的淡水以满足社会的需求、不能有效地使用社会的宝贵的能 源、增加人们所不期望的温室气体的排放或者给人类和环境带来了不期 望的长期危害。
用于给例如澳大利亚的乡村居民等内地居民提供淡水的已有提议 是，在澳大利亚沿海地区建立用于淡化海水的淡化厂，然后通过管道将 淡化后的淡水输送到需要淡水的乡村居民处。当前可用的淡化厂技术是 成本太高而无法建立和运营，并且会向海洋回输有害的、高浓度咸水。 另外，在一些情况下，在沿管道长度的地方以任何大量地取出淡水以作 他用是不可行的，因为这不利于在管道末端处到达乡村居民的淡水量。
提供一种用于供应淡水的替代设置将会是合乎需要的。提供一种用 于供应淡水的设置以解决已有提议中的至少 一些固有问题也将是合乎 需要的。
此外，提供一种用于净化流体的设置将会是合乎需要的。

发明内容
根据本发明的概括的方面，提供了一种淡化管道系统。
所述管道系统包括从咸水源延伸并且用于输送咸水的第一管道，以 及至少一个咸水淡化器。
每个咸水淡化器与第一管道流体连通，使得能够将咸7JC从第一管道 抽取到至少一个淡化器。淡化器被设置用于淡化从第一管道抽取的水中 的至少一部分。
每个淡化器与延伸于所述至少一个咸水淡化器和目标出口之间的 第二管道流体连通，使得在淡化器中已经淡化的7jC被输送到第二管道， 并且通过第二管道到达目标位置。
因此，第二管道被设置用于在目标出口处提供淡水。
所述管道系统可以包括作为第一管道的咸水源的第三管道，第三管 道与第一管道流体连通。第三管道被设置用于当淡化器将来自第一管道 的咸7K转化成淡水时用咸水补充第一管道。例如，此第三管道可以是将 海洋咸水源连接到管道系统的管道网络的一部分，以形成遍及全国或地 区的淡水网络。
可以想到，已经被淡化的水将会成为清水。
在一个淡化器中没有被淡化的第一管道中的咸水将通过第一管道 继续流向所述管道中另 一个或最后的淡化器。
所述目标出口可以是7jC坝、水库、蓄水池或其它淡7jC储存地中的任 何一个或多个，而咸水源则可以是第三管道或海洋。
例如，可以理解，咸水源还可以是盐污染的河流或水道。在此方面， 通过从这些水道中取出水、将其净化并将其输送回水道，本发明可以令 人满意地降低这种河流或水道中的含盐量。
应当理解所述水源还能够是受盐以外的其它污染的河流或水道。通 it^这种水道中取出水、对其进行净化然后将其输送回水道，本发明可 以用来从这种水道除去污染物。
应当理解所述水源能够是工厂的沉淀池，或其它相似的水源，在那
里污染7JC作为工厂运转时的副产品而产生。通过将水从这种水道中取 出、对其进行净化并将净化水输出到分离的净化水存储器，本发明可以 用来从这样的水道中除去污染物。所述清水可适于在工厂中重新利用或 具有这种品质的清水能够返回到天然的水道。
所述系统可以包括两个或更多个沿管道系统的期望和/或方l更位置 设置的淡化器。例如，淡化器可以位于沿管道系统的各个有人口居住的 地区，从而为所述每个地区提供淡水。
本系统在形式上可以是模块化的，包括连接于管道系统部分之间的 多个淡化器。
可以想到，多个淡化器能够以串联、并联或以网状的形式连接在咸 水源(或第三管道部分)和目标出口之间。
由于是模块化的，所以所述系统可以布置成任何需要的布局。 一般 而言，可以想到，每个淡化器将会位于地上而管道系统部分或位于地上 或位于地下。
每个淡化器可以与第一管道、第二管道和可选的第三管道部分连接 形成淡化模块，所述淡化模块可以在例如管道网格或管道网络等整个系 统内部连接到其它淡化模块和/或管道系统部分。在另外的设置中，两个 或更多个淡化器可能组在一个淡化模块中。
每个模块在每个第一管道、第二管道和可选的第三管道部分的一端 或两端处可以包括连接器，从而使得所^块在任何适当的布局中都能 够连接到其它模块和/或管道系统部分。
本发明还概括地指出供淡化管道系统使用的淡化器。所述淡化器包
括淡化室。淡化室包括咸水入口；水^t单元，其用于在所述室内^t 水；水蒸汽出口，其用于从所述室除去水蒸汽；咸水出口，其用于从所 述室除去没有蒸发的咸水；用于在所述室内提供气流的装置。
优选地，冷凝室被设置用于从水蒸汽中取得淡水。
本发明还概括地指出用于^UiX淡化器的水的7jc^^置。所述 M装置包括淋洒装置、喷洒装置或其它水^t装置中的一种，水经过 所述水^L装置并且被^t。
在淡化过程中分散的水可以通过任意适当的装置悬浮在所述室内
的气流中。例如，通过将水喷洒到蒸发垫上可以使水悬浮。
一般地盐可以从所述室和管道系统中移除，或能够被返回到第 一管 道中的咸水，从而导致第一管道内的含盐量增加。
可以选择任何合适的淡化室形状。不同形状的淡化室可能适合于不
同的应用。可能的淡化室形状的例子是 柱形，其高大于宽 管形，其宽大于高
可以可选地用任何合适的装置降低淡化室中的压力，从而进一步增 加蒸发的效率。
替代气体混合物可以供应到淡化室以取代或者附加到自然空气中， 从而使ii^的气体具有其它的益处。例如，气体可以用以使包含于在淡 化室中的空气或水中的空化学制剂或生物制剂无害。
可选地，淡化室中的气体混合物可以从自然空气变化，从而促进或 延迟蒸发过程。这可以用来降低蒸发发生的温度，或用来限制蒸发过程 从而防止或延迟某些污染物的蒸发。
在一个形式中，淡化室包括用于收集室内所产生的盐的盐收集器。 然而，应当理解在所述室中产生的盐能够输送回第一管道以在管道系统 中的目标出口或其它合适的位置处进行收集和可能的处理。盐收集器可 以设置在所述室内或形成分离的室。
应当理解，通过除去悬浮在未蒸发咸水中的盐可以实现从所述室除 去盐，然后通过过滤器管输送回没有悬浮盐的咸水。
优选地，从第一管道流入的咸水在到达每个淡化器之前被加热。咸 水的加热可以使用任何合适的装置来发生，并且在优选的形式中，使用 太阳能热水器加热。优选地，咸7JC被加热到至少55^的温度， 一般来说， 输送到每个模块的水的温度越高，系统效率增加。
应当理解，不论淡化室中选择的气体混合物的温度如何，并不是必 需要将水加热到沸点，但其在特定的应用中可能是有利的。
应当理解，通过使用作为另一IMt的副产品的、可用的低位热量， 可以增加系统的成本效率。在此方面，本发明有助于有效地净化水，用 以工厂的重新利用。
可以使用任何适当的装置从所述室除去没有蒸发的咸水，这些装置 中包括使用太阳能热水器，该太阳能热水器可以作用为收集在所述室的 底部或朝向所述室的底部的咸水上的温差环流装置。可替代地，可以佳* 用泵或螺旋装置来除去来自或朝向所述室底部的咸水，并将其输送回到 第一管道。
优选地，淡化室包括抽气风扇、涡轮机或其它气流产生装置，用于 辅助通过水蒸汽出口抽取水蒸汽。所述抽气风扇、涡3^机或其它气流产 生装置可以由任何合适的装置提供动力，包括太阳能单元和/或风能单 元。
在优选的形式中淡化室是气密性的。
淡化管道系统可以包括沿着管道将第一管道和第三管道中的咸水 泵送向目标出口的装置。同样，所述系统还可以包括用于将第二管道中 至少部分淡化的咸水泵送向目标出口的装置。应当理解，在每个第一管
道、第二管道和第三管道中可能适当地产生不同的流量。可以提^H壬何 合适的用于泵送的手段，包括太阳能和/或风车产生的能量。
沿着它们与每个淡化器相邻的相应的长度上的至少一部分，每个第 一管道、第二管道和第三管道可能不同程度地隔热，以减少向外部环境 温度的热量损失。可以釆用任何适当的隔热类型。
淡化室可以也被隔热以减少热能向外部环境温度的损失。可以采用 任何适当的隔热类型。
为了减少蒸发的净能量需要，并且增加冷凝的速率，冷凝室可以包 括换热器，以将通过冷凝过程回收的能量输送回到蒸发过程。
为了增加蒸发室中可实现的湿度，气流可以有利地被预热。气流可 以通过使用太阳能加热器和换热器、使用可用的低位热量或任何其它装 置预热。
另一方面，本发明概括地指出一种淡化咸水的方法。所述方法包括 通过咸水入口输送咸水i^V淡化室；在所述室内^t所述水；在所述室 内提供气流；通过水蒸汽出口从所述室内除去水蒸汽；以及通过咸水出 口从所述室内除去没有蒸发的咸水。
所述水蒸汽可以从所述室内流过、通过水蒸汽出口并ii^冷凝室。
所述咸水的^lt可以采用任何合适的方式，包括但不局限于在所述 室内形成喷洒、淋洒、雾化或其它水M的方式。优选地，所述室内的
气流直接穿过^t水的路线以帮助捕获水蒸汽。7jC可以被任何装置包括
蒸发垫悬浮在气流中。气流可以是预热的。
所述方法还可以包括通过盐出口从所述室除去盐。然而，可以通过 咸水出口除去悬浮在没有蒸发的咸水中的盐。
所述方法可以包括在咸水ii^淡化室之前对其进行加热，如此将令 人满意地增加淡化系统的整体效率。
所述方法可能也包括在所述室内运转抽气风扇、涡轮机或其它装置 以促进从所述室中除去水蒸汽。
优选地，所述咸水出口与第一管道流体连通。
从淡化室除去的咸水可能即包含溶解物又包括悬浮物。优选地咸水 应当从淡化室除去，然后通过任何将会防止悬浮物返回的装置被输送回 到第一管道。
至此，上下文中均参照了淡化水系统。然而，应当理解所述系统在 实际应用中能被用于除去水或任何其它流体中的任何杂质，这些杂质包 括但不限于盐。从而，提及的"水"将被理解为包括任何流体；并且提 及的"盐"将被理解为包括任何水(或其它流体)杂质。
在这方面，提供一种用于净化流体的装置将会是合乎需要的。
因此，根据本发明的另一概括的方面提供了一种净化管道系统。所 述管道系统包括第一管道，其从净化流体源延伸并且用于输送净化流 体；以及至少一个净化单元。每个净化单元与第一管道流体连通，使得 能够将净化流体从第一管道抽到至少一个净化单元。净化单元被设置用 于净化从第 一管道抽取的净化流体中的至少一部分。每个净化单元与延 伸于净化流体源和目标出口之间的第二管道流体连通，使得在净化单元 中已经净化的流体被传输到第二管道。
本发明还概括地指出供净化管道系统使用的净化单元。所述净化单 元包括净化室。所述室包括净化流体入口； M单元，其用于在所述 室内部^t流体；蒸发流体出口，其用于从所述室内除去蒸发流体；污
染流体出口，其用于从所述室内除去没有蒸发的污染流体；以及用于在 所述室内提供气流的装置。
此外，本发明概括地指出用于分散进入净化室流体的流体分散装 置。所述M装置包括淋洒、喷洒或其它流体^t装置中的一种，流体 通过所述流体^t装置并且被^t。
本发明进一步地概括指出一种净化流体的方法。所述方法包括通 过净化流体入口输送污染流体iix净化室；在所述室内^t所述流体； 在所述室内提供气流；通过蒸发流体出口从所述室内除去蒸发流体；以 及通过污染流体出口从所述室内除去没有蒸发的污染流体。


参考附图，下面对本发明优选实施例的说明将很方便。应当了解， 附图的具体特征并不限制前面对本发明的宽泛描述。
在附图中
图1是根据本发明第一实施例的淡化管道系统的一部分的示意性布
局图2是根据本发明第二实施例的淡化管道系统的一部分的示意性布
局图3是根据本发明第三实施例的淡化管道系统的一部分的示意性布
局图4是根据本发明的一个实施例的淡化器的示意性俯视图5是在图4中示出的淡化器的示意性端视图6是在图1中示出的淡化管道系统部分的另一种表现形式。
图7是根据本发明第四实施例的淡化管道系统的一部分的示意性布局图。
图8是在图7中示出的管道系统的淡化器的放大图。
图9是根据本发明第五实施例的淡化管道系统的一部分的示意性布局图。
具体实施例方式
参照图1,其中示出了淡化管道系统10的一部分。管道系统10包 括用于输送咸水的第一管道12，第一管道12延伸于咸水源14和目标出 口 16之间。系统10包括咸水淡化器18。咸水淡化器18经由连接管20、 22与第一管道12流体连通。连接管20允许将咸7JC从第一管道12抽取 到淡化器18。连接管22允许在淡化器18中未淡化的咸水返回到第一管 道12。
咸水淡化器18设置用于淡化从第一管道12抽取的咸水中的一部 分。实际上，可以想到淡化器18将转换一部分咸水成为清水。淡化器 18经由连接管27与第二管道24流体连通，使得将在淡化器18中所生 产的淡化(蒸发)7jC输送到第二管道24,第二管道24延伸于咸水源14 和目标出口16之间。第二管道24只输送淡化过的淡水。
管道系统10包括延伸于咸水源14和目标出口 16之间的第三管道 26，第三管道26经由连接管28与第一管道12流体连通。第三管道26 是可选的，并且包括在此实施例中用以在淡化器18淡化从第一管道12 中去除的咸水时用咸水补充第一管道12。
通常理解为，目标出口 16所涉及的包括水坝、水库、蓄水池或其 它淡水储存地中的任何一个或多个，而咸水源14可以是海洋。可以理 解，咸水源14还能够是例如盐污染的河流或水道。在这方面，本发明 可用以有效地降低这些河流或水道中的盐含量。
尽管未图示，但是系统10还是可以包括两个淡化模块(图9示出 具有两个淡化模块的系统)。任意数量的淡化模块能够位于沿管道系统 10的期望和/或方便的位置处。每个模块包括淡化器18、第一管道12 的部分12a、第二管道24的部分24a和(可选地)第三管道26的部分 26a。如果不使用可选的第三管道，则第一管道的各部分可彼此流体连 通，或第一管道的部分必须分开地与咸水源或污水源流体连通。例如， 淡化器18可以位于沿管道系统10的位置处，从而淡化在这些位置中每 个位置处的水。
可以想到，每个淡化模块18a将以串联的方式连接在咸水源14和 目标出口16之间。然而，作为模块化系统，系统10也能够包括以并联 方式设置的两个或多个模块18a。根据需要，每个模块18a可以包括多 于一个淡化器18。模块18a和管道系统部分可以任何所需序列布置。然 而， 一般而言，每个模块18a将位于地上，管道系统部分可以位于地上 或地下。
每个模块包括连接器12b、 24b、 26b，这些连接器用于将相应的管 道部分12a、 24a、 26a连接到相邻模块或管道部分的管道部分。
图4、 5和6中更详细地示出用于淡化管道系统10中的淡化器18。 淡化器18包括淡化室30 (还可参见在图1中提供的放大插图)。室30 包括咸7jc入口32,用于接收经由连接管20来自第一管道12的咸水； 以及呈喷洒头或淋洒头46形式的水^单元。在运行中，室30包括具 有比进入室30的咸水的含盐量更高的含盐量的热咸水。盐易于聚集在 室30的底部处并且可以周期性地去除。室30还包括水蒸汽出口 36， 用于将水蒸汽从室30经由连接管36去除到第二管道24;以及咸水出口 或溢流口 38，用于从室30内去除未蒸发的咸水。替代地，溢流口 38 可位于室壁上的任何适当的位置处。
淡化器18包括盐收集器40,来自所述室的任何未蒸发的咸水在返 回到第一管道之前可流过此收集器40。收集器40还可设置用于收集在 室30中产生的盐。然而，在替代实施例(如图3中所示)中，在室18 内产生的盐能够^L输送回第一管道12中以在目标出口 16处或管道系统 10中的其它适当位置处进行收集和可能的处理。盐收集器40可i殳置在 室30(在图3中按照附图标记218)内或者如所示一样可形成分开的室。
太阳能热水器42流体连通于第一管道12和室30之间，从而将咸 水在i^室30前加热到任何适当的温度，此适当的温度可以是约55"C 或更高。加热咸7jC可增加所述室30内的蒸发程度。这样，室30内的淡 化处理的效率增加了。
用作温差环流装置的第二太阳能加热器44从收集器40中去除任何 的未蒸发的咸水。未蒸发的咸水通过管22被抽取并且经由管500返回 到第一管道12。
太阳能加热器的^^用并不是必需的。在某些工业应用中，其它热源 或能源可能是更好的选择。任何类型的加热器都可以使用，但是在使用 其它加热器的情况下，如果加热器不同样起到温差环流装置的作用，则除了该加热器外可能还需要泵。
淋洒装置或喷洒装置46设置在室30内，用于喷洒、淋洒或以其它 方式从室30的顶部向下^i^所述室的咸水。咸水被^t以促进淡 7jC从咸水中蒸发。可以理解，并不是必需要将水向下喷洒。例如，也能 够向上喷洒所述水。另外，如果iiyV所述室的7jC将被悬浮，例如在蒸发 垫中，则实际上没有必要喷洒咸水。其能够简单地被倒入所述室中。
进气口 48 (参见图4和5)设置用于越过或穿过淋洒或喷洒的热咸 水将空气输送到所述室内，以进一步促进淡化(蒸发)过程。
室30包括抽气风扇50，其用于通过水蒸汽出口 36抽取水蒸汽。抽 气风扇50可以用任何适当的装置提供动力，并且在示出的实施例中是 由太阳能板52提供动力。替代地，抽气风扇50可以位于连接管27的 内部。
淡化管道系统10包括呈一个或多个泵(未图示)的形式的、用于 通过第一管道12和第三管道26中的每个向目标出口泵送咸水的装置。 同样，系统10包括呈一个或多个泵(未图示)的形式的、用于向目标 出口泵送第二管道24内的淡化水的装置。这些泵可以是太阳能提供动 力的，也可以AX力发动机或任何其它合适的泵。
尽管没有示出，但第一管道12、第二管道24和第三管道26中的每 个均至少沿它们各自长度上邻近或靠近淡化器18的部分是隔热的，从 而降低到较低的外界环境温度的热能损失。任何适当的隔热形式均可采 用。
第二管道26可以形成管壳式换热器501(如图6中所示)的一部分， 其中，淡水蒸汽流过内管并且凝结于内管中，而咸水流过环绕内管的外 壳。在这种设置中，当水蒸汽凝结时，咸水吸收水蒸汽所损失的能量。 这增加进入室30的咸水的温度，进而增加淡化过程的整体效率。
在运行时，热咸水通过咸水入口 32从第一管道12输送到淡化室30 中。i林洒装置或喷洒装置46穿过所述室向下喷洒、^^洒或以其它方式 分散热咸水，同时，进气口 48将空气输送到所述室30中并且使所述空 气越过或穿过淋洒或喷洒的热水。抽气风扇50促进通过水蒸汽出口 36 抽取蒸发的淡水，而未蒸发的咸水从所述室中去除，并且通过咸水溢流 口 38直接地或经由盐收集器40到达第一管道12。
抽气风扇50可以用任何其它适当的装置替换。例如可以设置压力 控制装置(未图示)以控制抽气管中的压力，使得抽气管中的气压维持 在低于室30中的压力的水平。这种设置还能够用以将空气从所述室的 外部吸到所述室内，以及用以控制气流。
喷洒装置46可以包括加热单元以在咸水进入所述室时进一步加热 咸水，从而进一步增加淡化器的工作效率。加热单元可以是太阳能提供 动力的或用任何其它适当的装置提供动力。
盐和其它重的杂质将易于滞留室30的低于溢流口 38的底部，并且 可以定期地去除。
可以理解，并不是必需对l室30的咸水进行加热。在某些气候 条件下，不需要另外加热淡化过程也可以进行。在这些气候条件下，不 必对管道进行隔热。
可以在任何适当的位置处从多淡化器系统去除盐。
气压转移管502设置用于转移沿系统10的相邻模块18A之间的气 压。可替代地，装备有过滤器以防止水逸出的压力控制装置可以用以将 第二管道中的任何itH释放到大气中。
图2中示出的淡化管道系统110在许多方面与图1中示出的系统IO 相似。系统10与110之间一个显著的不同是从室130返回到第一管道 112的咸水不是由太阳能提供动力的温差环流装置泵送的，而是由太阳 能提供动力的泵114替代地泵送的。泵144由与为淡化室130的抽气风 扇150提供动力的同一个太阳能板152提供动力。
同样地，图3中示出的淡化管道系统210在许多方面与图1中示出 的系统10相似。 一个显著的不同是淡化室230的抽气风扇250由风力 单元252提供动力，而非太阳能板。另外的不同是淡化室和盐收集器已 经组合成一个室214。这4吏得盐和其它重的杂质通过第一管道212朝向 目标出口继续，而不是留在室230的低于出口 222a的底部。
这种设置在第一管道212和第三管道226之间也不包括连接管。替 代地，补充第一管道212的咸水首先经由连接管252通过第二管道224 的外壳；第二管道224配置成为管壳式(或任何其它适当的)换热器。 然后，此咸水从第二管道224的外壳经由连接管254返回到第一管道
212。从室230排出后在太阳能热水器244中加热的咸水返回到第一管 道212,从而或者继续到达下一个淡化器，或者回到室230。
参照图7，其中示出了淡化管道系统310的单个单元部分。在这个 示意图中，淡化管道系统310配置成为7jc^环系统。其中还示出了第 一管道312,其与第三管道326 (这是个废水源)流体连通；和第二管 道324 (它包含淡水)，其延伸于废水源314和目标出口 316之间，用于 输送经过的废水。
所述系统包括咸水淡化器318 (在这种情况下为废水净化器)。淡化 器318经由连接管320和322与第一管道312流体连通。连接管320允 许废7JC从第一管道312抽取iiX淡化器318。连接管322允许在淡化器 318中未被净化的废水返回到第一管道312。
淡化器318设置用于净化从第一管道312抽取的那部分废水。实际 上，可以想到，淡化器318将部分废水转化成清水。淡化器318经由连 接管327与第二管道324流体连通，使得在淡化器318中生产的淡7jC被 输送到第二管道324，第二管道324则延伸于废水源314和目标出口 316 之间。第二管道324只输送淡化的淡水。
管道系统310包括延伸在废水源314和目标出口 316之间的第三管 道326，第三管道326经由连接管328与第一管道312流体连通。
在图8中示出了淡化器318的放大视图。在此实施例中淡化器318 包括淡化室330。室330包括多个咸7jC入口 332，其用于接收经由流体 连接管320来自第一管道312的废水。在此实施例中废7jC从咸水入口 332 向下喷洒到蒸发垫(没有图示)上。在运行中，室330包括其浓度高于 i^V室330的废水的浓度的热废水。废弃物将在室330的底部聚集于通 过蒸发垫流出并且未被蒸发的水中。未蒸发的废水通过流体连接管331 被去除。通过使用用于防止悬浮物返回的任意适当的装置(例如过滤 器)，经由连接管322将废水(无悬浮物)返回到第一管道312以i^ 处理。湿的废弃物^L取出以从出口 362除去。室330还包括冷凝室364。 在此实施例中冷凝室364与蒸发室330气体连通。在此实施例中，冷凝 室364被太阳能制冷器366制冷。热量从冷凝室364泵送到蒸发室330。
在冷凝室364中温度的降低增加了淡水的产出量。在冷凝过程期间 损失的热量能够有利地用于加热在蒸发室330中的气体。在多个蒸发垫
(注意在咸7jC入口 332和淡化室330的邻接)之间热量的增加能够有利 地用以增加总蒸发量。
虽然可以使用任何适当的热泵装置。但是使用太阳能4C供动力的热 泵和/或高效热泵是有利的。从冷凝过程回收能量并将那些能量输入蒸发 过程，有利于减少蒸发过程的净能量成本。
在本实施例中，在废水^蒸发室330之前太阳能制冷器使用 一些 来自废水的热量。太阳能制冷器368的效率、从冷凝室364回收热量并 将那些热量输入蒸发室330,使得这种方式是有利的。
通过使用流量控制风扇370，使得空气循环通过淡化室330。
通过在第 一管道312中组^使用平板加热器372和太阳能管加热器 374，在此实施例中，废7jC在l蒸发室330之前有利地受到预热，在 废水通过连接管320抽取之前，还示出了另外任选的气体加热单元376。 在本实施例中空气i^蒸发室330之前，组合使用平板加热器372和太 阳能管加热器374有利地预热空气。
用于预热空气和/或水的许多方法能够增加淡化过程的效率。因为相 对低的温度仍然是有利的，所以本发明能够利用许多低位热源。
在此实施例中，示出可选的气体混合物以表明可以将一些气体有利 地加入到淡化室330,以或增加此过程的效率，或具有一些其它理想的 效果。
图9示出了多单元装置410，可以看到第三管道426与多个淡化单 元418流体连通。
本发明具备许多潜在的好处。
系统能够以模块化的方式建造，因此能够相对容易地设计以适于具 体应用。
由于是模块化的，所以在淡化器故障、修理、维护或被恐怖分子破 坏时，可以相对简单地绕过淡化器。此外，即使一个淡化器不能工作， 一旦三个管道的任何遭受破坏部分被修理或更换后，此系统中其余的淡
化器也能够工作。
有利地，所述系统使淡化器能够被放置在沿管道系统的几乎任何位置。
沿此系统任何位置处的淡化器生产的淡水继续在淡水管中流向出 口，或流向任何淡水的抽取点。
有利地，本系统在最后的管道系统终端仅需要小得多的淡化装置， 这是因为有大量的淡化过程发生在沿管道系统的淡化器中。事实上，可 选地，根据需要本系统可在目标出口设置淡化器。
与已有的淡化系统和管道系统不同，即使不全部地由环保型能源， 比如太阳能和风能来提供动力，也能够主要用这些环保型能源提供动 力。
该系统能够同样地适合于超过数百乃至数千千米长度或者小于一 千米长度的应用。
本发明的系统能够用于民用和/或商业应用和/或工业应用以及农业 应用。
本发明的系统能够用于从各种水和其它流体中净化掉品种繁多的 任何其它不可蒸发的混合物/污染物。因而在此说明书中提及的"淡化" 应当理解为包括"淡化和/或净化"。本系统还能够用于从流体中去除沉 淀物并且还非常有效，只要在在所用的工作温度下这种沉淀物不会蒸发 并且流体会蒸发即可。例如，本系统可以用来从钻井水中除去污垢。可 替代地，本系统可以用来净化来自池塘的肮脏的和/或污染的和/或昆虫 滋生的水。
本发明系统的另 一个可能应用的例子包括从水中去除在造纸过程 中产生的杂质以生产淡水，并且与未处理的7jC相比，淡水和剩下的杂质 与未处理7JC相比更容易和更环保地处理的淤泥。
另外，系统能够容易地利用可获得的海水。
有利地，系统包括用于咸水和淡化水的分开的管道。因此，如果不 是咸水不能污染淡化水的话，则至少咸水难以污染淡化水。
经过^f吏一些咸水通过淡化管道系统，然后再将淡水输送回河流或水 道，该系统能够有利地用于减少河流和水道中不期望的高含盐量。
在目标终端处并不是必需要对咸水进行处理，尽管这是有用的。咸 水管道(第一管道和第三管道)在目标出口处可能盖有盖子。
此外，应当理解高浓度盐水的产生也是有利的。因此应当理解本发
明可用于将盐水转换成高浓度的盐水和淡水(或低浓度的盐水)分别产 出，其中盐水和淡水可能各自有用。
同样地，所述系统可用于处理受污染的流体，它可以有利地将污染 流体转变成高度污染流体和洁净流体或高度污染流体和低度污染流体 分别排出，其中这两者可能各自有用。
最后，应当理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对 前述部件的构造和设置做出各种各样的变型、改型或改进。
在不限制要求本申请的优先权的任何澳大利亚或外国专利申请中 所要求保护的范围的情况下，提出以下权利要求。
权利要求
1.一种管道系统，包括第一管道，其从咸水源延伸并且用于输送咸水；至少一个咸水淡化器，其与所述第一管道流体连通，使得能够将咸水从所述第一管道抽取到所述至少一个淡化器；每个咸水淡化器被设置用于淡化从所述第一管道抽取的水中的至少一部分；每个淡化器与延伸于所述咸水源和目标出口之间的第二管道流体连通，使得在所述淡化器中已经淡化的水被输送到所述第二管道。
2. 根据权利要求1所述的管道系统，包括从所述咸水源延伸的第 三管道，所述第三管道与所述第一管道流体连通，所述第三管道被i殳置 用于当每个淡化器将来自所述第 一管道的咸水淡化成为淡水时用咸水 补充所述第一管道。
3.根据权利要求1或2所述的管道系统，其中，所述淡7jc基本上 是清水。
4.根据权利要求l、 2或3所述的管道系统，其中，所述系统是模 块化的，包括至少一个淡化器模块，所述模块包括第一管道部分和第二 管道部分。
5. 根据权利要求4所述的管道部分，其中，所i^块包括第三管 道部分。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的管道系统，包括沿所述管道 系统设置的两个或多个淡化器。
7. 根据权利要求6所述的管道系统，其中，至少两个淡化器串联 地连接在所述咸水源和目标出口之间。
8. 根据权利要求6或7所述的管道系统，其中，至少两个淡化器 相并联地连接在所述咸水源和目标出口之间。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的管道系统，其中，从所述第 一管道输送来的咸7JC在到达每个淡化器之前被加热。
10. 根据权利要求9所述的管道系统，其中，从所述第一管道输送 到每个淡化器的咸水被一个或多个太阳能加热器加热。
11. 根据权利要求2或当直接或间接从属于权利要求2时权利要求 3至10中任一项所述的管道系统，其中，所述第一管道、第二管道和第 三管道中的一个或多个、或者至少一个淡化器的一部分是隔热的。
12. 根据权利要求11所述的管道系统，其中，所述第一管道、第 二管道和第三管道中的每个以及淡化器部分均是隔热的。
13.根据上述权利要求中任一项所述的管道系统，其中，所述第二 管道形成热交换装置或热泵装置的一部分，或与热交换装置或热泵装置 流体连通，所述热交换装置或热泵装置用于从一部分淡化过程进行能量 恢复，以在淡化过程的其它部分重新使用。
14.根据权利要求2或当直接或间接从属于权利要求2时权利要求 3至13中任一项所述的管道系统，包括用于向所述目标出口泵送所述第 一管道和第三管道中的咸水的装置。
15. 根据上述权利要求中任一项所述的管道系统，包括用于向所述 目标出口泵送所述第二管道中的已被淡化的咸水的装置。
16. —种用于淡化管道系统的淡化器，所述淡化器包括淡化室，所 述室包括咸水入口；水^t单元，其用于在所述室内^t所述水； 水蒸汽出口 ，其用于从所述室内除去水蒸汽； 咸水出口，其用于从所述室内除去未蒸发的咸水；以及用于在所述室内4C供气流的装置。
17. 根据权利要求16所述的淡化器，其中，所述咸水出口与咸水 供给管道流体连通。
18.根据权利要求16或17所述的淡化器，其中，所述淡化室包括 用于收集产生于所述室内的盐的盐收集器。
19.根据权利要求18所述的淡化器，其中，所述盐收集器位于所 述室的外部。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的淡化器，包括一个或多 个用于从所述室中除去咸水的太阳能提供动力的温差环流装置或泵。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的淡化器，包括用于通过 所述水蒸汽出口抽出水蒸汽的抽气风扇。
22.根据权利要求21所述的淡化器，其中，所述抽气风扇由一个或多个太阳能单元和/或风能单元提供动力。
23. 根据权利要求16至22中任一项所述的淡化器，包括用于降低 所述室内压力的装置。
24. 根据权利要求16至23中任一项所述的淡化器，其中，所述咸 水出口被i殳置成室溢流口 ，所述室溢流口经由溢流室与所述第一管道流 体连通。
25. —种用于^U^淡化室的水的水^t^置，所述*装置包 括一个或多个淋洒装置、喷洒装置或其它水*装置，水经过所述淋洒 装置、喷洒装置或其它水^l:装置并且被^t。
26. —种淡化咸水的方法，包括 通过咸7jc入口将咸7jc输送到淡化室中； 在所述室内^t所述水； 在所述室内提供气流；通过水蒸汽出口从所述室除去水蒸汽；以及 通过咸水出口从所述室内除去未蒸发的咸水。
27. 根据权利要求26所述的淡化咸水的方法，包括通过盐出口从 所述室内除去盐。
28. 根据权利要求26或27所述的淡化咸水的方法，包括通过咸水 出口用未蒸发的咸水从所述室内除去盐。
29. 根据权利要求26至28中任一项所述的淡化咸水的方法，包括在进入所述淡化室之前加热所述咸水。
30.根据权利要求26至29中任一项所述的淡化咸水的方法，包括 使抽气风扇、涡轮机或其它通风装置运转以促进从所述室内除去水蒸 汽。
31. 根据权利要求26至30中任一项所述的淡化咸水的方法，包括 利用所述出口和所述室之间的压力差通过水蒸汽出口从所述室除去水 蒸汽。
32. —种净化管道系统，包括第一管道，其从净化流体源延伸并且用于输送净化流体；以及至少一个净化单元，每个净化单元与所述第一管道流体连通，使得 能够将净化流体从所述第 一管道抽取到所述至少 一个净化单元，所述净化单元被设置用于净化从所述第一管道抽取的净化流体中 的至少一部分，并且每个净化单元与延伸于净化流体源和目标出口之间的第二管道流 体连通，使得在所述净化单元中已经净化的流体被输送到所述第二管 道。
33. —种用于净化管道系统的净化单元，所述净化单元包括净化室， 所述室包括净化流体入口；M单元，其用于在所述室内^t流体； 蒸发流体出口，其用于从所述室内除去蒸发流体； 污染流体出口，其用于从所述室内除去未蒸发的污染流体；以及 用于在所述室内^供气流的装置。
34. —种用于^U^净化室的流体的流体^lt装置，所述a装 置包括淋洒装置、喷洒装置或其它流体*装置中的一个，流体经过所 述淋洒装置、喷洒装置或其它流体^t装置并且被^t。
35. —种基本上根据在此描述和示例的实施例中的任一个所述的管 道系统。
36. —种基本上才艮据在此描述和示例的实施例中的任一个所述的淡 化器。
37. —种基本上才艮据在此描述和示例的实施例中的任一个所述的淡 化咸水的方法。
38. —种基本上根据在此描述和示例的实施例中的任一个所述的净 化管道系统。
39. —种基本上^l据在此描述和示例的实施例中的任一个所述的净 化单元。
40. —种基本上根据在此描述和示例的实施例中的任一个所述的净 4b流体的方法。
全文摘要
一种淡化管道系统(10)，其包括从咸水源(14)延伸并且用于输送咸水的第一管道(12)。所述系统包括至少一个咸水淡化器(18)，咸水淡化器(18)与第一管道(12)流体连通，使得能够将咸水从第一管道(12)抽取到所述至少一个淡化器(18)。每个咸水淡化器(18)被设置以淡化至少一部分从第一管道(12)抽取的水。每个淡化器(18)与第二管道(24)流体连通，使得已经在淡化器(18)中淡化的水输送到第二管道(24)，第二管道(24)延伸于咸水源(14)和目标出口(16)之间。
文档编号C02F103/08GK101351410SQ200680050120
公开日2009年1月21日 申请日期2006年11月20日 优先权日2005年11月22日
发明者斯蒂芬·谢利 申请人:澳大利亚创造技术有限公司