一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置的制作方法

本实用新型涉及海水淡化技术领域，更具体地说，涉及一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置。

背景技术：

水是生命之源，是经济和社会发展的基础，随着经济的发展和社会的进步，对淡水资源的需求和质量将会不断的提高。我国有长达1.8万公里的海岸线，其中面积达500平方米以上的海岛有6961个，它们不仅是海洋捕捞，近海养殖和海洋资源保护的基地，有的还是具有国防战略意义的军队基地和边防哨所。这其中的绝大多数海岛淡水资源匮乏，且常常出现水质不符合卫生标准的情况；有些海岛根本就没有淡水，主要依靠补给船补给淡水，费用大且较容易受天气情况的影响。有些非常偏远的海岛还存在着电力不足和无法供应的情况，利用传统的矿物燃料(煤、油)解决海水淡化能源问题，这不仅容易破坏海岛的生态系统，而且运行和维护成本较高。

我国南海作为重要的海上战略基地，需要不断的完善各种基建工作，但由于淡水资源的匮乏，需要从内陆运输水资源满足岛上的用水需求。如上所述，如果采用其他能源来进行海水淡化，容易破坏海岛上的生态平衡，而且各种资源仍然需要从内陆运输，而不能就地取材进行海水淡化，该问题是各岛礁普遍存在的问题。

经过检索发现，现有技术中存在较多的海水淡化方案，如专利号201420809193.0记载了一种集装箱式太阳能海水淡化装置，该装置主要由太阳能光伏发电装置、海水预处理装置、反渗透装置、深度除硼装置、智能控制装置组成，其中太阳能电池方阵按照一定方式连接安装于集装箱顶部，其他装置通过管路或电线集成安装在集装箱中。该装置利用太阳能进行海水淡化，但如果要满足岛礁上的用水需求，需要较大的地方来放置该装置，而岛礁本身面积就小，因此，具有一定的需求矛盾。

中国专利号201410300763.8公开了一种高效蒸馏海水淡化器，包括淡化器筒体，淡化器筒体顶部一侧设有海水入口，海水入口一侧连接均流管，海水入口另一侧连接沉淀槽，均流管设于淡化器筒体顶部，均流管上设有喷淋嘴，淡化器筒体内部设有换热管组件，换热管组件包括多组换热管管束，换热管组件设于均流管下侧，淡化器筒体底部设有淡水导流筒，淡水导流筒底部设有淡水出口。该装置利用换热管加快蒸馏过程来提高海水淡化效率，但在海岛上如何产生电力也是一大难题，如果是在孤立的岛礁上，难以从内陆输送电力，导致该装置不能被实施应用。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中海水淡化装置不能在海面独立使用的不足，提供了一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置，本实用新型通过蒸馏作用进行海水淡化，淡化效率高，并自行将各种能源转化为电能，可直接在海面上独立使用，结构稳定，适合在岛礁上进行发展利用。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置，包括海水容器和设置在海水容器上的蒸馏罩，还包括储水缸、供水机构、排水机构和电力系统，所述的海水容器固定在蒸馏罩下方，海水容器与蒸馏罩相连通，蒸馏罩底部为环形的集水槽，集水槽内的水通过引流管流入储水缸中；所述供水机构用于向海水容器内输送海水，排水机构用于把储水缸内的淡水排出，电力系统通过风力发电和/或水力发电为供水机构、排水机构提供电能。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的蒸馏罩为球冠形，其底部的集水槽通过过渡环与海水容器连接。

作为本实用新型更进一步的改进，所述集水槽的截面为弧形，弧形开口朝上；沿集水槽周向均匀间隔分布有至少3个引流管，且引流管与集水槽的接口处位于集水槽的底部。

作为本实用新型更进一步的改进，所述储水缸为圆形，储水缸底部固定有配重块，该配重块周向成圆形贴附在储水缸底面。

作为本实用新型更进一步的改进，所述储水缸底部成弧形下凸，配重块中心厚度最大，并向外沿逐渐减少。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的储水缸的上表面为平面结构，且储水缸的过中心点的直径大于其高度。

作为本实用新型更进一步的改进，所述电力系统包括蓄电模块、风力发电机和/或水流发电机，所述风力发电机通过托板固定在储水缸上，水流发电机固定在储水缸底部，风力发电机和/或水流发电机产生电力存储在蓄电模块，通过蓄电模块为供水机构、排水机构提供动力。

作为本实用新型更进一步的改进，所述供水机构包括第一抽水泵、第一控制器、第一上水位检测器和第一下水位检测器，所述第一上水位检测器和第一下水位检测器设置在海水容器的不同位置高度处以检测海水容器中的水位信息，并将检测信号传递给第一控制器，通过第一控制器控制第一抽水泵的动作。

作为本实用新型更进一步的改进，所述排水机构包括第二抽水泵、第二控制器、第二上水位检测器和第二下水位检测器，所述第二上水位检测器和第二下水位检测器设置在储水缸的不同高度处以检测储水缸中的水位信息，并将检测信号传递给第二控制器，通过第二控制器控制第二抽水泵的动作将淡水抽出。

本实用新型的一种海水淡化方法，采用上述方案中的一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置进行海水淡化。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置，在海面上布置储水缸，把上方蒸馏罩蒸馏的海水存储到下方的储水缸内，结构上下结合，位置空间得到较大的应用，能够直接进行海水淡化；此外，该系统直接设置在海里，不需要占用陆地空间，还能够自行发电提供排水动力，使资源得到合理的利用，而且不会产生污染，节能环保；此外，在储水缸内设置了配重块，保证了储水缸的稳定性，结构设计合理，原理简单；

(2)本实用新型的一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置，所设置的蒸馏罩为球冠形，蒸馏罩底部设置有环形的集水槽，那么蒸汽在蒸馏罩上凝成水珠顺着球冠形壁流到集水槽内，进而通过引流管流入储水缸；当海水容器中的水位较低时，抽水泵自动向其中注水，结构布局合理，所蒸馏的淡水可以直接饮用；

(3)本实用新型的一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置，电力系统包括蓄电模块、风力发电机和/或水流发电机，蓄电模块用于存储电量，风力发电机可利用海面风力进行发电，水流发电机利用水流进行发电，当两者配合使用时，具有较足的电力。

附图说明

图1为本实用新型的一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置的结构示意图；

图2为本实用新型中供水机构的结构示意图；

图3为本实用新型中配重块的设置结构示意图。

示意图中的标号说明：101、蒸馏罩；102、过渡环；103、集水槽；104、引流管；105、海水容器；106、通气管；107、储水缸；108、耳环；109、配重块；201、第一抽水管；202、第一抽水泵；203、进水管；204、第一控制器；205、第一上水位检测器；206、第一下水位检测器；207、电磁阀；208、第一排水管；301、蓄电模块；302、电路包装管；303、水流发电机；304、托板；305、风力发电机；401、第二抽水管；402、第二抽水泵；403、第二排水管；404、第二控制器；405、第二上水位检测器；406、第二下水位检测器。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1，本实施例的一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置，包括海水容器105和设置在海水容器105上的蒸馏罩101，蒸馏罩101由透明导热材料制成，可以为钢化玻璃罩，一方面有利于海水吸热蒸发，另一方面可防至被撞击后破裂。本实施例中还设置有储水缸107、供水机构、排水机构和电力系统，其中的储水缸107的上表面为平面结构，且储水缸107的过中心点的直径大于其高度，也就是过中心的截面的横向长度大于纵向高度，那么其重心较为稳定，不易翻倒。

在储水缸107上表面设置有通气管106，该通气管106上部为倒U形，一方面可保证内部气压平衡，保证抽排水动作的顺利进行；另一方面，避免海水从通气管106进入到储水缸107中，具有一定的封堵作用。

本实施例中的海水容器105固定在蒸馏罩101下方，海水容器105与蒸馏罩101相连通，蒸馏罩101底部为环形的集水槽103，集水槽103内的水通过引流管104流入储水缸107中。为了能够使水流快速的进入到储水缸107中，蒸馏罩101设置为球冠形，其底部的集水槽103通过过渡环102与海水容器105连接。由于蒸馏罩101处于海中，其温度低于空气中的温度，水蒸气遇到蒸馏罩101后凝结成小水珠，如果把蒸馏罩101顶部设置为平面状，那么小水珠会直接滴落到海水容器105中，而通过把蒸馏罩101设置为球冠状，其侧壁高度由于圆弧过度而逐渐降低，小水珠会顺着侧壁向下滑落，最终流入到集水槽103中，结构简单合理，实现蒸馏分离的目的。

进一步地，集水槽103的截面设置为弧形，且弧形开口朝上，那么水流会顺着集水槽103的弧形壁流至最底部。进一步地，沿集水槽103周向均匀间隔分布有至少3个引流管104，且引流管104与集水槽103的接口处位于集水槽103的底部，那么被淡化后的水流会及时的进入到储水缸107中。

普通技术中虽然也多有采用蒸馏方式进行海水淡化，但其原理多是把水蒸气运输到另一个腔体后冷凝形成淡化水，难以直接在同一个大范围连通的腔室内进行海水蒸馏和淡水的收集，本实施例中把蒸馏罩与集水槽巧妙的结合在一起，解决了现有技术中存在的一大技术难点。

为了结构的稳定性，所设置的海水容器105的体积不大于储水缸107体积的1/5，以防止重心不稳而导致海水容器105倾斜。本实用新型的主要目的是在海面上进行海水淡化，但存在的一个很大的问题就是海面波浪较大，而且本实用新型中的集水槽是和海水容器105连通的，一旦装置有较大的倾斜，那么就水导致海水容器105内的未淡化海水进入到集水槽中，失去自身的淡化作用。

基于存在以上问题，本实施例设置的储水缸107为圆形，底部成弧形下凸，在储水缸107底部固定配重块109，参看图3，该配重块109周向成圆形贴附在储水缸107底面，即保证重心位于储水缸107的中轴线上靠下的位置，配重块109中心厚度最大，并向外沿逐渐减少。由于设置了配重块109，储水缸107在空置状态下也会有一定的吃水深度，即便有一定的波浪，那么储水缸107更多的是随波浪上下起伏，而不会左右晃动，以此来避免储水缸107倾斜，保证海水容器105未淡化的海水不会进入到集水槽103中。在储水缸107侧壁上对称设置有两个耳环108，在耳环108中穿插绳索以限定储水缸107的位置，防止被水浪冲走。

为了能够持续的进行蒸馏海水淡化，在储水缸107上设置供水机构，该供水机构用于向海水容器105内输送海水，形成自动进水。排水机构用于把储水缸107内的淡水排出，电力系统通过风力发电和/或水力发电为供水机构、排水机构提供电能。该供水机构和排水机构中设置有控制器和水位检测器，并依靠电力系统提供电力，根据水位变化自动执行抽水动作，用于蒸馏淡化。该设置自动化程度高，无需人工操作，适于独立使用。

实施例2

本实施例的一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：本实施例中的电力系统包括蓄电模块301、风力发电机305和/或水流发电机303，为了保证有充足的电源，本实施例中将两者同时设置在系统中。其中，风力发电机305通过托板304固定在储水缸107上方，即把风力发电机305固定在储水缸107上表面外沿，并沿储水缸107周向分布，易于接受各个方向的来风，可以设置多个风力发电机305，其具体个数根据需要设定，没有具体限制。

其中的水流发电机303固定在储水缸107底部，同样是沿储水缸107周向分布，且水流发电机303设置在储水缸107底面以下位置，因为储水缸107会阻碍水流流动，而设置在其下部使水流发电机303获得较好的水流冲击效果，提高发电效率。风力发电机305和水流发电机303产生电力存储在蓄电模块301，通过蓄电模块301为供水机构和排水机构提供抽水、排水的动力。为了防止电线被海水腐蚀，电线均被电路包装管302包裹。蓄电模块301设置在储水缸107上表面，并做防水处理。

实施例3

结合图2，本实施例的一种海面漂浮式海水蒸馏淡化装置，其基本结构与实施例2相同，其不同之处在于：供水机构包括第一抽水泵202、第一控制器204、第一上水位检测器205和第一下水位检测器206，第一抽水泵202与第一抽水管201连接，第一抽水管201插入外部海水。第一抽水泵202的出水口与进水管203连接，该进水管203伸入到海水容器105内，把抽取的海水输入到海水容器105。

第一上水位检测器205和第一下水位检测器206设置在海水容器105的不同位置高度处以检测海水容器105中的水位信息，第一上水位检测器205设置在海水容器105上部，第一下水位检测器206设置在海水容器105中下部，当第一下水位检测器206检测到海水低于该位置时，将检测信号传递给第一控制器204，通过第一控制器204控制第一抽水泵202开始抽水；当第一上水位检测器205检测到水位信号时，把信号传递给第一控制器204，控制第一抽水泵202停止抽水。当下水位检测器206每连续四次监测到水位下降到此高度时，由附在206上的计数器把信号传达给电磁阀207，并自动通过海水容器105上的排水口将这部分余水排掉。在排水口上设置第一排水管208，并在第一排水管208上设有电磁阀207，该电磁阀207与第一控制器204相连，由第一控制器204控制电磁阀207实时把余水排掉。

当储水缸107中的淡水收集满后，需要输送到其他地方供使用，因此，需要设置排水机构把淡水输送走。该排水模块可以是一个开口，通过外置水泵把水抽走，也可直接在系统中设置水泵，直接向外部排水。

本实施例采用第二种方式，该排水机构包括第二抽水泵402、第二控制器404、第二上水位检测器405和第二下水位检测器406。第二抽水泵402的抽水口通过第二抽水管401深入到储水缸107底部，第二抽水泵402的排水口通过第二排水管403向外部排水。

第二上水位检测器405和第二下水位检测器406设置在储水缸107的不同高度处以检测储水缸107中的水位信息，第二上水位检测器405设置在储水缸107上部，当第二上水位检测器405检测到水满信息后，把检测信号传递给第二控制器404，启动第二抽水泵402开始排水。

第二下水位检测器406设置在储水缸107中靠近底部位置，当第二下水位检测器406检测到无水信号后，把检测信号传递给第二控制器404，控制第二抽水泵402停止抽水，以此实现整个过程的自动化。

实施例4

本实用新型中上述各实施例的特征之间可相互组合，不局限于所各实施例所描述特征。针对上述特征，本发明还提供了一种海水淡化方法，其步骤如下：

步骤1、把海面漂浮式海水蒸馏淡化装置放置在海水中，把耳环108上的绳索拴在陆地的固定桩上，完成准备工作；

步骤2、风力吹动电力系统中风力发电机305发电，水流发电机303在水流冲击下进行发电，所产生电量存储在蓄电模块301中，当电量达到设定值时，开始为系统提供电力；

步骤3、供电后，供水模块中的第一下水位检测器206检测到低水位信息，信号传递到第一控制器204，控制第一抽水泵202向海水容器中抽水；当第一上水位检测器205检测到水满信号后，第一抽水泵202停止抽水，开始蒸馏淡化海水；

通过太阳照射，蒸发的水分在蒸馏罩上形成小水珠，并顺着蒸馏罩流入到集水槽中，然后进入储水缸107；海水容器中的海水蒸发到第一下水位检测器206位置后，进行第二次注水，继续进行蒸馏；经过3次蒸馏后，海水容器内的剩余海水含盐量较大，第一控制器204自动打开电磁阀207，剩余海水由第一排水管208排出；然后在控制第一抽水泵202开始抽水，以此循环；

步骤4、当第二上水位检测器405检测到水流信息后，第二抽水泵402开始向外部抽水，把淡化后的海水向外输送，当水位到达第二下水位检测器406位置时，第二抽水泵402停止抽水，重复步骤3、4的过程。

该海水淡化装置设置在海面上，不会占用陆地空间，而且整个海水淡化过程不需要人为干涉，自动化程度高；由于整个系统的动力靠自行发电，也不会排放任何污染物，不会影响海水内的生态环境，环保节能。

在本实用新型中，如果只是在海面上设置蒸馏淡化机构，海面的波浪很容易使储水缸倾倒，即便只是一定角度的倾斜，也会导致海水容器内的海水进入到集水槽中，进而流入到储水缸中，致使淡化的水分没有流入的海水多，根本不可能进行海水淡化，这也是为何现有的蒸馏淡化装置只能在陆地上设置的原因，因为其难以克服海上的波浪因素。

本实用新型中把储水缸与配重块结构相结合，利用增加重力来保证储水缸的稳定性，即便有相对较大的风浪，储水缸一般只会随波浪上下起伏，而不会左右晃动，在相对较为平静的海面具有较好的稳定效果。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。