一种能实现热量多级耦合利用的海水淡化装置的制作方法

本发明涉及海水淡化领域，特别是一种能实现热量多级耦合利用的海水淡化装置。

背景技术：

海水淡化是利用海水脱盐生产淡水的技术，已经成为解决水资源短缺最重要的手段之一。当前人工海水淡化方法主要有多级闪蒸、反渗透、多效蒸发等多种，但是这些过程都会消耗大量的资源，且排放温室气体及氮氧化物等污染物质，寻求有效降低淡水制备的能耗或利用绿色清洁能源是目前世界海水淡化技术发展的重要方向。

一方面，高温尾气废热属于一种产后废弃能源，其高效二次利用不仅节省常规能源的消耗，也降低对环境的热污染。另一方面，太阳能是一种取之不尽、用之不竭的洁净能源，目前太阳能海水淡化在使用过程中存在造价高、工作效率低等问题。如果把高温尾气废热和太阳能结合起来，则是一种具有良好应用前景的方法。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种结构简单，布局合理，热回收效率高、成本低廉的能实现热量多级耦合利用的海水淡化装置。

本发明的技术解决方案是：一种能实现热量多级耦合利用的海水淡化装置，其特征在于：所述的装置包括壳体1，壳体1的上部设置有纵向端面呈v字型的隔板2，所述隔板2将壳体1分为上腔和下腔两部分，在隔板2的上端面上均匀分布有多个散热片3，且所述上腔的两侧分别开设有相对的通风口4，所述上腔的顶部设置有顶部开口，顶部开口处设置有无动力风帽5，且上腔的外表面还设置有可展开的太阳能电池板6，

所述下腔中设置有螺旋热回收套管7，所述螺旋热回收套管7由相互套接的内管和外管组成，其内管的顶端设置有集水槽8，所述集水槽8位于隔板2最底端的正下方，所述内管的另一端则与位于壳体1外部的淡水箱9相连，在淡水箱9的顶部设置有排气阀10，而淡水箱9的底部则设置有带有阀的排淡水管路，所述外管的顶端与横管11相连，横管11上设置有多个喷淋头12，外管的另一端则与位于壳体1外部的海水管路13相连，海水管路13上设置有海水泵14和过滤器15，

所述下腔中还设置有废热加热盘管16，所述废热加热盘管16的顶端与废热集罐17相连通，且在废热加热盘管16上还设置有尾气调节阀18，所述废热集罐17则通过管路与高温废气排放管路相连，所述废热加热盘管16的底端出口位于壳体1外部并与大气相连通，所述废热加热盘管16位于喷淋头12的下方，

在下腔的底部还设置有多个串联的鼓泡器19，所述鼓泡器19通过管路与淡水箱9的顶端相连，并且在该管路上还设置有空气泵20，

所述壳体1的底端连接有排污管21，排污管21上设置有排水阀22，并且在排污管21与海水管路13之间还设置有回水管路23，且所述回水管路23上设置有回水阀24，回水管路23与海水管路13的连接处位于海水泵14和过滤器15之间，

所述太阳能电池板6产生的电能为海水泵14和空气泵20供电。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

本种结构形式的能实现热量多级耦合利用的海水淡化装置，与传统的海水淡化装置相比，具有以下优点：1.可充分回收并利用渔船发动机排出的高温尾气，作为海水淡化的主要热源；2.创造性地采用一种由内管和外管组成的螺旋热回收套管，这种结构既可以回收水蒸气的冷凝潜热，又利用了浓海水的显热，而且螺旋型的设计，还可以增加接触换热时间，从而在提高整体热量回收效率的同时，得到可贵的淡水资源；3.利用空气泵循环抽吸、鼓泡器产生气泡等加速蒸汽冷凝回收，降低气相分压产生更多的低压蒸汽，同时扰动海水强制对流增强换热，防止盘管外壁污垢；4.壳体的顶部设置有面积可展开的太阳能电池板，可以将太阳能转化为电能并存储起来，为海水泵和空气泵提供电能，从而节省常规化石能源的消耗；5.壳体中的隔板采用v字形设计，有利于部分冷凝的淡水随着蒸汽一起通过集水槽进入内管中，综合利用鼓泡蒸发技术和横管降膜蒸发技术增强换热，提高了蒸发效率；6.隔板顶部设置多个散热片，有利于隔板处的散热，并利用无动力风帽来促进上腔中空气的流动，采用这种被动式的自然通风技术进一步降低隔板处的温度，从而提高蒸发冷凝效率。7.对集热/蒸发/冷凝进行一体化设计，通过在壳体换热箱里合理布置喷淋头、废热加热盘管、螺旋热回收套管、鼓泡器等部件，减少空间浪费使整个装置紧凑严密。

这种海水淡化装置，形式新颖，设计巧妙，简单实用，趋于一体化小型化设计。充分利用高温尾气废热和太阳能光伏驱动，其能源费用在淡水成本中所占据的比例相对较小，将该装置应用在船舶上，能够节省渔船负载的淡水量，为从事海上作业的人员提供便利。因此可以说它具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1所示：一种能实现热量多级耦合利用的海水淡化装置，包括壳体1，壳体1的上部设置有纵向端面呈v字型的隔板2，所述隔板2将壳体1分为上腔和下腔两部分，在隔板2的上端面上均匀分布有多个散热片3，且所述上腔的两侧分别开设有相对的通风口4，所述上腔的顶部设置有顶部开口，顶部开口处设置有无动力风帽5，且上腔的外表面还设置有可展开的太阳能电池板6，

所述下腔中设置有螺旋热回收套管7，所述螺旋热回收套管7由相互套接的内管和外管组成，其内管的顶端设置有集水槽8，所述集水槽8位于隔板2最底端的正下方，所述内管的另一端则与位于壳体1外部的淡水箱9相连，在淡水箱9的顶部设置有排气阀10，而淡水箱9的底部则设置有带有阀的排淡水管路，所述外管的顶端与横管11相连，横管11上设置有多个喷淋头12，外管的另一端则与位于壳体1外部的海水管路13相连，海水管路13上设置有海水泵14和过滤器15，

所述下腔中还设置有废热加热盘管16，所述废热加热盘管16的顶端与废热集罐17相连通，且在废热加热盘管16上还设置有尾气调节阀18，所述废热集罐17则通过管路与高温废气排放管路相连，所述废热加热盘管16的底端出口位于壳体1外部并与大气相连通，所述废热加热盘管16位于喷淋头12的下方，

在下腔的底部还设置有多个串联的鼓泡器19，所述鼓泡器19通过管路与淡水箱9的顶端相连，并且在该管路上还设置有空气泵20，

所述壳体1的底端连接有排污管21，排污管21上设置有排水阀22，并且在排污管21与海水管路13之间还设置有回水管路23，且所述回水管路23上设置有回水阀24，回水管路23与海水管路13的连接处位于海水泵14和过滤器15之间，

所述太阳能电池板6产生的电能为海水泵14和空气泵20供电。

本发明实施例能实现热量多级耦合利用的海水淡化装置的工作过程如下：在本海水淡化装置中，一套完整的循环运行过程中包括四个部分。

尾气废热循环：将本装置中的废热集罐17与渔船发动机的高温废气排放管路相连，高温废气进入废热集罐17中，开启并调节尾气调节阀18，高温尾气在自身压力的作用下会进入废热加热盘管16中，一方面喷淋头12喷出的一部分海水会直接与废热加热盘管16接触，变成水蒸气，另一方面，废热加热盘管16还能够对积攒在壳体1下部的海水进行加热，让这部分海水也变成水蒸气，尾气降温后直接排出。

海水循环：启动海水泵14，将海水经由过滤器15吸入螺旋热回收套管7的外管中（海水在外管与内管之间的夹层中流动），海水在流动过程中，吸收水蒸气的冷凝潜热及未蒸发浓海水的显热后，进入喷淋头12并喷洒在废热加热盘管16的外表面，一部分未蒸发的浓海水落入壳体1的底部，并再次被降温后的废热加热盘管16加热，浓海水中含有一定的热量，这部分温度较高的浓海水既可以直接通过排污管21排入海洋，还可以打开回水管路23上的回水阀24，让载有一定热量的浓海水通过回水管路23重新回到海水管路13中，参与到壳体1内部的海水循环中，体现了热量循环再利用的理念。

湿空气循环：淡水箱9上部空间的湿润空气，在空气泵20的作用下进入鼓泡器19，通过鼓泡器19后的空气会由下至上在浓海水中运动，形成上升气泡以搅动浓海水，一方面会冲刷盘管的外壁、防止管壁结垢，另一方面还有利于在本装置顶部形成负压空间，加速低压蒸汽的产生和收集。

冷却空气循环：由于上腔中开设有两个相对的通风口4，在无动力风帽5的作用下，外部冷空气在上腔中流动，这样在散热片3的作用下，隔板2处的温度始终可以保持相对较低的状态，更有利于蒸汽的冷凝和收集。

海水通过喷淋头12喷出后，一部分直接与高温的废热加热盘管16接触的海水蒸发，并形成水蒸气上升，另一部分汇集到下腔的底部，并在废热加热盘管16加热的作用下蒸发，同样形成水蒸气上升，由于隔板2处的温度相对较低，因此部分水蒸气会在隔板2的下表面冷凝，并沿着倾斜的隔板2向下流动，最终滴落到集水槽8中，与未冷凝的部分蒸汽在空气泵动力作用下一起经由内管输送到淡水箱9中，实现了淡水的收集。