海水浓缩与淡化处理系统及处理控制方法与流程

1.本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种海水浓缩与淡化处理系统及处理控制方法。


背景技术：

2.海水含盐量约为3.5％质量分数，离子组成复杂多样，不能作为饮用水。海水电导率虽然比淡水更高，但仍然仅有0.03s/cm，难以直接作为电解液发挥工业用途。因此，在海水资源利用上，需要将海水淡化来获得纯水；或将海水浓缩至一定浓度，用于提取盐类及其他生产用途。
3.目前，主要有日晒、蒸气加热蒸发与电加热蒸发几种海水处理方法。日晒最为简便，但效率较低，且浓缩过程难以精确控制，多用来提取海盐。蒸气加热蒸发与电加热蒸发需依赖蒸气、电能等能源输入，十分耗费能源，不适用于海岛等能源匮乏的场合，且对海水的浓缩或淡化处理往往需要分离进行，成本较高、且更加耗费能源。


技术实现要素：

4.为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种能降低成本、更节能的能够实现将海水浓缩与淡化同步处理的海水浓缩与淡化处理系统。
5.为达到上述目的，本发明实施例通过以下技术方案实现：
6.一种海水浓缩与淡化处理系统，包括海水容纳装置、浓缩处理装置、淡化处理装置和控制装置，所述浓缩处理装置包括通过第一控制阀与所述海水容纳装置连接的集热设备、以及通过第二控制阀与所述集热设备连接的第一收集容器，所述集热设备内装设有电导率监测仪和液位监测仪，所述控制装置与所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述电导率监测仪和所述液位监测仪连接，所述淡化处理装置包括连接于所述海水容纳装置和所述集热设备之间的冷凝设备和与所述冷凝设备连接的第二收集容器，所述冷凝设备内设有冷凝管，所述冷凝管与所述海水容纳装置连通，所述集热设备包括收容于其内部的铝金属网层及装设于其外部的集热板，所述集热板收集热能并传导至所述铝金属网层，通过所述铝金属网层对所述集热设备内的海水加热蒸发，部分海水蒸发后形成蒸汽流向所述冷凝设备，流经所述冷凝管时冷却形成淡水，收集于所述第二收集容器内；所述集热设备内剩余部分海水形成浓缩海水，收集于所述第一收集容器内。
7.可选的，所述海水浓缩装置通过第一液体管路与所述集热设备连接，所述第一控制阀设于所述第一液体管路上，所述第一控制阀用于控制所述第一液体管路连通或关闭；
8.所述集热设备与所述第一收集容器之间通过第二液体管路连接，所述第二控制阀设于所述第二液体管路上，所述第二控制阀用于控制所述第二液体管路连通或关闭。
9.可选的，所述第一液体管路和所述第二液体管路为直径15mm至50mm，壁厚0.8mm至1.2mm的不锈钢管。
10.可选的，所述集热设备通过蒸汽管路与所述冷凝设备连接，所述集热设备和所述
蒸汽管路的外表面分别包覆设有保温层。
11.可选的，所述蒸汽管路为直径5mm至10mm，壁厚0.6mm至0.8mm的不锈钢管。
12.可选的，所述保温层为岩棉或矿棉管壳。
13.可选的，所述第一控制阀和所述第二控制阀分别为电控比例阀。
14.可选的，所述冷凝设备的顶端设有开口，所述冷凝设备内部空腔通过所述开口与外部连通。
15.一种海水浓缩与淡化处理控制方法，应用于本技术实施例提供的所述海水浓缩与淡化处理系统，所述控制方法包括：
16.s11，所述控制设备获取液位监测仪采集的液位值，当所述液位值低于设定下限值时，控制所述第一控制阀开启且所述第二控制阀关闭，所述海水容纳装置内的海水通过第一液体管路流入所述集热设备内，直至所述液位值达到设定上限值；
17.s12，所述控制设备获取电导率检测仪采集的电导率值，当所述液位值大于所述下限值且所述电导率值小于设定值时，控制所述第一控制阀关闭且所述第二控制阀关闭，所述集热设备通过所述集热板和所述铝金属网层对所述集热设备内的海水加热蒸发以进行海水浓缩处理，蒸发形成的蒸汽流向所述冷凝设备以进行海水淡化处理；
18.s13，所述控制设备确定所述电导率值达到所述设定值时，控制所述第二控制阀开启且保持所述第一控制阀关闭，直至所述集热设备内的浓缩海水流入所述第一收集容器内；
19.返回步骤s11。
20.可选的，所述控制设备还用于获取第一液体管路上的第一流量值、及所述第二液体管路上的第二流量值，根据所述第一流量值和所述第二流量值分别对应控制所述第一控制阀和所述第二控制阀的开度。
21.本发明实施例所提供的海水浓缩与淡化处理系统及处理控制方法，通过集热设备对海水进行加热蒸发，部分海水蒸发后形成蒸汽流向冷凝设备，经冷凝设备冷却形成淡水，剩余部分海水则形成浓缩海水，从而可实现海水浓缩与淡化的同步处理，获得所需浓度海水和纯水；其次，集热设备利用外部的集热板收集热能传导至内部的铝金属网层实现对海水的加热蒸发，可利用自然光能完成海水浓缩与淡化的同步处理过程，从而降低对热蒸汽、电能等人工能源的依赖，不仅可以降低成本，而且更加节能；再次，控制设备根据集热设备内液位值以及电导率值，控制海水容纳装置向集热设备内补充海水，或控制集热设备将制备得到指定浓度的浓缩海水收集至第一收集容器、分离得到淡水收集至第二收集容器，实现高效率、精确智能化控制海水的淡化和浓缩处理。
附图说明
22.图1为一实施例中海水浓缩与淡化处理系统的示意图；
23.图2为另一实施例中海水浓缩与淡化处理系统的示意图；
24.图3为一实施例中集热设备的示意图；
25.图4为一实施例中海水浓缩与淡化处理控制方法的流程图。
具体实施方式
26.以下结合说明书附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细阐述。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.请参阅图1至图3，本实施例提供一种海水浓缩与淡化处理系统，包括海水容纳装置10、浓缩处理装置20和淡化处理装置30，所述浓缩处理装置20包括与所述海水容纳装置10连接的集热设备21和与所述集热设备21连接的第一收集容器22，所述淡化处理装置30包括连接于所述海水容纳装置10和所述集热设备21之间的冷凝设备31和与所述冷凝设备31连接的第二收集容器32，所述冷凝设备31内设有冷凝管312，所述冷凝管312与所述海水容纳装置10连通，所述集热设备21包括收容于其内部的铝金属网层214及装设于其外部的集热板213，所述集热板213收集热能并传导至所述铝金属网层214，通过所述铝金属网层214对所述集热设备21内的海水进行加热蒸发，部分海水蒸发后形成蒸汽流向所述冷凝设备31，流经所述冷凝管312时冷却形成淡水，收集于所述第二收集容器32内；剩余部分海水形成浓缩海水，收集于所述第一收集容器22内。其中，所述海水浓缩与淡化处理系统还包括控制装置50，浓缩处理装置的集热设备通过第一控制阀43与所述海水容纳装置10连接，通过第二控制阀44与第一收集容器22连接，所述集热设备21内装设有电导率监测仪ci t01和液位监测仪li t01，所述控制装置50与所述第一控制阀43、所述第二控制阀44、所述电导率监测仪ci t01和所述液位监测仪li t01连接。
31.上述实施例中，海水浓缩与淡化处理系统通过集热设备21对海水进行加热蒸发，集热设备21内部分海水蒸发后形成蒸汽流向冷凝设备31，经冷凝设备31冷却形成淡水，剩余部分海水则形成浓缩海水，可以通过控制蒸发的海水量来调节获得所需浓度的浓缩海水，从而可实现海水浓缩与淡化的同步处理，获得所需浓度海水和纯水；其次，集热设备21利用外部的集热板213收集热能传导至内部的铝金属网层214实现对海水的加热蒸发，可利用自然光能完成海水浓缩与淡化的同步处理过程，从而降低对热蒸汽、电能等人工能源的依赖，不仅可以降低成本，而且更加节能；再次，控制设备50根据集热设备21内液位值以及电导率值，控制海水容纳装置10向集热设备21内补充海水，或控制集热设备21将制备得到指定浓度的浓缩海水收集至第一收集容器22、分离得到淡水收集至第二收集容器32，从而实现高效率、精确智能化控制海水的淡化和浓缩处理。
32.可选的，所述浓缩处理装置20通过第一液体管路41与所述集热设备21连接，所述第一液体管路41设于所述第一液体管路41上，所述第一液体管路41用于控制所述第一液体管路41连通或关闭。所述第一控制阀43可以采用设于第一液体管路41上的截止阀，第一液体管路41上还可以设有第一流量监测仪fi c01，第一流量监测仪f i c01用于检测单位时间内流过第一液体管路41的液体流量。所述控制装置50与所述第一流量监测仪fi c01和所述第一控制阀43连接。其中，控制装置50可以是微控制器(mcu)，通过控制第一控制阀43开启，此时第一液体管路41连通，海水容纳装置10内的海水可通过第一液体管路41向集热设备21内补充海水；通过控制第一控制阀43关闭，此时第一液体管路41关闭，海水容纳装置10与集热设备21相互隔离，便于集热设备21内海水可以在相对封闭的环境中进行蒸发以调节浓度。
33.在一些实施例中，所述集热设备21与所述第一收集容器22之间通过第二液体管路42连接，所述第二控制阀44设于所述第二液体管路42上，所述第二控制阀44用于控制所述第二液体管路42连通或关闭。所述第二控制阀44可以采用设于第二液体管路42上的截止阀，第二液体管路42上还可以设有第二流量监测仪fi c02，第二流量监测仪fi c02用于检测单位时间内流过第二液体管路42的液体流量。所述控制装置与所述第二流量监测仪f i c02和所述第二控制阀44连接，通过控制第二控制阀44开启，此时第二液体管路42连通，集热设备21内经蒸发调节浓度后得到的浓缩海水可通过第二液体管路42流入第一收集容器22；通过控制第二控制阀44关闭，此时第二液体管路42关闭，集热设备21与第一收集容器22相互隔离，便于集热设备21内海水可以在相对封闭的环境中进行蒸发以调节浓度。在一个海水处理周期内，控制设备50控制第一液体管路41开启，海水容纳装置10通过第一液体管路41向集热设备21内注入一定量的海水，直至集热设备21内水位满足一定要求后，控制设备50控制第一控制阀43将第一液体管路41关闭，集热设备21通过加热使得部分海水蒸发以调节海水浓度后，控制设备50控制第二液体管路42开启，得到的浓缩海水通过第二液体管路42流入第一收集容器22内存储，控制设备50再控制第二控制阀44将第二液体管路42关闭，并再进入下一个海水处理周期，如此可往复循环。
34.其中，第一控制阀43和第二控制阀44分别为电控比例阀，控制装置50可以控制第一控制阀43和第二控制阀44的开度，以分别相应调节第一液体管路41和第二液体管路42内单位时间内的流量大小，以方便根据实际需求调节向集热设备21内补充海水的补入速度和调节集热设备21内浓缩海水的排放速度。
35.可选的，所述第一液体管路41和所述第二液体管路42为直径15mm至50mm，壁厚0.8mm至1.2mm的不锈钢管。第一液体管路41和第二液体管路42可选用相同尺寸和材质的管道，可更方便控制设备对集热设备21内海水量进行调节时，对流入和流出集热设备21内的水量进行调节控制。
36.在一些实施例中，所述集热设备21通过蒸汽管路45与所述冷凝设备31连接，所述蒸汽管路45的外表面包覆设有保温层46。集热设备21与冷凝设备31之间通过蒸汽管路45连通，具体的，集热设备21与蒸汽管路45连接的一端位于集热设备21的上方，方便集热设备21内产生蒸汽上升而流入集热设备21上方的蒸汽管路45。所述蒸汽管路45为直径5mm至10mm，壁厚0.6mm至0.8mm的不锈钢管。蒸汽管路45的直径设置为小于液体管路的直径，蒸汽管路45和液体管路的所述设定直径大小，有利于集热设备21内形成的蒸汽过程中保持海水补充
和蒸汽流出的平衡，便于控制集热设备21内浓缩海水的浓度。蒸汽管路45的外表面包覆设有保温层46，避免蒸汽在蒸汽管路45内流动的过程中冷凝成水。所述集热设备21的外表面设有保温层46，有效保证集热设备21内的温度，有利于海水的蒸发形成蒸汽。可选的，所述保温层46可以是岩棉或矿棉管壳。
37.所述冷凝设备31的顶端设有开口，所述冷凝设备31内部空腔通过所述开口与外部连通。其中，海水容纳装置10面向所述冷凝设备31的一侧沿高度方向上分别设有第一连接孔和第二连接孔，冷凝设备31内的冷凝管312的相对两端分别与所述第一连接孔和所述第二连接孔对应连接，如此，冷凝设备31无需耗费人工能源，可利用与海水容纳装置10内的海水的自然换热保持冷凝管312的低温，使得流入冷凝设备31内的蒸汽遇到低温的冷凝管312时被冷却而形成淡水。冷凝设备31内部空腔通过开口与外部大气的连通，利用与外部大气的自然换热，无需耗费人工能源的前提下保持冷凝设备31内部的相对低温，使得流入冷凝设备31内的蒸汽遇到低温的冷凝管312时被冷却而形成淡水。
38.可选的，所述集热设备21内设有电导率监测仪，所述电导率监测仪用于检测所述集热设备21内海水的浓度。其中，通过电导率监测仪监测集热设备21内海水的浓度，当确定集热设备21内海水的浓度已达到所需的预设浓度时，可控制第二液体管路42上的第二控制阀44开启，使得集热设备21内达到预设浓度的浓缩海水通过第二液体管路42流入第一收集容器22内，浓缩海水采集完成后，再控制第一控制阀43开启，使得海水容纳装置10内的海水流入集热设备21内，循环执行以再次获得浓缩海水。
39.本技术实施例提供的海水浓缩与淡化处理系统，至少具备如下特点：
40.第一、集热设备21可利用集热板213收集自然光热传导至内部的铝金属网层214将海水加热，使海水蒸发浓缩，并通过浓缩处理和淡化处理两路并行设置，可分别获得设定浓度的浓缩海水和纯水，从而兼具海水淡化和浓缩的功能，仅需自然光热即可智能运行，实现了持续、智能、无人工能源输入的海水浓缩与淡化并行处理；
41.第二、针对海水淡化处理部分，冷凝设备31利用与浓缩处理装置20内的海水的自然换热、以及与外部大气的自然换热而保持内部冷凝管312的相对低温，实现了持续、智能、无人工能源输入的海水浓缩与淡化并行处理。
42.本技术实施例另一方面，请参阅图4，还提供一种海水浓缩与淡化处理控制方法，应用于上述海水浓缩与淡化处理系统，所述控制方法包括：
43.s11，所述控制设备获取液位监测仪采集的液位值，当所述液位值低于设定下限值时，控制所述第一控制阀开启且所述第二控制阀关闭，所述海水容纳装置内的海水通过第一液体管路流入所述集热设备内，直至所述液位值达到设定上限值；
44.s12，所述控制设备获取电导率检测仪采集的电导率值，当所述液位值大于所述下限值且所述电导率值小于设定值时，控制所述第一控制阀关闭且所述第二控制阀关闭，所述集热设备通过所述集热板和所述铝金属网层对所述集热设备内的海水加热蒸发以进行海水浓缩处理，蒸发形成的蒸汽流向所述冷凝设备以进行海水淡化处理；
45.s13，所述控制设备确定所述电导率值达到所述设定值时，控制所述第二控制阀开启且保持所述第一控制阀关闭，直至所述集热设备内的浓缩海水流入所述第一收集容器内；
46.返回步骤s11。
47.集热设备内设置液位对应的下限值和上限值，当液位低于下限值时，表示此时集热设备处于待补充状态，控制装置控制第一控制阀开启、第二控制阀关闭以向集热设备补充海水；当补水完成后，集热设备内海水的电导率不满足设定值时，表示此时集热设备处于海水浓缩处理状态，控制装置控制第一控制阀和第二控制阀均关闭，集热设备内海水加热蒸发制备浓缩海水和并行处理得到淡水；当集热设备内海水的电导率满足设定值时，表示此时集热设备内海水浓缩处理已完成，控制装置控制第二控制阀开启、且保持第一控制阀关闭，集热设备将制得的浓缩海水排放至第一收集收容内存储；当集热设备内浓缩海水收集完成后，则集热设备再次处于待补充状态，重复上述步骤并不断循环，完成海水浓缩与淡化处理。
48.可选的，所述控制设备还用于获取第一液体管路上的第一流量值、及所述第二液体管路上的第二流量值，根据所述第一流量值和所述第二流量值分别对应控制所述第一控制阀和所述第二控制阀的开度。其中，第一流量值和第二流量值可分别由设于第一液体管路上的第一流量监测仪、设于第二液体管路上的第二流量监测仪检测得到。
49.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。