一种竖板吸水光热材料阵列加速晒盐的方法和装置与流程

本发明涉及制盐技术领域，更具体地说，涉及一种竖板吸水光热材料阵列加速晒盐的方法和装置。

背景技术：

盐的种类丰富，有海盐、池盐、井盐、岩盐等。海盐在我国开发历史最为悠久，早在5000年前的夏禹时期就有“煮海为盐”的记载；4000多年前我国开始生产池盐；2000多年前的战国末期，秦蜀郡太守李冰就已在成都平原开凿盐井，汲卤煎盐；近代岩盐的开发取得长足进步，在河北、山西、江苏等地均探明较大储量的岩盐矿藏。制盐的方法有煮盐、太阳能蒸发(晒盐)、冷冻法、真空蒸发和热压蒸发等。

其中，煮盐不仅效率低而且消耗大量的能量；电渗析法、真空蒸发和热压蒸发制盐虽然提高了效率仍然要消耗大量能量；冷冻法只适用于特定地区和特定季节制盐；晒盐是古老而传统的制盐方式，由于晒盐是利用太阳能和风能蒸发水分浓缩卤水，不需要投入大量的能量，是最为经济的传统制盐方式，也仍然是我国海盐、湖盐主要的生产方式。

目前晒盐虽然采取了蒸发池、中间调节池、结晶池逐级浓缩的方法使生产效率有所提高，但是这种制盐方法仍然是要各级池水水面的自然蒸发使卤水逐渐浓缩。由于池水水面较低，有效蒸发面积小，太阳能利用率低，水分蒸发慢，制盐周期长，生产效率和生产效益较低，严重制约晒盐企业的发展。探索一种时间和空间等方面充分利用太阳能的晒盐方法，对提高海盐、湖盐的制盐效率，提高晒盐企业和盐民的经济效益具有较大益处。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种竖板吸水光热材料阵列加速晒盐的方法和装置，它可以实现利用吸水光热材料基于毛细作用来吸收海水并润湿，在镶嵌于表面的吸光发热球的作用下，高效吸光利用太阳能，并转化为热能通过内置的导热骨架网进行传热蒸发海水，吸水光热材料仅下部插入水体中，与水面接触面积小，从而极大减少了光热能量向水体的损失，提高了能量利用率，同时吸水光热材料竖直放置在水面上，可直接翻倍提升海水的蒸发面积，吸水光热材料阵列也更有利于利用风能，与风接触的蒸发面积扩大，从而提升蒸发速率，而采用浮力材料支撑，不仅具有非常良好的抗浪性，而且可充分利用水浪的拍打作用使吸水光热材料表面保持湿润，有效解决材料表面的析盐问题，实现海水的快速蒸发，大幅缩短晒盐周期、提高晒盐量。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种竖板吸水光热材料阵列加速晒盐的方法，包括以下步骤：

s1、根据盐水浓度选择合适的材料制成浮力板，并将连接横杆平行排列安装于一对浮力板之间，以此类推；

s2、在工厂预制出吸水光热材料，并于吸水光热材料上端安装上隔热安装板，通过连接扣将吸水光热材料竖直挂至连接横杆正下方；

s3、在合适地点投入盐水中至吸水光热材料下端插入水中，利用毛细作用整体润湿，通过基于太阳光的照射和风能的吹拂加快蒸发速率。

进一步的，所述步骤s3中投放时有阳光时优先保证吸水光热材料的宽面为东西朝向，无阳光时优先保证吸水光热材料的窄面平行于风向，有阳光时优先利用太阳能进行光热转化，提高光能的利用率，且蒸发速度快，无阳光时借用风能来进行表面空气流通进行蒸发，通过方向的改变最大程度的利用自然资源进行海水蒸发。

一种竖板吸水光热材料阵列加速晒盐的装置，所述装置包括浮力板、连接横杆、连接扣、隔热安装板和吸水光热材料，所述连接扣固定连接于连接横杆下端且一体成型，所述吸水光热材料内端镶嵌安装有导热骨架网，所述导热骨架网的节点处均固定连接有吸光发热球，且吸光发热球贯穿隔热安装板并延伸至外侧，所述浮力板左右两端均开凿有多个均匀分布的加速风孔。

进一步的，所述吸水光热材料包括定形综合部和变形入水部，且变形入水部固定连接于定形综合部下端，所述导热骨架网的长度与定形综合部相匹配，定形综合部主要起到润湿和光热转化的作用，因此其需要固定提高光吸收效果，而变形入水部则主要起到吸水作用，由于其位于水下因此吸光能力差，且水面风浪较大，为了避免将力传递至定形综合部处，导热骨架网起到定形和导热作用，变形入水部则可以根据水面风浪自由变形。

进一步的，所述变形入水部包括多个变形单体，所述变形单体包括上下分布的连接段和分离段，所述连接段之间连接且一体化，所述连接段与分离段之间的长度比1:5-10，单体化的变形单体可以更加自由的变形动作，在保持吸水润湿的同时，可以最大限度的分散水面作用力，甚至在水面作用力的拉扯下，使得毛细作用加强吸水效果提升，进而提高蒸发效率。

进一步的，所述吸光发热球包括玻璃半球罩、黑色吸光层和导热基片，所述导热基片固定连接于导热骨架网的节点处，所述导热基片远离导热骨架网一端与黑色吸光层之间固定连接，所述玻璃半球罩与导热基片之间固定连接并套在其外侧。

进一步的，所述玻璃半球罩为透明玻璃材质且内部保持真空，所述黑色吸光层为黑色炭基材料涂层，所述黑色炭基材料涂层表面为球面并分布有多个均匀分布的吸光微粒，所述吸光微粒为氧化硅或者氧化锆，所述导热基片为金刚石材质，玻璃半球罩起到吸光和防护的作用，黑色吸光层则具有良好的吸光性能，导热基片则具有优异的热传导率，相互配合起来最大程度上利用太阳能进行光热转化，将太阳能转化为热能来蒸发吸水光热材料上的海水，相比于普通的光热材料具有显著的加强效果，同时玻璃半球罩内保持真空隔热状态，传热将大大减小，提高热能的利用率，避免向空气中的无谓损失。

进一步的，所述导热骨架网包括导热碳丝和导水纤维，所述导水纤维包括径向导水纤维和纬向导水纤维，且径向导水纤维和纬向导水纤维相互编织缠绕在导热碳丝的外表面，导水纤维起到导湿的作用，将吸水光热材料内部的水分优先集中至导水纤维附近，由导热基片传导来的热能直接加热蒸发，提高蒸发效率的同时促进热传导效果，并且径向导水纤维和纬向导水纤维相互编织更为紧密，可以起到保护导热碳丝不被海水腐蚀的作用。

进一步的，所述加速风孔的中轴线与吸水光热材料的外表面平行且贴近，所述加速风孔沿进风方向半径逐渐变小呈喇叭状，用于将海风进行集中加速，针对吸水光热材料的前后表面进行吹拂，有效合理的利用风能，提高吸水光热材料表面的空气流通效果，从而提升蒸发速率。

进一步的，所述吸水光热材料的高度不大于10cm，厚度为0.5-2cm，且前后相邻的吸水光热材料之间的距离与吸水光热材料的高度比为1:2-5，合适的尺寸可以保证吸水光热材料充分利用太阳能和风能，与水的接触面积小，与空气的接触面积大，在降低能量损失的同时，将能量利用和转化率提升到最大。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现利用吸水光热材料基于毛细作用来吸收海水并润湿，在镶嵌于表面的吸光发热球的作用下，高效吸光利用太阳能，并转化为热能通过内置的导热骨架网进行传热蒸发海水，吸水光热材料仅下部插入水体中，与水面接触面积小，从而极大减少了光热能量向水体的损失，提高了能量利用率，同时吸水光热材料竖直放置在水面上，可直接翻倍提升海水的蒸发面积，吸水光热材料阵列也更有利于利用风能，与风接触的蒸发面积扩大，从而提升蒸发速率，而采用浮力材料支撑，不仅具有非常良好的抗浪性，而且可充分利用水浪的拍打作用使吸水光热材料表面保持湿润，有效解决材料表面的析盐问题，实现海水的快速蒸发，大幅缩短晒盐周期、提高晒盐量。

(2)投放时有阳光时优先保证吸水光热材料的宽面为东西朝向，无阳光时优先保证吸水光热材料的窄面平行于风向，有阳光时优先利用太阳能进行光热转化，提高光能的利用率，且蒸发速度快，无阳光时借用风能来进行表面空气流通进行蒸发，通过方向的改变最大程度的利用自然资源进行海水蒸发。

(3)吸水光热材料包括定形综合部和变形入水部，且变形入水部固定连接于定形综合部下端，导热骨架网的长度与定形综合部相匹配，定形综合部主要起到润湿和光热转化的作用，因此其需要固定提高光吸收效果，而变形入水部则主要起到吸水作用，由于其位于水下因此吸光能力差，且水面风浪较大，为了避免将力传递至定形综合部处，导热骨架网起到定形和导热作用，变形入水部则可以根据水面风浪自由变形。

(4)变形入水部包括多个变形单体，变形单体包括上下分布的连接段和分离段，连接段之间连接且一体化，连接段与分离段之间的长度比1:5-10，单体化的变形单体可以更加自由的变形动作，在保持吸水润湿的同时，可以最大限度的分散水面作用力，甚至在水面作用力的拉扯下，使得毛细作用加强吸水效果提升，进而提高蒸发效率。

(5)吸光发热球包括玻璃半球罩、黑色吸光层和导热基片，导热基片固定连接于导热骨架网的节点处，导热基片远离导热骨架网一端与黑色吸光层之间固定连接，玻璃半球罩与导热基片之间固定连接并套在其外侧。

(6)玻璃半球罩为透明玻璃材质且内部保持真空，黑色吸光层为黑色炭基材料涂层，黑色炭基材料涂层表面为球面并分布有多个均匀分布的吸光微粒，吸光微粒为氧化硅或者氧化锆，导热基片为金刚石材质，玻璃半球罩起到吸光和防护的作用，黑色吸光层则具有良好的吸光性能，导热基片则具有优异的热传导率，相互配合起来最大程度上利用太阳能进行光热转化，将太阳能转化为热能来蒸发吸水光热材料上的海水，相比于普通的光热材料具有显著的加强效果，同时玻璃半球罩内保持真空隔热状态，传热将大大减小，提高热能的利用率，避免向空气中的无谓损失。

(7)导热骨架网包括导热碳丝和导水纤维，导水纤维包括径向导水纤维和纬向导水纤维，且径向导水纤维和纬向导水纤维相互编织缠绕在导热碳丝的外表面，导水纤维起到导湿的作用，将吸水光热材料内部的水分优先集中至导水纤维附近，由导热基片传导来的热能直接加热蒸发，提高蒸发效率的同时促进热传导效果，并且径向导水纤维和纬向导水纤维相互编织更为紧密，可以起到保护导热碳丝不被海水腐蚀的作用。

(8)加速风孔的中轴线与吸水光热材料的外表面平行且贴近，加速风孔沿进风方向半径逐渐变小呈喇叭状，用于将海风进行集中加速，针对吸水光热材料的前后表面进行吹拂，有效合理的利用风能，提高吸水光热材料表面的空气流通效果，从而提升蒸发速率。

(9)吸水光热材料的高度不大于10cm，厚度为0.5-2cm，且前后相邻的吸水光热材料之间的距离与吸水光热材料的高度比为1:2-5，合适的尺寸可以保证吸水光热材料充分利用太阳能和风能，与水的接触面积小，与空气的接触面积大，在降低能量损失的同时，将能量利用和转化率提升到最大。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明晒盐状态下的结构示意图；

图3为本发明的正视图；

图4为本发明导热骨架网部分的结构示意图；

图5为本发明吸光发热球部分的结构示意图；

图6为本发明加速风孔部分的结构示意图；

图7为本发明变形单体部分的结构示意图。

图中标号说明：

1浮力板、2连接横杆、3连接扣、4隔热安装板、5吸水光热材料、51定形综合部、52变形入水部、521变形单体、6加速风孔、7吸光发热球、71玻璃半球罩、72黑色吸光层、73导热基片、8导热骨架网、81导热碳丝、82导水纤维。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种竖板吸水光热材料阵列加速晒盐的方法，包括以下步骤：

s1、根据盐水浓度选择合适的材料制成浮力板1，并将连接横杆2平行排列安装于一对浮力板1之间，以此类推；

s2、在工厂预制出吸水光热材料5，并于吸水光热材料5上端安装上隔热安装板4，通过连接扣3将吸水光热材料5竖直挂至连接横杆2正下方；

s3、在合适地点投入盐水中至吸水光热材料5下端插入水中，利用毛细作用整体润湿，通过基于太阳光的照射和风能的吹拂加快蒸发速率。

请参阅图2，步骤s3中投放时有阳光时优先保证吸水光热材料5的宽面为东西朝向，无阳光时优先保证吸水光热材料5的窄面平行于风向，有阳光时优先利用太阳能进行光热转化，提高光能的利用率，且蒸发速度快，无阳光时借用风能来进行表面空气流通进行蒸发，通过方向的改变最大程度的利用自然资源进行海水蒸发。

请参阅图1、图3和图4，一种竖板吸水光热材料阵列加速晒盐的装置，装置包括浮力板1、连接横杆2、连接扣3、隔热安装板4和吸水光热材料5，浮力材料1的形状包括但不限于实心或空心的圆柱体、椭圆形柱体、长方体，浮力材料1的材质包括但不限于泡沫、海绵、pvc水管、木材、塑料、橡胶、充气膜等，连接扣3包括但不限于绳扣、塑料带扣、硬质塑料扣，吸水光热材料5的高度不大于10cm，厚度为0.5-2cm，且前后相邻的吸水光热材料5之间的距离与吸水光热材料5的高度比为1:2-5，高度高于10cm容易导致水无法吸收上升那么大的高度，长度理论上不作限制，可以根据实际情况进行调整，合适的尺寸可以保证吸水光热材料5充分利用太阳能和风能，与水的接触面积小，与空气的接触面积大，在降低能量损失的同时，将能量利用和转化率提升到最大，吸水光热材料5对太阳光具有宽波段、高效率的光吸收和高效的光热转化，吸收光照并转化为热能加热蒸发材料上的海水，包括但不限于黑色材料等，如黑色棉布、黑色无纺布、黑色海绵、黑色泡沫、黑色纸质材料、黑色炭基材料(如炭黑、石墨烯、碳纳米管等)生长/喷涂/浸泡、染色的材料等，连接扣3固定连接于连接横杆2下端且一体成型，吸水光热材料5内端镶嵌安装有导热骨架网8，起到导热和充当骨架的作用，一方面便于对吸水光热材料5整体进行加热蒸发，同时保护吸水光热材料5在海浪和风的冲击下不易变形，导热骨架网8的节点处均固定连接有吸光发热球7，且吸光发热球7贯穿隔热安装板4并延伸至外侧，用于加强吸水光热材料5的光热转化效率，浮力板1左右两端均开凿有多个均匀分布的加速风孔6，起到导风的作用。

请参阅图3，吸水光热材料5包括定形综合部51和变形入水部52，且变形入水部52固定连接于定形综合部51下端，导热骨架网8的长度与定形综合部51相匹配，定形综合部51主要起到润湿和光热转化的作用，因此其需要固定提高光吸收效果，而变形入水部52则主要起到吸水作用，由于其位于水下因此吸光能力差，且水面风浪较大，为了避免将力传递至定形综合部51处，导热骨架网8起到定形和导热作用，变形入水部52则可以根据水面风浪自由变形。

请参阅图7，变形入水部52包括多个变形单体521，变形单体521包括上下分布的连接段和分离段，连接段之间连接且一体化，连接段与分离段之间的长度比1:5-10，单体化的变形单体521可以更加自由的变形动作，在保持吸水润湿的同时，可以最大限度的分散水面作用力，甚至在水面作用力的拉扯下，使得毛细作用加强吸水效果提升，进而提高蒸发效率。

请参阅图5，吸光发热球7包括玻璃半球罩71、黑色吸光层72和导热基片73，导热基片73固定连接于导热骨架网8的节点处，导热基片73远离导热骨架网8一端与黑色吸光层72之间固定连接，玻璃半球罩71与导热基片73之间固定连接并套在其外侧，玻璃半球罩71为透明玻璃材质且内部保持真空，黑色吸光层72为黑色炭基材料涂层，黑色炭基材料涂层表面为球面并分布有多个均匀分布的吸光微粒，吸光微粒为氧化硅或者氧化锆，导热基片73为金刚石材质，玻璃半球罩71起到吸光和防护的作用，黑色吸光层72则具有良好的吸光性能，球面特性可以提高吸光面积，促进对光的吸收，导热基片73则具有优异的热传导率，相互配合起来最大程度上利用太阳能进行光热转化，将太阳能转化为热能来蒸发吸水光热材料5上的海水，相比于普通的光热材料具有显著的加强效果，同时玻璃半球罩71内保持真空隔热状态，传热将大大减小，提高热能的利用率，避免向空气中的无谓损失。

导热骨架网8包括导热碳丝81和导水纤维82，导水纤维82包括径向导水纤维和纬向导水纤维，且径向导水纤维和纬向导水纤维相互编织缠绕在导热碳丝81的外表面，导水纤维82起到导湿的作用，将吸水光热材料5内部的水分优先集中至导水纤维82附近，由导热基片73传导来的热能直接加热蒸发，提高蒸发效率的同时促进热传导效果，并且径向导水纤维和纬向导水纤维相互编织更为紧密，可以起到保护导热碳丝81不被海水腐蚀的作用。

请参阅图6，加速风孔6的中轴线与吸水光热材料5的外表面平行且贴近，加速风孔6沿进风方向半径逐渐变小呈喇叭状，用于将海风进行集中加速，针对吸水光热材料5的前后表面进行吹拂，有效合理的利用风能，提高吸水光热材料5表面的空气流通效果，从而提升蒸发速率。

值得注意的是，本发明可以用于包括但不限于海水、盐湖、盐池、卤水池，也包括可用蒸发形式进行减量处理的高盐废水、污水等。

晒盐的效率主要由水分蒸发的快慢决定，而水分的蒸发主要取决于对太阳能的利用率、环境风速和温湿度等，吸水光热材料5仅下端插入水体中，而非传统的整片材料平铺漂浮在水面上，与水面接触面积小，从而极大减少了光热能量向水体的损失，提高了能量利用率，而玻璃半球罩71的聚光效果，在黑色吸光层72的高吸收率作用下，高效转化为热能由导热基片73向吸水光热材料5内部传导，借由导热骨架网8实现快速加热蒸发，而通过吸水光热材料5的竖置阵列形式，大大提高了与空气的接触面积，并且在加速风孔6的作用下提升风干效果。

本发明可以实现利用吸水光热材料基于毛细作用来吸收海水并润湿，在镶嵌于表面的吸光发热球的作用下，高效吸光利用太阳能，并转化为热能通过内置的导热骨架网进行传热蒸发海水，吸水光热材料仅下部插入水体中，与水面接触面积小，从而极大减少了光热能量向水体的损失，提高了能量利用率，同时吸水光热材料竖直放置在水面上，可直接翻倍提升海水的蒸发面积，吸水光热材料阵列也更有利于利用风能，与风接触的蒸发面积扩大，从而提升蒸发速率，而采用浮力材料支撑，不仅具有非常良好的抗浪性，而且可充分利用水浪的拍打作用使吸水光热材料表面保持湿润，有效解决材料表面的析盐问题，实现海水的快速蒸发，大幅缩短晒盐周期、提高晒盐量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。