利用自然能进行海水淡化的方法及装置的制作方法

专利名称：利用自然能进行海水淡化的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属海水淡化，自然能利用领域。本方法和装置主要用于海水淡化，也为如何利用低品位自然能进行发电提供了方法。
由于世界性淡水资源日益贫乏，因此，海水淡化问题已越来越多引起人们的重视，许多国家都进行着各种各样的海水淡化的研究和开发。目前已比较成熟的技术有离子交换膜、反渗透膜以及蒸馏等，但这些技术都存在设备投资大，大量耗用外来能源，淡化成本高的缺点。目前，淡化水用得较多的中东国家其海水淡化平均成本约2.7美元/吨，供水量占全部供水量的2%，因此，尽管这些技术已成熟，但尚难以大规模使用。
与本发明临近的技术是“低温(24℃～27℃)能源激发器，低温(24℃～27℃)蒸馏器、(中国专利CN85106310A)是利用一个底部浸在海水里并与海水相通，能承受一个大气压差的容器，并设法使其容器内产生真空而蒸发海水，蒸汽通过汽轮机作功发电。这一技术在于蒸馏器与海水相通，只能在海面上，而不能建立于其他场地，同时建立真空时须提供大量的能，并不能维持稳定的真空，单位体积庞大，蒸发效率低，海水淡化成本高，能量平衡困难。
因此，本发明的目的在于如何解决海水淡化的能量平衡达到稳定连续生产十分廉价的淡水，并对外供应电力的方法和装置。
为了达到上述的采用一个加热器-利用大自然可利用能量(温度高于海水表层的任何热能)加热来自海表层的水，并在一个特制的闪蒸器内蒸发，利用一个抽气器抽掉系统内漏入的空气，达到维持和稳定真空。蒸汽通过蒸汽管道送至蒸汽透平机作功发电，经透平机膨胀作功后的蒸汽在凝汽内冷凝成淡水，发电机所发电力除系统本身使用外，多余的电力可外供，亦可储藏，以供系统无可利用能时作对系统的补充。从而实现了海水淡化过程中的能量平衡和廉价制取淡水(所造淡水的成本只相当设备投资的折旧)的目的。
本发明的工作进程启动抽气器(12)使蒸汽闪蒸器(4)、凝汽器(9)、蒸汽管道(15)、蒸汽透平机(8)内均处于真空状态，开启引水泵(2)使海表层水经自然能加热器(3)吸收不自大自然的部分热能，并使水温升高，再进入闪蒸器(4)，并维持一定的水位，当系统中的真空达到闪蒸器进水温度下的饱和压力时，海水开始蒸发，此时开启凝汽器冷凝水泵(6)，凝汽器内的温度开始下降，凝汽器内真空进一步提高，此时再一启透器机进口阀(7)，使蒸汽进入蒸汽透平机膨胀作功，蒸汽体积进一步扩大，进入凝汽器后的蒸汽在冷凝水作用下冷凝，体积骤降，缩小近10万倍，真空进一步提高，这样海水便连续不断地蒸发、作功膨胀，冷凝成淡水。在此同时，为了维持蒸汽透平机、凝汽器、闪蒸器真空，促进蒸汽的蒸发，作功膨胀和冷凝，抽气(器械)须继续工作，因为系统本身艾处于真空状态，因此，不可避免地从透平机轴封处、管道法兰等结合面漏入空气，以及海水中固有的部分气体，这些气体增加了系统中为凝结气体的分量，不仅降低了蒸汽凝汽温度，同时明显地降低传热系数，使凝汽的工作效率降低，真空得到破坏。因此，抽气器是保证连续高效蒸发、作功、冷凝的条件。进入闪蒸器(4)的海水，蒸发后水温有所下降(吸收汽化潜热，与水循环量有关)海水被浓缩，为利用热能，该部分水当温度高于海表层水温时，须设有再循环热量回收器(1)，并且一部分可继续参与循环，另一部分(浓度较高的部分)经热量回收后排放，排水可作为提取矿物的原水。
本发明利用了大量的自然能源，不但使海水海差得到利用，同时又使太阳能等其他能源得到利用。本发明的蒸汽蒸发装置采用闪蒸技术使设备体积大大缩小，效率大大提高，而且由于大量利用自然热能，蒸汽透平机和凝汽器体积大大缩小，对冷凝海水的水温要求降低，方便了海边无深水海域地区和船舶等地的使用，投资也大大降低，因此，海水淡化的成本十分低廉。


发明原理如图1、再循环热量回收器2、引水泵3、自然能加热器4、蒸汽闪蒸器5、排水阀6、冷凝水泵7、透平机进口阀8、蒸汽透平机9、凝汽器10、热井11、淡水箱12、抽气器13、发电机14、淡水出口15、蒸汽管16、空气管17、排水18、海表层水19、放水管20、调节阀
权利要求
1.利用自然能进行海水淡化的方法及装置。为了用海水制取廉价淡水，将海表层水吸收自然热能，然后再蒸发，蒸汽推动蒸汽透平发电机发电，透平机的排汽冷凝成淡水。其特征是一个自然能加热器(3)与一个蒸汽闪蒸机(4)进口相联，一个再循环热量回收器(1)分别与自然能加热器(3)入口和闪蒸器(4)排水口相连；闪蒸器(4)出口与蒸汽透平机(8)入口相连接，蒸机透平机排汽孔与凝汽器(9)和热井(10)紧接；一个抽气器(12)与闪蒸器、汽缸轴封、和凝汽器相连，以达到抽取系统内空气，达到稳定生产淡水的方法。
2.权利要求1所述自然能加热器(3)其特征是一个或一个以上的太阳能热水装置或热源温度装置高于海洋表层温度的一个或一个以上的加热器。
3.权利要求1所述蒸汽闪蒸器(4)其特征为在大气压下工作的真空密封容器;其上部装有不锈钢网丝分离器，离心汽水分离器，蒸汽出口设在顶部并与蒸汽透平机相连，海水入口在容器中部，入口处装有水分器，容器外部装有水位计，底部为排水口。
4.权利要求1所述再循环热量回收器(1)，其特征为一个混合式和表面式组成的加热器，混合部分在热水端，表面部分在冷水端，表面部分出口没有排水阀(5)，其排水(17)即为浓度较高的海水，可作为提炼矿物的原水。
5.权利要求1所述的透平机的排汽孔与凝汽器(9)和热井(10)，其特征为凝汽器位于透平机排汽孔的下部，热井与凝汽器连为一体，并位于凝汽器下部，热井是一个具有一定容积的储水槽，并设有水位计，放水管(9)和调节阀(20)，并与淡水箱(11)相通。
6.权利要求5所述，热井设有的放水管和调节阀连结的淡水箱其特征为淡水箱水平面应低于热井水平面约10M，否则需用泵抽水。热井放水管出口平面低于淡水箱任何取水口。
7.权利要求1所述的抽气器(12)其特征是，以射水抽气时以淡水箱作循环水，采用真空泵时出口与淡水箱相通。
全文摘要
为了使海水淡化系统能量自给，达到稳定连续生产廉价淡水。采用海表层海水，再吸收一定量的自然能，经过闪蒸器产生蒸汽，再推动蒸汽透平机发电，透平机的排汽在凝汽器内冷凝成淡水。蒸汽透平机发出的电力，除了供给系统内泵类用电外，尚有多余电力输出。因此，本装置可广泛应用于海上船舶、海岛等淡水缺乏场所，更可以用作完全实用的海水淡化厂生产淡水，并为提炼矿物提供原水。
文档编号B63J1/00GK1049643SQ90104680
公开日1991年3月6日 申请日期1990年7月11日 优先权日1990年7月11日
发明者张沈杰, 瞿光胥, 苏跃平 申请人:张沈杰, 瞿光胥, 苏跃平