专利名称：太阳能海水淡化设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能海水淡化设备，特别涉及一种太阳能高温集热式蒸汽锅炉多效蒸馏海水淡化设备。
为实现本发明的上述目的，本发明提供一种太阳能海水淡化设备，它包括一个用于收集太阳能以加热导热介质的高温集热装置，它具有一条导热介质的输入管和一条导热介质的输出管；一个利用来自高温集热装置的导热介质的输出管的高温导热介质产生高温水蒸汽的蒸汽锅炉；和一个利用来自蒸汽锅炉的高温水蒸汽蒸馏海水以获得淡水的多效蒸馏海水淡化装置；其特征是高温集热装置包括多个并联在导热介质的输入管和导热介质的输出管之间的集热器，每个集热器包括多个串联在导热介质的输入管和导热介质的输出管之间的集热单元；每个集热单元具有一个导热介质的入口端和一个导热介质的出口端，以及多根其一端与导热介质的入口端连通而另一端与导热介质的出口端连通由此并联在导热介质的入口端和导热介质的出口端之间的高温集热管；每个集热器中的集热单元的入口端和出口端依次连通，从而在导热介质的输入管和导热介质的输出管之间一方面实现每个集热器中多个集热单元的串联，另一方面实现集热装置中多个集热器的并联。
本发明的太阳能海水淡化设备既能保证将太阳能集热装置中的导热介质加热到高温，又能保证导热介质顺畅地流动，并能大流量地输出高温导热介质，由此可以大为提高太阳能的利用率和海水淡化效率。由于本发明的太阳能海水淡化设备还采用了独特的多效海水蒸馏手段，使相同的集热面积可以产生更多的淡水，从而进一步提高了海水淡化效率，降低了单位造水成本。本发明设备广泛适用于海岛、沿海缺水地区、苦咸水地区的水淡化处理。
如
图1所示，本发明的太阳能海水淡化设备主要包括太阳能高温集热装置1、太阳能蒸汽锅炉2和多效蒸馏海水淡化装置3。太阳能高温集热装置1通过吸收太阳能而加热导热介质；太阳能蒸汽锅炉2利用加热后的高温导热介质与水进行热交换而产生高温水蒸汽；高温水蒸汽输入多效蒸馏海水淡化装置3，与海水进行连续的热交换，使海水蒸发，同时收集冷疑水，而得到淡水。
在所示的一个示例性实施例中，太阳能高温集热装置1包括3个太阳能高温集热器4a、4b和4c，这3个集热器均并联在导热介质的输入管5和输出管6之间。每个集热器包括3个相互串联的太阳能高温集热单元，以集热器4a为例，它包括集热单元4a1、4a2和4a3。每个集热单元又包括3根太阳能高温集热管7。每根集热管7内部为用于传输导热介质的U形导管，如图1中虚线所示。每个集热单元有一个导热介质的入口端8和一个导热介质的出口端9。每个集热单元中的每根集热管7，也即每根U形导管的一端与入口端8连通，而其另一端与出口端9连通，由此使每个集热单元中的所有集热管7并联在入口端8和出口端9之间。以集热器4a为例，其最左侧的第一集热单元4a1的入口端8与导热介质的输入管5相连通，而其出口端9与其右侧的第二集热单元4a2的入口端相连通；接着，第二集热单元4a2的出口端与最右侧的第三集热单元4a3的入口端相连通，而第三集热单元4a3的出口端则与导热介质的输出管6相连通。由此，集热器4a中的集热单元4a1、4a2和4a3与导热介质输入管5和输出管6构成串联通路。其余的集热器4b和4c的内部结构和连通关系与集热器4a的完全相同，在此不再重复。
在这种结构的集热装置1中，要由太阳能加热的液态导热介质由输入管5同时输入3个集热器4a、4b和4c的图1中最左侧的第一集热单元，并且通过第一集热单元的入口端，同时流入其中的3根集热管7，此后再依次流入后面的第二和第三集热单元，从而被3个集热单元连续加热到所需的高温。最后从3个集热器流出的高温导热介质一同输到导热介质的输出管6。这样，一方面由于导热介质连续通过多个串联的集热单元被加热而能达到高的输出温度，例如加热到150℃以上，特别可为150-200℃；另一方面由于导热介质是通过多个并联的集热器—每个集器本身由多个具有多根并联的集热管的集热单元组成—流动的，故导热介质的流量被大大地提高了。
太阳能蒸汽锅炉2具有一个炉体10、安装在炉体中的管式热交换器11和位于炉体中的饱和蒸汽室12。被集热装置1加热的高温导热介质由输出管6引入热交换器11，由此将热量传给热交换器11中的水，使水蒸发成水蒸汽并收集在饱和蒸汽室12中形成饱和蒸汽，例如0.3Mpa、133℃的饱和蒸汽。流出热交换器11的低温导热介质被返回到导热介质输入管5，以便再进行加热循环。蒸汽锅炉2的饱和蒸汽室12中的高温蒸汽，经由一个蒸汽喷射泵13扩散调温后喷入多效蒸馏海水淡化装置3。
多效蒸馏海水淡化装置3包括多个串联的海水蒸馏室14，按图1中从右到左的顺序分别称为第一效蒸馏室、第二效蒸馏室、第三效蒸馏室......。每个蒸馏室都具有一个冷疑器、一个进汽口和一个出汽口。第一效蒸馏室的出汽口与第二效蒸馏室的进汽口连通，第二效蒸馏室的出汽口与第三效蒸馏室的进汽口连通，依此顺序相串连构成多效蒸馏装置。
蒸汽喷射泵13将来自蒸汽锅炉2的饱和蒸汽室12的高温蒸汽喷入第一效蒸馏室的冷疑器15。经海水入口16喷淋到冷疑器上部的鲜海水受热蒸发产生的蒸汽经第一效蒸馏室的出汽口和第二效蒸馏室的进汽口输入第二效蒸馏室的冷疑器内。照此方式，第二效蒸馏室内产生的蒸汽再输到第三效蒸馏室的冷疑器内，以此类推，直至最后一效蒸馏室。同时，在第一效蒸馏室的冷疑器中蒸汽冷凝后的冷凝水通过管道17送回至蒸汽锅炉2重复使用，而其余蒸馏室的冷凝器中蒸汽冷凝后的淡水则通过淡水出口18输送至淡水储罐(未示出)，由此完成海水的淡化过程。同时，各蒸馏室内经蒸发后的浓海水则通过浓海水出口19排出。
另外，为了依次在各蒸馏室之间形成真空下降梯度以保持各蒸馏室内海水蒸发的进行，各个蒸馏室还设有抽气口20，利用一台与各抽气口相连的真空抽气泵(未示出)对各蒸馏室抽真空。
本发明设备可采用如图2所示的太阳能集热管。图2只示意出了一个带反光瓦21的集热管7的横截面简图，省略了其中的U形导管。在集热管7的外表面上覆盖有金属铝层、Nb和/或Ti层和氮化铝减反射层，以使集热管7具有良好的高温热稳定性。
本发明设备的特点之一在于采用太阳能高温集热管以及由此集热管构成的具有独特结构的太阳能高温集热单元、集热器和集热装置，从而保证整个集热装置能长期、连续、稳定地输出高温，例如150℃以上，特别为150-200℃的高温液态导热介质，并使太阳能蒸汽锅炉能产生出例如0.3Mpa、133℃的饱和蒸汽。
虽然上面结合附图对本发明的一个示例性实施例做了具体说明，但是本发明的范围并不仅仅限于此实施例。在本发明的构思下可对该实施例做各种改进。特别是对组成太阳能集热装置的集热器、集热单元和集热管的数量，可以根据具体的使用环境和技术要求做相应的选择。
权利要求
1.一种太阳能海水淡化设备，它包括一个用于收集太阳能以加热导热介质的高温集热装置(1)，它具有一条导热介质的输入管(5)和一条导热介质的输出管(6)；一个利用来自高温集热装置的导热介质的输出管(6)的高温导热介质产生高温水蒸汽的蒸汽锅炉(2)；和一个利用来自蒸汽锅炉(2)的高温水蒸汽蒸馏海水以获得淡水的多效蒸馏海水淡化装置(3)；其特征是高温集热装置(1)包括多个并联在导热介质的输入管(5)和导热介质的输出管(6)之间的集热器(4a，4b，4c)每个集热器包括多个串联在导热介质的输入管(5)和导热介质的输出管(6)之间的集热单元(4a1，4a2，4a3)；每个集热单元具有一个导热介质的入口端(8)和一个导热介质的出口端(9)，以及多根其一端与导热介质的入口端连通(8)而另一端与导热介质的出口端(9)连通由此并联在导热介质的入口端(8)和导热介质的出口端(9)之间的高温集热管(7)；每个集热器中的集热单元的入口端(8)和出口端(9)依次连通，从而在导热介质的输入管(5)和导热介质的输出管(6)之间一方面实现每个集热器中多个集热单元(4a1、4a2，4a3)的串联，另一方面实现集热装置(1)中多个集热器(4a，4b，4c)的并联。
2.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化设备，其特征是每个集热器(4a，4b，4c)中的集热单元(4a1、4a2，4a3)和每个集热单元(4a1、4a2，4a3)中的集热管(7)的数目选定成能将导热介质加热到150℃以上的温度。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能海水淡化设备，其特征是集热管(7)带有用于将太阳能反射汇聚到集热管上的反光瓦(7)。
4.根据权利要求3所述的太阳能海水淡化设备，其特征是在集热管(7)的外表面上覆盖有金属铝层、Nb和/或Ti层和氮化铝减反射层，
5.根据权利要求1或4所述的太阳能海水淡化设备，其特征是蒸汽锅炉(2)包括一个用于产生水蒸汽的热交换器(11)和一个收集水蒸汽的饱和蒸汽室(12)，该热交换器(11)具有一个与导热介质的输出管(6)连通以接收高温导热介质的入口，和一个与导热介质的输入管(5)连通以输出经过热交换的导热介质的出口。
6.根据权利要求5所述的太阳能海水淡化设备，其特征是还包括一个与蒸汽锅炉的饱和蒸汽室(12)和多效蒸馏海水淡化装置(3)相连的用于将蒸汽锅炉的饱和蒸汽室中的水蒸汽喷入多效蒸馏海水淡化装置(3)中的蒸汽喷射泵(13)。
7.根据权利要求6所述的太阳能海水淡化设备，其特征是多效蒸馏海水淡化装置(3)包括多个海水蒸馏室(14)和一个用于给每个海水蒸馏室抽真空的真空泵；每个海水蒸馏室(14)具有一个水蒸汽的进气口，一个使水蒸汽与海水热交换以蒸发海水并使水蒸汽冷凝的冷凝器(15)，一个用于将海水蒸发产生的水蒸汽排出的出气口，一个与真空泵相连的抽气口(20)，一个用于接收新鲜海水的海水入口(16)，一个用于排出蒸发后的浓海水的浓海水排出口(19)和一个用于排出经冷凝器冷凝的淡水的淡水出口(18)；其中，第一个海水蒸馏室的进气口与蒸汽喷射泵相连，而其淡水出口与蒸汽锅炉相连以将其冷凝的水返回到蒸汽锅炉；其后的各海水蒸馏室的进气口则依次与其相邻的前一个海水蒸馏室的出气口相连，以使多个海水蒸馏室串联。
8.根据权利要求7所述的太阳能海水淡化设备，其特征是还包括与所述其后的各海水蒸馏室的淡水出口(18)相连以收集淡水的储罐。
9.根据权利要求1或8所述的太阳能海水淡化设备，其特征是集热装置(1)包括3个集热器(4a，4b，4c)，每个集热器包括3个集热单元(4a1、4a2，4a3)，每个集热单元包括3个集热管(7)。
全文摘要
一种太阳能海水淡化设备，为了将太阳能集热装置中的导热介质加热到所需的高温而同时保证导热介质的所需的流量，此设备包括一个用于收集太阳能以加热导热介质的高温集热装置，它具有导热介质的输入管和输出管；一个利用来自输出管的高温导热介质产生高温水蒸汽的蒸汽锅炉；和一个利用来自蒸汽锅炉的水蒸汽蒸馏海水以获得淡水的多效蒸馏海水淡化装置；其特征是高温集热装置包括多个并联在导热介质的输入管和输出管之间的集热器，每个集热器包括多个串联在导热介质的输入管和输出管之间的集热单元；每个集热单元具有多根并联的高温集热管。此设备适用于海岛、沿海缺水和苦咸水地区的水淡化处理。
文档编号C02F1/14GK1417132SQ01134409
公开日2003年5月14日 申请日期2001年10月31日 优先权日2001年10月31日
发明者怀力田, 叶东钢, 赵夔 申请人:北京华瑞能科技发展有限责任公司