专利名称：深层低温海水冷却降压海水淡化法及其装置的制作方法
深层低温海水冷却降压海水淡化法及其装置发明领域本发明涉及一种蒸馏法海水淡化技术，同时提供了该方法所使用的装置。
技术背景淡水资源紧张是全世界面临的严重问题之一，海水淡化是解决这一问题的根 本途径。目前应用较多的蒸馏法，需要用电能或燃料进行蒸馏，这样蒸馏取得 淡水的成本高。天津海水淡化与综合利用研究所设计的低温蒸馏海水淡化设备， 它是利用电厂、化工厂的低品位余热或电能生产蒸馏水，这种技术的应用有很 大的局限性，意味者大多数城市需要用电能进行海水淡化，同时还存在着淡化 成本高的问题。发明内容本发明的目的是提供一种能够减少能源消耗、降低淡化成本的方法。表层海水与深层海水存在一个较大的温度差。在100多米深的水面下，海水温度常年稳定在rc 4°c，而在温带和热带海域，夏季表层海水的水温一般是2(TC 30。C，经过太阳能加热后，水温还可以进一步提高到5(TC 70。C。本方法 利用这个温度差进行海水淡化，原理如下一方面，利用太阳能或其它方式加热表层海水，进一步提高其温度；另一方 面，使用温度较低的深层海水冷却水蒸汽，使其凝结，得到淡水。同时，根据 饱和水汽压随着温度的降低而降低的原理，气压会降低。又根据气压越低，沸 点越低的原理，海水的沸点会随之降低。海水在低温下沸腾，所产生的蒸汽经 过低温深层海水冷凝后，可以再次产生淡水和低气压，这个过程可以循环进行，淡水随之源源不断地生产出来。上述方法中，低气压是保证海水在较低温度下沸腾的关键，而深层的低温海 水又是降低气压的关键，气压是通过低温深层海水对水蒸汽的冷凝而降低的， 深层海水的温度很低，可以大幅度降低气压，这能有效降低海水的沸点。为实现上述过程，本发明提供一套装置，它包括一个用于收集太阳能以加热导热介质的装置，它包括一条导热介质的输入管 和一条导热介质的输出管。一个用于抽取深层低温海水的装置，它包括一台抽水设备和一条隔热管道。 隔热管道的一端稍高于海面，另一端位于海面以下百米深的海水中，只要在管 道的上端抽水，深层海水就会在水压的作用下，沿着管道，源源不断地上升到 海面上，所以深层海水并不需要从深海中抽取，在海面上抽水即可。这样可以 节约电力，因为在海面上抽水，消耗的电能很少。本发明的核心装置是蒸发室/凝结室，蒸发室体积较小，位于凝结室的下面， 高温表层海水在此蒸发成水蒸气；凝结室是密闭的，体积较大，在蒸发室的上 面，水蒸气在此冷却凝结为淡水。两者之间有阀门，水蒸气通过阀门可以从蒸 发室进入凝结室。蒸发室内部有加热管道，加热管道连接太阳能集热装置，可 以加热蒸发室中的海水，蒸发室是隔热的，蒸发室还有一个表层海水入口和一 个高浓度海水出口；凝结室内部所有部件均是由对水不浸润的材料制成，这种 材料使冷凝水能尽快汇集到凝结室的底部并流出，从而避免影响导热效果。凝 结室内表面是光滑的，凝结室中有一个可以上下运动的活塞，当活塞上下运动 时，可以改变凝结室的气压大小，当蒸发室的海水温度较低时，可以向上驱动 活塞，降低气压，使海水沸腾。活塞向下运动，还可以把附着在凝结室内壁上 的细小水珠汇集到凝结室的底部。活塞还可以排出凝结室中的空气。凝结室铺设冷却管道，低温海水流经管道时，可以冷却凝结室中的蒸汽。凝结室还有一 个淡水出口和一个空气出口 。设备运行时，首先将表层海水注入蒸发室，然后排出凝结室中的空气，将活 塞移动到凝结室的最下端，再将太阳能集热装置中的高温导热介质注入加热管 道，加热海水，然后活塞向上运动，降低气压，使海水沸腾，当活塞运动到达 凝结室最上端时，凝结室中充满了蒸汽，再将低温海水注入冷却管道，冷却蒸 汽，使之凝结，获得淡水并降低气压，淡水沿着不不浸润的内壁，汇集到凝结 室的下端并流出。在凝结室的低气压条件下，蒸发室中的海水经加热后会再次 沸腾。上述过程不断循环，即可源源不断地生产出淡水。工作时，为了不影响 降气压的效果，凝结室中的空气应尽量排出。上述方法通过采取冷凝降压措施，降低了海水的沸点，使其在远远低于100t:的温度下沸腾，因此大大减少了能源消耗，降低了成本。有较强的商业价值， 适合大规模的推广应用。下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
附图是蒸发室/凝结室的剖面图实施方式本装置包括一个常见的太阳能热水器，它包括一条导热介质的输入管和一条导热介质的 输出管。一个用于从深海抽取低温海水的装置，它包括一台抽水机和一条隔热管道。低温海水从海面下100米深的地方获取。一个密闭的圆柱形容器，其内部按照10: l的比例分成上下两部分。下面部 分是蒸发室l，蒸发室内部铺有隔热材料，上面部分是凝结室2。两部分通过阀 门3相连通，蒸汽可以通过阀门3从蒸发室进入凝结室。蒸发室内部有加热管 道6，蒸发室的上端还有一个表层海水入口 10，下端有一个高浓度海水出口 11; 凝结室中有一个可以上下运动的活塞5，活塞上有阀门4。围绕凝结室的外表面 铺设冷却管道7，低温海水流经管道时，可以冷却凝结室中的蒸汽，凝结室的最 下端有一个淡水出口9，最上端有一个空气出口8。凝结室还有一个驱动活塞运 动的电机(图中未画出)。设备运行时，首先将表层海水注入蒸发室，排出凝结室中的空气，将活塞5 移动到凝结室的最下端，关闭阀门3、阀门4、海水出口ll、淡水出口9，打开 空气出口8。然后将太阳能热水器中的热水注入加热管道6，加热海水，当海水 的温度接近沸点时，打开阀门3，通过活塞5的向上运动，降低气压，降低海水 的沸点并使之沸腾，水蒸气从阀门3进入凝结室，当活塞5运动到达凝结室最 上端时，凝结室中充满了蒸汽，此时关闭阀门3，停止沸腾。再将低温海水注入 冷却管道7，冷却蒸汽，使之凝结，获得淡水并降低气压，淡水沿着不浸润的内 壁，汇集到凝结室的下端，通过淡水出口 9流出。海水经加热后，在低气压下 再次沸腾。上述过程不断循环进行，淡水不断地产生出来。 一段时间后，蒸发 室中的海水含盐度升得较高时，打开海水出口 11，排出蒸发室中的高浓度海水， 换成新鲜海水；当凝结室内壁上附着有较多细小水珠时，活塞5向下运动，使 水珠汇集到凝结室的底部；当凝结室中的空气较多时，打开空气出口8，活塞5 向上运动，排出空气；当凝结室的气压不够低时，启动电机，驱动活塞向上运 动，降低气压。虽然上面结合附图对本发明的一个示例性实施例作了具体说明，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，可以根据具体的使用环境 和技术要求对该实施例做各种改进，例如为了提高热能利用率，可以首先将表 层海水注入冷却管道对蒸汽预冷却，这样既可以冷却蒸汽，又可以提高表层海 水的温度，然后再将深层低温海水注入管道进一步冷却水蒸气；还可以把多级 蒸发室/凝结室串联，用上一级排出的高温海水加热下一级的低温表层海水，这 样可以提高热能的利用率；还可以使用热泵加热表层海水，或联合使用热泵和 太阳能。
权利要求
1.一种海水淡化法，通过加热海水，同时降低气压来降低海水沸点，使海水在低温下沸腾，然后冷却水蒸汽，使之凝结，从而得到淡水，其特征是利用深层低温海水冷凝水蒸汽。
2. 根据权利要求1所述的海水淡化法，其特征是通过使水蒸汽冷凝来降低气压。
3. 根据权利要求1所述的海水淡化法设计的一种海水淡化装置，包括一个凝结 室，水蒸气在其中凝结为淡水，其特征是凝结室是密闭的，并且有冷却装置; 凝结室中排出了空气，只有水蒸气。
4. 根据权利要求2所述的海水淡化装置，其特征是凝结室内部的所有部件均采 用对水不浸润的材料制成。
全文摘要
涉及一种海水淡化方法，利用表层海水和深层海水的温度差促使海水蒸发和水蒸气凝结。基本原理是利用太阳能加热表层海水，并通过降低气压，使海水在较低的温度下沸腾。再将蒸汽注入到一个密闭容器中，经过低温深层海水冷却后，凝结为淡水。在水蒸气大量凝结的同时，密闭容器中的气压降低，低气压又有利于海水的再次沸腾，这个过程可以循环进行，淡水随之源源不断地生产出来。这种方法的优点是在低气压条件下，海水可以在较低的温度下沸腾，因此消耗的能源少，成本低，适合于大规模生产，具有很大的商业价值。
文档编号C02F103/08GK101249989SQ200810065079
公开日2008年8月27日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者胡世曦 申请人:胡世曦