专利名称：一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械领域，具体涉及一种海水淡化装置。
技术背景随着社会的高速发展和人口的急剧增加，淡水资源短缺问题已经引起世界各国的普遍重视，淡水资源危机的加剧使海水淡化技术得到迅速发展。现阶段世界上实现装机应用的海水淡化方法主要分为两大类一是热处理过程，主要包括多级闪蒸(MSF)、多效蒸发 (MED) ;二是膜处理过程，如电渗析(ED)和反渗透(SWRO)。但是这两种方法都是以消耗电能或大量的燃料为代价的，而且在高温下海水会对设备进行腐蚀，也对材料提出了更高的要求。然而，随着能源的日益短缺，则会导致用这两种方法制备的淡水成本居高不下
实用新型内容
针对热处理海水淡化和膜处理海水淡化处理技术存在的能源消耗问题和设备材料的腐蚀问题，本实用新型的目的是提供一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置，对原水水质要求不高，对驱动热源温度要求低，能提高系统的能源利用的效率和循环吸附量，增加淡水产率，并减少海水对设备的腐蚀。本实用新型是通过以下技术方案予以实现的一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置，包括用于去除不凝气体的海水脱气装置、冷却系统、热水系统、冷凝器、蒸发器、用于控制通闭的气阀、用于控制通闭的水路阀门、海水箱、淡水收集箱、用于控制所有气阀及水路阀门通闭的控制系统、用于连通的连接管，用于安装在连接管的驱动水泵，海水通过海水脱气装置，能有效地减少了海水中的不凝气体，能较好地保持海水的真空度，从而使得整个系统稳定进行。所述冷却系统包括冷却水箱、冷却塔，所述冷却水箱及冷却塔相连通。所述热水系统包括太阳能集热器、热水箱，两者相连通，通过太阳能集热器作为热水系统的驱动热源，不仅不仅可以节约能源，而且可以应用到电力短缺的海岛上。所述海水箱、海水脱气装置、蒸发器三者相连通，所述蒸发器内设喷雾嘴，所述喷雾嘴与蒸发器循环连通，所述蒸发器外接有出水管道；经过海水脱气装置的海水，通过低压喷雾嘴形成水雾，喷洒在蒸发器内，形成水蒸气，这样更有利于海水的蒸发，而剩余未形成水蒸气的海水就会停留在蒸发器内，继而通过循环水泵循环流通到喷雾嘴，并形成水雾，喷洒在蒸发器内，形成水蒸气，结束后，海水通过出水管道排出，减少海水对蒸发器的腐蚀，而对于整个装置来说，海水仅在蒸发器停留，也最大限度地减少了海水对整个装置的腐蚀程度。所述冷凝器与淡水收集箱相连通；通过冷凝器冷凝以后的水蒸气，形成淡水，并收集在淡水收集箱内。还包括两个以上的吸附循环系统、回热循环系统，所述吸附循环系统包括密闭壳体、吸附床、输水管道，所述输水管道通过连接管分别与冷却系统及热水系统相循环连通，并在连接管上设有用于控制通闭的水路阀门，所述吸附床与输水管道置于密闭壳体，密闭壳体通过连接管分别与冷凝器及蒸发器相连通，并在连接管上设有用于控制通闭的气阀；蒸发器中形成的水蒸气通过连接管通到吸附床，而冷却系统的冷却水通过输水管道，降低了密闭壳体的温度，从而使得吸附床处在低温环境，一方面能增大吸附床的吸附量，另一方面，冷却水能带走吸附时所产生的热量，也能增大吸附床的吸附量。所述两个吸附循环系统之间通过连接管相连通，并在连接管上设有用于控制通闭的气阀；两吸附循环系统中的两吸附床的吸附过程及脱附过程交替进行，因此，一个吸附过程及脱附过程刚结束后，两吸附循环系统中的两密闭壳体会产出一个气压差，且脱附过程刚结束的密闭壳体的气压要高于吸附过程刚结束的密闭壳体的气压，在两吸附循环系统相连接有连接管，此时通过打开连接管的气阀，使得高气压密闭壳体内的水蒸气进入低气压密闭壳体内，从而增大了低气压密闭壳体内吸附床的吸附量，此过程为回质循环。所述回热循环系统包括各输水管道、冷却系统、连接管，所述各输水管道与冷却系统通过连接管相连通，并在连接管上设有用于控制通闭的水路阀门；两吸附循环系统中的两吸附床的吸附过程及脱附过程交替进行，因此，一个吸附过程及脱附过程刚结束后，两吸附循环系统中的两密闭壳体会产出一个温度差，脱附过程刚结束的密闭壳体处于较高温度，吸附过程刚结束的密闭壳体处于较低温度，此时，将两吸附循环系统中的输水管道与冷却系统相连接，冷却水通入两吸附循环系统中的输水管道，一方面能降低脱附过程刚结束的密闭壳体的温度，另一方面能提高吸附过程刚结束的密闭壳体的温度，此过程为回热循环。所述所有气阀及水路阀门与控制系统相连接；而冷却系统与输水管道之间的连接管上的水路阀门、热水系统与输水管道之间的连接管上的水路阀门、密闭壳体与冷凝器之间的连接管上的气阀、密闭壳体与蒸发器之间的连接管上的气阀均通过控制系统来控制，从而使得两吸附循环系统中的两吸附床的吸附过程及脱附过程交替有序进行。所述冷凝器的循环水管与冷却系统相循环连通；水蒸气进入冷凝器后，通过冷凝形成淡水，而冷凝器中循环水管与冷却系统相连接，冷却水通过循环水管进入冷凝器，并冷却淡水，形成冷冻水，实现了同时制取淡水及冷冻水的目的。所述冷凝器与蒸发器之间设循环管道，循环管道设在冷凝器及蒸发器内，水蒸气进入冷凝器，并在冷凝器冷凝的过程中会产生大量冷凝热，而在冷凝器中的循环管道能带走所产生的冷凝热，热量通过循环管道进入蒸发器，一方面，降低了冷凝器的温度，提高冷凝速度，提高淡水产水率，另一方面提高蒸发器的温度，加快海水蒸发的速度，提高蒸发的效率。所述吸附床制造材料为硅胶，选用硅胶做吸附剂，无毒无害，也不会排放出对环境有害的气体，符合环保要求。所述驱动水泵均安装在连接管上，并与控制系统相连接，驱动水泵作为驱动电源，功率小，使得整个装置运行平稳，安静。本实用新型在海水通过海水脱气装置，进入低压蒸发器，形成水蒸气，水蒸气进入吸附及脱附的循环系统，最后进入冷凝器，得到淡水的一系列过程中，运用了两个以上的吸附循环系统，通过平衡吸附及脱附过程中产生的气压差及温度差，提高水蒸气在吸附床中的吸附量及脱附量，从而提高淡水产出率；同时，热水系统运用太阳能做热源，节约了能源。
图I是实施例I的结构示意图；图2是实施例2的结构示意图；图3是本实用新型的控制系统的原理结构图。其中，I、海水脱气装置；2、冷却系统；21、冷却水箱；22、冷却塔；3、热水系统；31、太阳能集热器；32、热水箱；4、冷凝器；41、循环管道；41’、循环水管；5、蒸发器；51、喷雾嘴；52、出水管道；53、循环管道；6、气阀；61、气阀；62、气阀；63、气阀；64、气阀；65、气阀；7、水路阀门；71、水路阀门；72、水路阀门；73、水路阀门；74、水路阀门；75、水路阀门；76、水路阀门；77、水路阀门；78、水路阀门；79、水路阀门；710、水路阀门；711、水路阀门；712、水路阀门；713、水路阀门；714、水路阀门；715、水路阀门；716、水路阀门；717、水路阀门；718、水路阀门；719、水路阀门；720、水路阀门；721、水路阀门；8、海水箱；9、淡水收集箱；11、连接管；12、驱动水泵；121、驱动水泵；122、驱动水泵；123、驱动水泵；124、驱动水泵；125、驱动水泵；126、驱动水泵；127、驱动水泵；128、驱动水泵；129、驱动水泵；13' A、吸附循环系统；131' A、密闭壳体；132' A、吸附床；133' A、输水管道；13B、吸附循环系统；131B、密闭壳体；132B、吸附床；133B、输水管道。
具体实施方式
以下是对本实用新型的进一步说明，而不是对本实用新型的限制。实施例I :如图I所示，本实用新型的一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置，包括用于去除不凝气体的海水脱气装置I、冷却系统2、热水系统3、冷凝器4、蒸发器5、用于控制通闭的气阀6、用于控制通闭的水路阀门7、海水箱8、淡水收集箱9、用于控制所有气阀及水路阀门通闭的控制系统、用于连通的连接管11，用于安装在连接管的驱动水泵12，海水通过海水脱气装置1，能有效地减少了海水中的不凝气体，能较好地保持海水的真空度，从而使得整个系统稳定进行；所述冷却系统2包括冷却水箱21，冷却塔22，所述冷却水箱21与冷却塔22通过连接管11相连通，并在冷却水箱21与冷却塔22之间的连接管11及冷却塔22的输出的连接管11上分别设有驱动水泵(125，126)；所述热水系统3包括太阳能集热器31，热水箱32，两者通过连接管11相连通，并在连接管11上设有水路阀门(711，712)及驱动水泵(123，124)，所述热水箱32通过太阳能集热器31作为热水系统的驱动热源供应热水，不仅不仅可以节约能源，而且可以应用到电力短缺的海岛上；所述海水箱8、海水脱气装置I、蒸发器5三者相连通，所述蒸发器5内设喷雾嘴51，所述通过连接管11喷雾嘴51与蒸发器5循环连通，并在连接管11上设有水路阀门714及驱动水泵122，所述蒸发器5外接有出水管道52，出水管道52上设有水路阀门715 ;经过海水脱气装置I的海水，通过低压喷雾嘴51形成水雾，喷洒在蒸发器5内，形成水蒸气，这样更有利于海水的蒸发，而剩余未形成水蒸气的海水就会停留在蒸发器5内，继而通过驱动水泵122循环流通到喷雾嘴51，并形成水雾，喷洒在蒸发器5内，形成水蒸气，结束后，海水通过出水管道52排出，减少海水对蒸发器5的腐蚀，而对于整个装置来说，海水仅在蒸发器5停留，也最大限度地减少了海水对整个装置的腐蚀程度；所述冷凝器4与淡水收集箱9通过连接管11相连通，并在连接管11设有驱动水 泵127及水路阀门718 ;通过冷凝器4冷凝以后的水蒸气，形成淡水，并收集在淡水收集箱9内；还包括A吸附循环系统13'及B吸附循环系统13，回热循环系统，所述A吸附循环系统13'包括A密闭壳体13Γ，A吸附床132'，A输水管道133'，所述A输水管道133'通过连接管11分别与冷却系统2及热水系统3相循环连通，在A输水管道133'与热水系统3之间的连接管11上设有水路阀门(73，77)，在A输水管道133 ^与冷却系统2之间的连接管11上设有水路阀门(74，78)，所述A吸附床132 ^与A输水管道133'置于A密闭壳体131'，々密闭壳体131'通过连接管11分别与冷凝器4及蒸发器5相连通，在连接管11上设有气阀￠2,64)；所述B吸附循环系统13包括B密闭壳体131，B吸附床132，B输水管道133，所述B输水管道133通过连接管11分别与冷却系统2及热水系统3相循环连通，在B输水管道133与热水系统3之间的连接管11上设有水路阀门(72，76)，在B输水管道133与冷却系统2之间的连接管11上设有水路阀门(75，71)，所述B吸附床132与B输水管道133置于B密闭壳体131，B密闭壳体131通过连接管11分别与冷凝器4及蒸发器5相连通，在连接管11上设有气阀(61，63)；B吸附循环系统13在吸附过程中，B蒸发器5中形成的水蒸气通过连接管11通到B吸附床132，而冷却系统2的冷却水通过B输水管道133，降低了 B密闭壳体131的温度，从而使得B吸附床132处在低温环境，一方面能增大B吸附床132的吸附量，另一方面，冷却水能带走吸附时所产生的热量，也能增大B吸附床132的吸附量，A吸附循环系统13的吸附过程同上；A吸附循环系统13'及B吸附循环系统13之间通过连接管11相连通，并在连接管11上设有用于控制通闭的气阀65;两吸附循环系统(13，13’)中的两吸附床(132，132’)的吸附过程及脱附过程交替进行，因此，一个吸附过程及脱附过程刚结束后，两吸附循环系统(13，13’)中的两密闭壳体(131，131’)会产出一个气压差，且脱附过程刚结束的密闭壳体的气压要高于吸附过程刚结束的密闭壳体的气压，在两吸附循环系统(131，131’ )相连接有连接管11，此时通过打开连接管11的气阀65，使得高气压密闭壳体内的水蒸气进入低气压密闭壳体内，从而增大了低气压密闭壳体内吸附床的吸附量，此过程为回质循环；所述回热循环系统为A输水管道133’、B输水管道133与冷却系统2通过连接管11相连通，并在连接管11上设有用于控制通闭的水路阀门717，两吸附循环系统(13，13’)中的两吸附床(132，132’ )的吸附过程及脱附过程交替进行，因此，一个吸附过程及脱附过程刚结束后，两吸附循环系统(13，13’ )中的两密闭壳体(131，131’ )会产出一个温度差，脱附过程刚结束的密闭壳体处于较高温度，吸附过程刚结束的密闭壳体处于较低温度，此时，将两吸附循环系统(13，13’ )中的A输水管道133’、B输水管道133与冷却系统2相连通，冷却水通入两吸附循环系统(13，13’)中的A输水管道133’、B输水管道133，一方面能降低脱附过程刚结束的密闭壳体的温度，另一方面能提高吸附过程刚结束的密闭壳体的温度，此过程为回热循环；所述所有气阀6及水路阀门7与控制系统相连接；通过控制系统来控制所有气阀6及水路阀门7的开关，从而使得两吸附循环系统(13，13’ )中的两吸附床(132，132’ )的吸附过程及脱附过程交替有序进行；所述冷凝器4与蒸发器5之间设循环管道41，循环管道41设在冷凝器4及蒸发器5内，所述循环管道41上设有水路阀门716及驱动水泵128 ;水蒸气进入冷凝器4，并在冷凝器4冷凝的过程中会产生大量冷凝热，而在冷凝器4中的循环管道41能带走所产生的冷凝热，热量通过循环管道41进入蒸发器5，一方面，降低了冷凝器4的温度，提高冷凝速度，提高淡水产水率，另一方面提高蒸发器5的温度，加快海水蒸发的速度，提高蒸发的效率； 而蒸发器5内自设循环管道53，并在循环水管53上设有水路阀门(720，721)，及驱动水泵129 ；所述两吸附床(132，132’ )制造材料为硅胶，选用硅胶做吸附剂，无毒无害，也不会排放出对环境有害的气体，符合环保要求；所述驱动水泵12均安装在连接管11上，并与控制系统相连接，驱动水泵12作为驱动电源，功率小，使得整个装置运行平稳，安静；实施例2 如图2所示，实施例2的结构同实施例I 一样，增加了制取冷冻水的部分，此部分如下所述冷凝器4的循环水管41’与冷却系统2通过连接管11相循环连通，并在连接管11上设有水路阀门719，水蒸气进入冷凝器4后，通过冷凝形成淡水，而冷凝器4中循环水管41’与冷却系统2相连接，冷却水通过循环水管41’进入冷凝器4，并冷却淡水，形成冷冻水，实现了同时制取淡水及冷冻水的目的。如图I所示，实施例I仅制取淡水的过程如下(I)海水通过海水脱气装置I除去不凝性气体，打开水路阀门713，海水进入蒸发器5中，海水是以150kp-200kp的压力经过喷雾嘴51喷到蒸发器5 (lkp_3kp)中的。(2)A吸附床133’吸附，B吸附床133脱附，打开水路阀门71、74、75、78、711、712、713、714、716、718打开气阀61、64，A吸附床133’吸附蒸发器5中海水蒸发出的水蒸气，并向A吸附床133’通入冷却水以带走吸附过程所产生的吸附热；向B吸附床133通入太阳能集热器31产生的热水，解析出硅胶B吸附床133的水蒸气，B吸附床133和冷凝器4连接，使得解析出的水蒸气在冷凝器4中冷凝得到淡水。(3) A吸附床133’吸附，B吸附床133脱附刚结束后，进入回质循环即B吸附床133水蒸气进入A吸附床133’，打开A吸附床133’，B吸附床133之间的气阀65，此时刚脱附结束的B吸附床133的压力要高于刚吸附结束的A吸附床133’，打开气阀65之后B吸附床133中未进入冷凝器4的一部分水蒸气便被A吸附床133’吸附，增加了系统的循环吸附量。(4)同时，当A吸附床133’吸附，B吸附床133脱附结束之后，B吸附床133处于较高的温度，A吸附床133’处于较低的温度，打开水路阀门717、73、75，并关闭所有其他的水路阀门及气阀，进入回热循环即B吸附床133热量进入A吸附床133’，这个阶段停止热水的供应，打开水路阀门73、717、75，使得冷却水先经过B吸附床133再经过A吸附床133’，这样既冷却了 B吸附床133，又预热了 A吸附床133’。(5)A吸附床133’脱附，B吸附床133吸附，此步骤类似于步骤(2)，打开水路阀门72、73、76、77、711、712、713、714、716，打开气阀62、63，B吸附床133吸附蒸发器5中海水蒸发出的水蒸气，并向B吸附床133通入冷却水以带走吸附过程所产生的吸附热。向A吸附床133’通入太阳能集热器31产生的热水，解析出硅胶A吸附床133’的水蒸气，A吸附床133’和冷凝器4连接，使得解析出的水蒸气在冷凝器4中冷凝得到淡水。(6)打开气阀65，A吸附床133’，B吸附床133两床进入回质循环，A吸附床133’水蒸气进入B吸附床133。(7)打开水路阀门73、717、75，A吸附床133’，B吸附床133两床进入回热循环，A·吸附床133’热量进入B吸附床133，此步骤类似于步骤(4)。(8)在蒸发器5中，蒸发后的海水通过水路阀门715排出。如图2所示，实施例2制取淡水及冷冻水的过程如下实施例2的操作方法与实施例I相似，在其基础上，打开打开水路阀门719，720，721，从而使得冷却系统3与冷凝器4相连通，从而制取冷冻水。
权利要求1.一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置，包括用于去除不凝气体的海水脱气装置(I)、冷却系统(2)、热水系统(3)、冷凝器(4)、蒸发器(5)、气阀(6)、水路阀门(7)、海水箱(8)、淡水收集箱(9)、控制系统、连接管(11)、用于安装在连接管的驱动水泵(12)，其特征在于， 所述冷却系统(2)包括冷却水箱(21)、冷却塔(22)，所述冷却水箱(21)及冷却塔(22)相连通； 所述热水系统(3)包括太阳能集热器(31)、热水箱(32)，两者循环连通； 所述海水箱(8)、海水脱气装置(I)、蒸发器(5)三者相连通，所述蒸发器(5)内设喷雾嘴(51)，所述喷雾嘴(51)与蒸发器(5)循环连通，所述蒸发器(5)外接有出水管道(52)； 所述冷凝器(4)与淡水收集箱(9)相连通； 还包括两个以上的吸附循环系统、回热循环系统， 所述吸附循环系统包括密闭壳体(131)、吸附床(132)、输水管道(133)，所述输水管道(133)通过连接管(11)分别与冷却系统(2)及热水系统(3)相循环连通，并在连接管(11)上设有用于控制通闭的水路阀门(7)，所述吸附床(132)与输水管道(133)置于密闭壳体(131)，密闭壳体(131)通过连接管(11)分别与冷凝器(4)及蒸发器(5)相连通，并在连接管(11)上设有用于控制通闭的气阀(6)； 所述两个吸附循环系统之间通过连接管(11)相连通，并在连接管(11)上设有用于控制通闭的气阀(6)； 所述回热循环系统包括各输水管道(133)、冷却系统(2)、连接管(11)，所述各输水管道(133)与冷却系统(2)通过连接管(11)相连通，并在连接管(11)上设有用于控制通闭的水路阀门⑵； 所述所有气阀(6)及水路阀门(7)与控制系统相连接。
2.根据权利要求I所述的一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置，其特征在于，所述冷凝器(4)的循环管道(41)与冷却系统(2)相循环连通。
3.根据权利要求I所述的一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置，其特征在于，所述冷凝器(4)与蒸发器(5)之间设循环水管(41')，循环水管(41')设在冷凝器(4)及蒸发器(5)内。
4.根据权利要求I所述的一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置，其特征在于，所述吸附床(132)制造材料为硅胶。
5.根据权利要求I所述的一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置，其特征在于，所述驱动水泵(12)均安装在连接管(11)上，并与控制系统相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置，热水系统包括太阳能集热器，热水箱，两者循环连通；海水箱、海水脱气装置、蒸发器三者连通，蒸发器内设喷雾嘴，喷雾嘴与蒸发器循环连通，蒸发器外接有出水管道；冷凝器与淡水收集箱连通；还包括两个以上的吸附循环系统，回热循环系统，吸附循环系统包括密闭壳体，吸附床，输水管道，输水管道分别与冷却系统及热水系统循环连通，吸附床与输水管道置于密闭壳体，密闭壳体分别与冷凝器及蒸发器连通；两个吸附循环系统之间连通，在连接管上设气阀；回热循环系统为各输水管道与冷却系统连通；所有气阀及水路阀门与控制系统连接，从而能提高能源利用的效率，并减少海水对设备的腐蚀。
文档编号C02F1/14GK202430029SQ20112038100
公开日2012年9月12日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者卜宪标, 王令宝, 马伟斌 申请人:中国科学院广州能源研究所