专利名称：一种太阳能系统的工作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能应用系统，更准确地说，尤其涉及一种利用太阳能来发电或者蒸发海水从而获得淡水的系统，利用太阳能将海水蒸发，海水分离为由蒸汽(水)与盐，盐是副广品。
背景技术：
人类用水靠天下雨(河流、湖泊、地下水)或污水回收，但是地球上最大的水资源是海水，只是海水要除去盐分才能供人类使用，太阳能海水化淡水器的目的便是将海水中的盐分除去，盐是副产品，盐可以用于工业原料与其他。海水与污水都是不用依靠天雨的清水来源，现有技术中存在很多种的海水化淡水技术，其可以将海水变成人类的饮用水，也可以用于农业灌溉。 传统的海水化淡水方法，例如“真空蒸馏”，在低于大气压的环境中，海水沸腾的温度降低，从而可以降低温度节省能源，在2004年，多层次蒸懼法(multistage flashdistillation)是世界上最先进的蒸馏法，生产全球85%的海水化淡水。与直接蒸馏竞争的是用薄膜的方法分离水分子与盐分子，例如用植物性半渗透薄膜系统的反向渗透法，其所需要的能量比蒸馏法低，这是近年来海水化淡水成本下调的主要原因，总的而言，海水化淡水过程是一种重用能源的过程，这个工艺的成本决定于能源的成本和海水去盐技术的成本。用以上两大类技术为基础，为节省能源等设计与实验性海水化淡水的方案如下利用化石燃料与原子能发电的废能源，电厂有废能源可供淡水蒸馏用，也有电可供操作薄膜用，在石油产量丰富的中东与北非，多用这个方法解决食水短缺的问题；事实上，以沙特阿拉伯为例，生产淡水厂多是将几种技术组合在一起，如蒸馏法加薄膜法生产淡水。沙特阿拉伯的Jubail化淡水工厂，在海边建立了 200英里(320公里)输水管道，将饮用水转送到首都(Riyadh)。一般而言，将水迁升2000米(6600尺)、运输距离超过I. 600公里(990英里)，其转送的费用便相当于海水化淡水的工艺操作费用，所以地势高、离海边远的城市，利用海水化淡水的基本费用较高。根据美国的清洁水法案(clean water act),抽取海水的入口要采取一系列措施来减少海水中90%的生物如海草、鱼卵、幼鱼的死亡率，同时使用薄膜的过程会产生浓缩盐水，如果直接将其倒回海中则会造成环境的问题，解决方法是利用发电厂的冷却水将其稀释后再倒入海中。有报告称利用蒸发塘(evaporation ponds)与太阳能蒸懼(solar stills),称为综合生物结构系统(integrated biotectural system)。美国政府正在开发一个实用的太阳能海水化淡水器，但未看有进展的报告。巴沙流工艺(Passarell process),减低大气压(代替了热能)来推动蒸发性的去盐过程，巴沙流利用几种物理工艺蒸发、去薄雾、蒸汽压缩、凝结于系统内水流向等方法，以达到淡水生产。也有用低温热能去盐(lowtemperature thermal desalination 或 LTTD)在低压力的情况下，水沸腾的温度是80-100°C (46-50F)，利用海深600米(2000尺)的冷水将蒸汽冷凝成清水，日本、美国夏威夷、印度正在测试LTTD系统。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种太阳能应用系统，其可以适用于干旱的地区，该地区可以在海边或者将海水输送到该地，可以大量提供低价的家用/工业用的清水，同时，该应用系统可24小时进行发电或者进行海水的蒸发。为实现上述目的，本发明的技术方案是一种太阳能系统的工作方法，太阳能收集塔，以及将太阳能传递给收集塔的太阳能收集场，所述收集塔中装有固体盐，并设有将收集塔中热量传递出来的热量传递管道。优选的是，所述热量传递管道将热量传递至涡轮发电机发电。
优选的是，所述热量传递管道将热量传递至海水蒸馏器进行海水化淡水。优选的是，所述海水蒸馏器包括蒸汽冷却设备，包括一供蒸汽通过的内腔，以及位于内腔外侧的环形通道，所述内腔中设有多个热交换管道，热换热管道的入口和出口均设置在环形通道中，环形通道的下端设有冷水入口，其上端设有冷水出口。优选的是，所述冷却设备中的冷水来自于埋于地下的冷水储备箱，在夜间，将水自然冷却然后泵入冷水储备箱中，用于白天或夜间的蒸汽冷凝使用。优选的是，所述冷却设备中的冷水来自于蒸发冷却器。优选的是，所述冷却设备中的冷水通过压缩冷却液冷却。优选的是，优选的是，所述热量传递管道中使用水或油传递热量。优选的是，所述太阳能收集场为反光板。本发明公开的一种太阳能系统的工作方法，利用太阳能将固体盐变为熔融状态，其能保温12小时左右，可用于晚间的涡轮发电或者海水化淡水，实现了太阳能24小时的利用。同时，利用日夜温差法冷却水，可为日间提供源源不断的冷却水，可用于24不间断的海水化淡水。
图I示出了本发明所述方法的工作流程图。图2、3示出了本发明所述收集塔的工作示意图。图4示出了本发明冷却设备的结构示意图。图5示出了本发明日夜温度法的工作示意图。图6示出了本发明蒸发冷却器的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进一步说明。本发明的一种太阳能应用系统，应用到海水化淡水可以分成三个核心部分收集太阳能部分、海水蒸馏与收集淡水部分、冷凝部分。参考图1，本发明的一种太阳能应用系统，其收集太阳能100，可以将其收集在光伏板101上进行发电，也可以利用反光板102将其收集在熔盐塔103，将热能储存在盐中，或推动锅炉发电104或者进行海水化淡水105。A、收集太阳能再生能源如风能源与太阳能都存在一个最大的缺点，其不能保证24小时的连续操作，太阳能电池将大约10%或更多太阳的能量转变成电能，人类可以直接用电或将电能储存在蓄电池中，但以目前的技术来说，蓄电池的价格高，效率低，还不如在晚间由柴油发动机提供所需的电力。太阳能的热能可储存于盐中，当盐由固类变成流体(因为吸收了太阳能)后，其温度为500°C，由流体再回复至固体，其可保持较高温度约12个小时，从而可以供夜间使用，本发明的太阳能应用系统利用了盐的此物理性质。参考图2，收集太阳能分成两部分收集场和收集塔，收集场可围绕在收集塔的四 周，收集场可有两种装配方式。(I)布置太阳能电池用以发电用；(2)太阳能反光装置收集最大量的太阳能量，并将热能发射到盐塔中。太阳能反光装置例如反光板3，其分布在熔盐塔2的四周，将太阳能反射到熔盐塔2中，从而将熔盐塔2中的盐升温至熔融状态。熔盐塔可由不锈钢等本领域所熟知的材料制成。熔盐塔2的中部设有一热量传递管道，可灌注清水或油(例如润滑油)，从而将热量传递至所需之处。例如水，水在热量传递管道中，高温的熔盐升温热量传递管道中的水，其可以流向两个目的地(I)推动锅炉发电104，在晚上提供电源(2)夜间进行海水化淡水105，分离出蒸汽与盐。参考图3，在具体实施过程中，在具体地形中建一例如混凝土结构的塔架，塔顶安装由合金或不锈钢制作的熔盐塔2，在塔架的周围地面上，排列安装η个太阳光反光板，亦可以采用现有技术中所熟知的可自动跟踪太阳方位的反光板系统，使得反光板2可把不同位置的太阳光线均反射到熔盐塔2 (焦点处)，由于大面积的太阳光都聚焦几种在熔盐塔2上，可将熔盐塔2中的固体盐升温至熔融状态，约500°C。熔盐塔2中部设有热量传递管道，内通清水，清水在熔盐的作用下沸腾，产量大量的蒸汽，进入到储气罐24，当储气罐24中的蒸汽达到一定的压力时，蒸汽经蒸汽输送管25输送到汽轮机18驱动汽轮机18，从而使得汽轮机18及发电机20转动发出交流电。发电机20发出的电力经过断路器21，并由变压器22升至适当的电压并入电力网23。熔盐塔2中的热量经过热量传递管道可进入海水蒸馏器4。B、海水蒸馏与收集淡水海水蒸馏器4的热能来自能源收集塔，即熔盐塔2，可在海水蒸馏器中设置一温度感应器和重量感应器，在蒸馏的过程中，海水蒸馏器在蒸馏过程中温度降低，但水分蒸馏完毕后，蒸馏器的温度便升到500°C，此时，触动温度感应器(heat sensor)，海水会重新灌入海水蒸馏器，然后再启动蒸馏过程，或者积聚的盐已经满了，此时触动温度感觉器与重量感应器(weight sensor),使海水蒸馏器4离开操作位置，准备人工清理里面的盐，空的海水蒸馏器4入驻空位继续操作。海水蒸馏器4产生的蒸汽进入到冷却设备并收集淡水。C，冷却设备冷凝设备其实是一个热换器(heat exchanger),热交换器内注满冷水,热的蒸汽通过热变换器便冷凝成清水，并由管道带出储藏。参考图4，本发明所采用的冷却设备1，包括一供蒸汽通过的内腔11，以及位于内腔11外侧的环形通道12，所述内腔11中设有多个热交换管道15，热换热管道15的入口和出口均设置在环形通道12中，环形通道12的下端设有冷水入口 13，其上端设有冷水出口14，工作的时候，冷水经冷水入口 13进入至环形管道12中，并进入到热交换管道15中，并从冷水出口 14流出。此时，蒸汽从内腔上端设置的蒸汽入口 10进入至内腔11中，在热交换管道15的冷却作用下冷凝至液态，并从内腔下端设置的冷凝水出口 16流出，并储存。冷水的储备冷水储备箱是用水泥或陶瓷制成的水箱，水箱的容量决定于当地日夜温差等因素，水箱埋在地下2英尺处，日间或夜间制冷手段有三，都是利用热转变的办法提供足够的冷水储备。I、日夜温度法在干旱的地方，日夜温差比较大，用夜间较低的温度与热转换器(heat exchanger ),便可提供足够的冷水储备。参考图5，将冷水储备箱30埋与地下2英尺处，在干旱的地区，例如白天50°C，晚 间为15°C，在夜间，将水自然冷却至15°C左右，然后泵入冷水储备箱中使用，可用于白天或夜间的蒸汽冷凝使用。或者是在夜间的时候，将冷水储备箱30中的水泵(通过水泵32)入到地面上的水池31，待自然冷却后再泵入冷水储备箱30中。2.蒸发冷却器(cooling tower):在蒸发水的过程中，每蒸发1%的水,水温可下降6 0C，水在蒸发冷却器中喷出水花，通过流动空气而引起冷却。参考图6，本发明所采用的蒸发冷却器，在其侧壁上设有空气入口 42，顶部设有风机43，风机43在转动的时候，从空气入口 42吸入空气，在蒸发冷却器中产生上升的冷气流，流经的水喷出水花或者将其雾化，在上流冷气流的作用下被降温。这属于现有的技术，在此不再具体说明。3.压缩冷却液这个办法用于家电，中央冷气系统，冷藏库等。如前所述，太阳能海水化淡水系统是24小时不停操作运转的，因为收集太阳能时蓄热的作用，所以能24小时提供热能与电能，海水蒸馏，收集淡水与冷水储备的装置，所需热能与电热都是由自己的系统提供，不需外求。本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加对于本领域的一般技术人员来说是显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加都落在了本发明权利要求的保护范围中。相似的编号通篇指代相似的元件。为清晰起见，在附图中可能有将某些线、层、元件、部件或特征放大的情况。本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。还须明确的是，除在本文中有明确的定义外，诸如字典中通常定义的术语应该解释为在本说明书以及相关技术的语境中可具有一致的意思，而不应解释的理想化或过分形式化。公知的功能或结构处于简要和清楚地考虑或不再赘述。
权利要求
1.一种太阳能系统的工作方法，其特征在于太阳能收集塔，以及将太阳能传递给收集塔的太阳能收集场，所述收集塔中装有固体盐，并设有将收集塔中热量传递出来的热量传递管道。
2.根据权利要求I所述的工作方法，其特征在于所述热量传递管道将热量传递至涡轮发电机发电。
3.根据权利要求I所述的工作方法，其特征在于所述热量传递管道将热量传递至海水蒸馏器进行海水化淡水。
4.根据权利要求3所述的工作方法，其特征在于所述海水蒸馏器包括蒸汽冷却设备，包括一供蒸汽通过的内腔，以及位于内腔外侧的环形通道，所述内腔中设有多个热交换管道，热换热管道的入口和出口均设置在环形通道中，环形通道的下端设有冷水入口，其上端设有冷水出口。
5.根据权利要求4所述的工作方法，其特征在于所述冷却设备中的冷水来自于埋于地下的冷水储备箱，在夜间，将水自然冷却然后泵入冷水储备箱中，用于白天或夜间的蒸汽冷凝使用。
6.根据权利要求4所述的工作方法，其特征在于所述冷却设备中的冷水来自于蒸发冷却器。
7.根据权利要求4所述的工作方法，其特征在于所述冷却设备中的冷水通过压缩冷却液冷却。
8.根据权利要求I所述的工作方法，其特征在于所述热量传递管道中使用水或油传递热量。
9.根据权利要求I所述的工作方法，其特征在于所述太阳能收集场为反光板。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能系统的工作方法，太阳能收集塔，以及将太阳能传递给收集塔的太阳能收集场，所述收集塔中装有固体盐，并设有将收集塔中热量传递出来的热量传递管道。优选的是，所述热量传递管道将热量传递至涡轮发电机发电。优选的是，所述热量传递管道将热量传递至海水蒸馏器进行海水化淡水。本发明公开的一种太阳能系统的工作方法，利用太阳能将固体盐变为熔融状态，其能保温12小时左右，可用于晚间的涡轮发电或者海水化淡水，实现了太阳能24小时的利用。同时，利用日夜温差法冷却水，可为日间提供源源不断的冷却水，可用于24不间断的海水化淡水。
文档编号C02F103/08GK102942233SQ201210444138
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者龚肇康 申请人:龚肇康