一种风力驱动式盐田卤水蒸发系统及方法与流程

本发明涉及一种盐田卤水蒸发系统，尤其涉及一种风力驱动式盐田卤水蒸发系统及方法，属于蒸发技术领域。

背景技术：

盐田制盐是通过海水或盐湖卤水在大片平坦的滩涂上经过自然蒸发去除卤水中的水分，并实现盐分结晶的工艺过程。盐田是我国化工原料和食品原料来源之一，目前，常规的盐田卤水蒸发均采用被动式蒸发方式，即卤水蒸发完全取决于日照强度、日晒时长、环境温度等自然条件，其蒸发速率较慢，所需的盐田面积大，晒盐时间长，严重制约着制盐企业的产能提升。因此，改变盐田传统晒盐方式，提升盐田的产盐效率具有重要的现实意义。

风能是一种清洁能源，我国风能资源丰富，沿海地区风能密度达200w/m²，全年3.5m/s以上的风速累计时长达7000～8000h；而在盐湖资源丰富的青藏地区，其有效风能密度在150w/m²以上，全年3.5m/s以上的风速累计时长达4000h以上。如将沿海或盐湖周边的风能资源加以合理利用，并用于强化盐田卤水蒸发，对缓解制盐企业卤水供求矛盾，提升制盐企业产能及效益具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种风力驱动式盐田卤水蒸发系统及方法。

一种风力驱动式盐田卤水蒸发系统及方法，其特征在于：系统包括风机叶片，风机轴，第一锥形齿轮，塔架，传动轴，止推轴承，支撑杆，第二锥形齿轮，上轴承，下轴承，第三锥形齿轮，第四锥形齿轮，离合器，变速齿轮箱，压缩机，排气管，曝气管，进气管，进气管过滤器。

所述风机叶片安装于风机轴的一端，风机轴的另外一端安装第一锥形齿轮；所述塔架为中空锥筒式结构，风机叶片及风机传动轴安装于塔架顶部。所述传动轴沿着塔架中心轴线方向内置于塔架内部，传动轴上端安装第二锥形齿轮，传动轴下端安装第三锥形齿轮；所述上轴承与传动轴同轴安装，并固定在塔架的上部位置，所述下轴承与传动轴同轴安装，并固定在塔架的下部位置。所述支撑杆与传动轴同轴安装，支撑杆的上端安装止推轴承，止推轴承的上端面与第三锥形齿轮的端面相接触；所述第四锥形齿轮与变速齿轮箱的低转速轴相连，所述变速齿轮箱的低转速轴上设置有离合器；变速齿轮箱的高转速轴与压缩机的驱动轴相连；所述压缩机设有进气管与排气管，在所述进气管上安装进气过滤器。压缩机的排气管与所述曝气管相连；所述曝气管置于盐田卤水内。

所述第一锥形齿轮与第二锥形齿轮垂直方向啮合运行；所述第三锥形齿轮与第四锥形齿轮垂直方向啮合运行。

所述风机叶片为双叶式、三叶式、多叶式或螺带式叶片；

所述压缩机为罗茨式、螺杆式或离心式压缩机；

所述曝气管为多路并联管路组成的气体分配管组；

所述进气管过滤器为金属丝网结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明所述的一种风力驱动式盐田卤水蒸发系统及方法，通过风力驱动压缩机运行，空气经过压缩机后得以增温增压，温度可提高至80～150℃，高温空气通入盐田卤水后一方面提高了卤水的温度及水蒸汽分压，促进了水分的快速蒸发；另外，空气在在穿越卤水液层时通过气液传质同样携带出大量水分。与传统自然晒盐法相比，本发明可使盐田的产盐效率提升8～10倍。

(2)本发明所述的一种风力驱动式盐田卤水蒸发系统及方法，系统采用机械传动方式直接将风能转变为压缩机的驱动能源，与风力发电驱动压缩机运行方式相比，系统的传动效率高，能量损耗小。此外，节省了发电等设备的投资费用。

(3)本发明所述的一种风力驱动式盐田卤水蒸发系统及方法，系统运行完全以风能为驱动能源，全系统无任何耗电设备，可实现脱电运行，系统不受电网覆盖及电力供应问题制约。系统运行不会对环境产生任何不利影响，系统具有节能环保等优点。

附图说明

图1为本发明的一种风力驱动式盐田卤水蒸发系统原理图

图2为本发明传动轴支撑与齿轮啮合结构示意图

图3为多路并联曝气管示意图

图4为实施例2的系统原理图

图中，1为风机叶片，2为风机轴，3为第一锥形齿轮，4为塔架，5为传动轴，6为止推轴承，7为支撑杆，8为第二锥形齿轮，9为上轴承，10为下轴承，11为第三锥形齿轮，12为第四锥形齿轮，13为离合器，14为变速齿轮箱，15为压缩机，16为排气管，17为曝气管，18为进气管，19为进气管过滤器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

如图1所示，一种风力驱动式盐田卤水蒸发系统及方法，包括风机叶片1，风机轴2，第一锥形齿轮3，塔架4，传动轴5，止推轴承6，支撑杆7，第二锥形齿轮8，上轴承9，下轴承10，第三锥形齿轮11，第四锥形齿轮12，离合器13，变速齿轮箱14，压缩机15，排气管16，曝气管17，进气管18，进气管过滤器19。所述风机叶片1采用三叶式叶片，风机叶片安装于风机轴2的一端，风机轴的另外一端安装第一锥形齿轮3；所述塔架4为中空锥筒式结构，风机叶片及风机传动轴安装于塔架顶部。所述传动轴5沿着塔架中心轴线方向内置于塔架内部，传动轴上端安装第二锥形齿轮8，第一锥形齿轮与第二锥形齿轮垂直方向啮合运行。传动轴下端安装第三锥形齿轮11；所述上轴承9与传动轴同轴安装，并固定在塔架的上部位置，所述下轴承10与传动轴同轴安装，并固定在塔架的下部位置。如图2所示，所述支撑杆7与传动轴同轴安装，支撑杆的上端安装止推轴承6，止推轴承的上端面与第三锥形齿轮的端面相接触；所述三锥形齿轮与所述第四锥形齿轮垂直方向啮合运行，第四锥形齿轮12通过与变速齿轮箱14的低转速轴相连，所述变速齿轮箱的低转速轴上设置有离合器13；变速齿轮箱的高转速轴与压缩机15的驱动轴相连；所述压缩机采用罗茨式压缩机，压缩机设有进气管18与排气管16，在所述进气管上安装进气过滤器19。压缩机的排气管与所述曝气管17相连。如图3所示，置于盐田卤水内的曝气管采用并联管路(多个分支管路并联)组成的气体分配管组，并在每个分支管路的底侧面开设出气孔。

本实施例的工作原理如下：风机叶片在风能的作用下，通过各锥形齿轮及传动轴的传动作用，并经变速齿轮箱的调速作用后，压缩机的转速控制在500～1800rpm的转速范围内，所采用的罗茨式压缩机的最大排气量可达120000m³/h，压缩机运行后，经过滤除杂后的约25℃的环境空气进行压缩增温，压缩机的运行压比在1.5～2.5左右，排气温度可提升至80～150℃。压缩增温后的高温热空气通过曝气管被输送至盐田卤水内，从而大幅度加速卤水的蒸发速度，与传统自然晒盐法相比，本发明可使盐田的产盐效率提升8～10倍。本实施例曝气管所采用的并联管路设计可保证各分支管路出气量一致，避免了因气量差异导致卤水受热不均及出气管孔堵塞等问题的发生。通过风力驱动的空气压缩技术将盐田卤水的被动式蒸发变为主动式蒸发，克服了传动盐田蒸发法生产效率低、受环境影响大的弊端，可显著提高盐田利用率及配套制盐企业的生产效率。此外，本系统以风力为驱动能源，可实现完全脱电运行，系统具有节能环保特点。

实施例2：

如图4所示，一种风力驱动式盐田卤水蒸发系统及方法，包括风机叶片1，塔架4，传动轴5，止推轴承6，支撑杆7，上轴承9，下轴承10，第三锥形齿轮11，第四锥形齿轮12，离合器13，变速齿轮箱14，压缩机15，排气管16，曝气管17，进气管18，进气管过滤器19组成。所述风机叶片1采用螺带式叶片，并安装于传动轴的顶端；所述塔架4为中空锥筒式结构，风机叶片及风机传动轴安装于塔架顶部。所述传动轴5沿着塔架中心轴线方向内置于塔架内部；所述上轴承9与传动轴同轴安装，并固定在塔架的上部位置，所述下轴承10与传动轴同轴安装，并固定在塔架的下部位置。所述支撑杆7与传动轴同轴安装，支撑杆的上端安装止推轴承6，止推轴承的上端面与第三锥形齿轮的端面相接触；所述三锥形齿轮与所述第四锥形齿轮垂直方向啮合运行，第四锥形齿轮12通过与变速齿轮箱14的低转速轴相连，所述变速齿轮箱的低转速轴上设置有离合器13；变速齿轮箱的高转速轴与压缩机15的驱动轴相连；所述压缩机采用螺杆式压缩机，压缩机设有进气管18与排气管16，在所述进气管上安装进气过滤器19。压缩机的排气管与所述曝气管17相连，曝气管置于盐田卤水内。

本实施例中风机叶片采用了螺叶带式片，其运行不受风向改变的影响，风能输出连续且稳定。此外，本实施采用了螺杆式压缩机，其为内压式压缩运行，排气温度可提升至200℃，从而可进一步提升盐田卤水蒸发速率。

对比例1：

以青海某钾盐生产盐湖进行对比实验，两块实验盐田面积分别约10000m²，实验期间环境昼夜平均温度约15℃，平均风速约2～3m/s。盐田一采用传统方式进行晒盐；盐田二采用本发明所述的风力驱动盐田卤水蒸发系统，采用lc20000型罗茨压缩机，采用三叶式风机叶片，变速齿轮箱的变速比为1:10。对比实验发现：采用传统晒盐法的盐田一将原卤增浓至密度为1.35g/cm³所需时间约需380h；盐田二所使用的风力驱动盐田卤水蒸发系统运行时压缩机的排气温度最高可达180℃，排气量达12000m³/h，将原卤提浓至1.35g/cm³时所需的时间仅为40h。盐田二的卤水的蒸发效率较盐田一提升了9.5倍，显著提高了盐田的生产效率。

尽管上文结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护范围。