[发明专利]深层低温海水冷却降压海水淡化法及其装置

说明书

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。

背景技术

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1℃～4℃，而在温带和热带海域，夏季表层海水的水温一般是20℃～30℃，经过太阳能加热后，水温还可以进一步提高到50℃～70℃。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100℃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。