[发明专利]太阳能烟囱蒸馏淡化系统及其淡化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能利用装置，特别涉及一种利用太阳能烟囱对海水及苦咸水淡化的新型系统。

背景技术

为了增加淡水的供应，缓解用水紧张的局面，一条重要的解决途径就是利用淡化来制取淡水，但由于淡化的耗能主要来自于化石燃料(如煤、石油和天然气等)，而化石燃料成本的增加，将会抵消或超出淡化技术在其它方面的成本下降，从而降低了淡化供水的竞争力。除去这笔燃料费用以外，其带来的温室效应、空气污染等问题将会更为严重。而就我国而言，对于普遍缺水的广大农村、沿海孤岛等区域多集中于太阳能资源丰富的地带，利用清洁的太阳能从海水或苦咸水中制取淡水，必将受到人们的青睐。

在太阳能蒸馏系统中，提高其产水率和经济性将具有长远的现实意义。传统的被动式太阳能蒸馏器由于产水量过低，因此大大限制了其应用范围。尽管在后来的主动式太阳能蒸馏系统中，配备了太阳能集热器，如平板集热器、槽形抛物面或真空管等，提高了其单位采光面积的产水量，但另一方面也使得单位产量的设备投资也再相应增加。

太阳能烟囱技术是在1978年由德国斯图加特大学J.Schlaich教授首先提出的，随后由德国政府和西班牙一家电力企业联合资助，在1982年西班牙Manzanres建成了世界上第一座太阳能烟囱发电站。这座试验性电站的烟囱高度为195m，烟囱直径为10.13m，集热棚覆盖区域的直径约为242m，集热棚的面积约为46000m²。试验证明该系统运行安全可靠，其在白天的最高输出功率可为100kW，在夜间的输出功率也可达到40kW左右。自德国首个太阳能烟囱电站建成之后，许多国家对这种简洁而且环保的发电方式表现出了浓厚的兴趣，相继开展了一系列相关的技术研究。然而，由于该系统所形成的热风能量品位较低，同时受到风力透平工作效率的限制，因此太阳能烟囱发电的实际能量转化效率很低，一般只有1％左右。

例如，公开号是CN101358578，其公开日是2009年2月4日的中国发明专利申请公开了一种利用太阳能进行烟囱发电及海水淡化的装置，包括太阳能烟囱、透明集热棚、太阳能蒸馏池、涡轮发电机组，透明集热棚覆盖在支撑组上，位于太阳能烟囱与透明集热棚连接处的太阳能烟囱内设置涡轮发电机组；位于透明集热棚的下方设置太阳能蒸馏池和岩石蓄热层，太阳能蒸馏池的上端斜向设置透明盖板，太阳能蒸馏池的下端分别连接海水输入管、盐水输出管、淡水输出管。利用该结构太阳能烟囱进行海水淡化存在的不足之处是：此装置依然是通过受热面来加热蒸发海水，由于海水的受热面积有限且热容量较大，因此蒸馏池内海水的蒸发温度没有明显提升；在太阳能蒸馏池内，水蒸气也仍是依靠自然对流的换热模式，因此水蒸气的冷凝速率也受到了较大的限制，装置的实际能量转化效率低，淡水产量有限。为了能有效提高太阳能烟囱的适用性和经济性，目前，亟待开发一种利用太阳能烟囱中的热风来蒸馏雾化后的海水及苦咸水新型淡化系统，从而对海水或苦咸水进行强化蒸发，以有效提高淡化装置的能量利用率和淡水产量。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种太阳能烟囱蒸馏淡化系统，其目的是将太阳能烟囱技术、温室技术、低温蒸发以及间接冷凝技术有机地结合为一体，从而克服传统太阳能蒸馏技术所具有的传热效率低、蒸发速率慢、淡水产量低、设备单位投资成本高等缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明太阳能烟囱蒸馏淡化系统予以实现的技术方案是：该太阳能烟囱蒸馏淡化系统，包括位于集热棚上方的太阳能烟囱，所述集热棚的外围设置有源水池和淡水池，所述太阳能烟囱的正下方设置有浓盐水池；所述太阳能烟囱的顶部设有间接式冷凝器，所述太阳能烟囱的外壁包裹有绝热材料，所述源水池与间接式冷凝器的入口之间连接有源水上水管道，所述源水上水管道中设置有输水泵；所述太阳能烟囱内设置有对源水进行雾化的喷嘴，所述间接式冷凝器的出口与喷嘴之间连接有源水下水管道，所述源水下水管道上设置有高压泵；所述间接式冷凝器的下方设有淡水收集槽，所述淡水收集槽和淡水池之间连接有淡水下水管道。