專利名稱：海水淡化,(污)水凈化及發(fā)電的方法及裝置。的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬海水淡化，污水凈化及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。特別屬于利用空氣能，冰冷能，太陽(yáng)能，溫差能，海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法及裝置。
背景技術(shù)：
與本發(fā)明臨近的技術(shù)是“低溫(24℃-27℃)能源激發(fā)器，低溫(24℃-27℃)蒸餾器”，(專利申請(qǐng)?zhí)?5106310)它是利用表層海水(24℃-27℃)與深層海水(1000米深，4℃)之間的溫差能來(lái)進(jìn)行海水淡化及發(fā)電的，由于其冷凝的方式是用深層的低溫海水，因此，其不足之處是冷海水取水管道非常長(zhǎng)，向上抽水的動(dòng)力系統(tǒng)需消耗很大的一部分電力，且冷海水在沿管道進(jìn)入冷凝器的過(guò)程中溫度顯著提高，減小了可以利用的海水溫差，且其設(shè)備制造難度很大。
與本發(fā)明臨近的技術(shù)還有“太陽(yáng)池?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)”(引自《新能源發(fā)電技術(shù)》中國(guó)電力出版社)。太陽(yáng)池實(shí)質(zhì)上是一個(gè)含鹽量具有一定濃度的鹽水池。池上部保有一層較輕的新鮮水，底部為較重的鹽水，使在沿太陽(yáng)池的豎直方向維持一定的鹽度梯度。太陽(yáng)光的可見(jiàn)光和紫外線部分可以透過(guò)幾米深的清凈水，這部分輻射能量將被池的深色底部吸收。由于凈水體是一個(gè)很好的有效絕熱體，因此，良好設(shè)計(jì)的太陽(yáng)池的最底層的水，由于不斷吸熱而可能沸騰。必須盡量避免這種沸騰，這是因?yàn)槌氐姿坏┓序v，將毀壞池內(nèi)穩(wěn)定的密度梯度。所以，在設(shè)計(jì)用于各種太陽(yáng)熱利用和熱發(fā)電的太陽(yáng)池時(shí)，必須做到既能有效的進(jìn)行大量有用熱的轉(zhuǎn)移，而又可切實(shí)避免池底水沸騰。
太陽(yáng)池面積通常有1ha大小，不能采用不同工質(zhì)的熱交換管網(wǎng)進(jìn)行換熱。熱力學(xué)原理指出，流體層可以從池底緩慢移走而不擾亂水體主體。這樣就可以用泵從池底抽出被加熱的鹽水，通過(guò)熱交換器換熱后，再送回池底。由于回流的流體比抽出的流體溫度低，因此能夠做到將加熱的鹽水從池底抽出，同時(shí)維持池內(nèi)所需要的密度梯度而不致擾動(dòng)太陽(yáng)池正常工作。
應(yīng)用太陽(yáng)池的上述特性，將天然鹽水湖建成太陽(yáng)池，就是一個(gè)巨大的平板太陽(yáng)集熱器。利用它吸收太陽(yáng)能，再通過(guò)熱交換器加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，這就是太陽(yáng)池?zé)岚l(fā)電的原理。
以色列奧爾馬特汽輪機(jī)公司在美國(guó)加州冬圣伯納第諾地區(qū)一個(gè)干涸湖泊上建筑了世界上最大的太陽(yáng)池發(fā)電站，其總凈發(fā)電功率為48MW，第一組12MW機(jī)組與1985年投入運(yùn)行，整座電站于1987年12月投入運(yùn)行。
這座電站有四個(gè)鹽水湖，每個(gè)面積48*1000平方米，池深3.6-4.8米，可供1-2組汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。池底的濃鹽水被太陽(yáng)光加熱后，溫度可達(dá)93.3度。用泵將濃鹽水抽出，通過(guò)熱交換器加熱氟里昂，使之汽化，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，驅(qū)動(dòng)低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。汽輪機(jī)排出的蒸汽經(jīng)凝汽器凝結(jié)后，返回?zé)峤粨Q器再進(jìn)行加熱。系統(tǒng)運(yùn)行溫度可達(dá)82.2度。該電站由奧爾馬特公司設(shè)計(jì)，建造和經(jīng)營(yíng)，產(chǎn)生的電能賣(mài)給加州愛(ài)迪生電網(wǎng)。
目前此技術(shù)屬于開(kāi)發(fā)示范應(yīng)用階段。由于建造太陽(yáng)池需要一定的地域限制，只能在沿?；螓}水湖地區(qū)建造，且技術(shù)難度較高，適宜大容量并網(wǎng)發(fā)電。且其技術(shù)方案只能用于發(fā)電，不能用于海水淡化。
淡水資源嚴(yán)重缺乏，已成為全球性的一個(gè)問(wèn)題。聯(lián)合國(guó)有關(guān)機(jī)構(gòu)指出“水將成為世界最嚴(yán)重的資源問(wèn)題”，缺水問(wèn)題將嚴(yán)重制約21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。在我國(guó)，全國(guó)有300多個(gè)城市缺水，尤其是北方城市，幾乎所有城市都嚴(yán)重缺水。本發(fā)明即是為了解決這一國(guó)際性難題，造福人類。
二
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種利用廣泛存在于自然界中的各種能量進(jìn)行海水淡化，(污)水凈化的方法；本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是，提供一種利用廣泛存在于自然界中的各種能量進(jìn)行海水淡化，(污)水凈化的裝置；本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是，提供一種利用廣泛存在于自然界中的各種能量進(jìn)行海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法；本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是，提供一種利用廣泛存在于自然界中的各種能量進(jìn)行海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的裝置。
本發(fā)明提出了利用冬季儲(chǔ)冰或雪，待氣溫較高(空氣中含有無(wú)窮無(wú)盡的能量)時(shí)，利用海水或(污)水與冰或雪或冷空氣或經(jīng)冷空氣降溫后的水的溫差能，進(jìn)行海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法及裝置，開(kāi)創(chuàng)了一種新的能源利用方式(暫且定義冰或雪融化時(shí)所需的能量為冰冷能)。
眾所周知，當(dāng)水凝結(jié)成冰時(shí)，需要放出熱量，而當(dāng)冰熔化為水時(shí)，需要吸收熱量，而冰與水在溫度升高或降低時(shí)，都伴隨著能量的轉(zhuǎn)移。而冰是一種廣泛存在且易于儲(chǔ)存的物質(zhì)。因此，儲(chǔ)存了冰就相當(dāng)于儲(chǔ)存了能量。由熱力學(xué)第二定律我們知道(從單一熱源吸收熱量而全部轉(zhuǎn)化為有用功的機(jī)械稱為第二類永動(dòng)機(jī))。第二類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的。因此，若想有效的利用空氣中的熱能作功，就必須有與之相對(duì)應(yīng)的低溫物質(zhì)來(lái)配合。我們?cè)谶@里做一簡(jiǎn)單計(jì)算由物理學(xué)可知，1千克冰熔化為水所需熱量為335KJ，而1千克-20℃的冰溫度升高至0℃，所需熱量為42KJ，而1千克水由0℃升至20℃所需熱量為84KJ。假設(shè)我們?nèi)」ぷ鲄^(qū)間為-20℃冰至20℃水，則若使1千克-20℃冰升溫變成20℃的水，所需熱量約為335KJ+42KJ+84KJ＝461KJ。對(duì)比一下，燃燒1千克標(biāo)準(zhǔn)煤所放出的熱量為29000KJ。用29000KJ除以461KJ，可得出29000/461＝62.9，也即用62.9千克冰吸收的熱量，相當(dāng)于1千克煤燃燒時(shí)放出的熱量，也即儲(chǔ)存62.9千克的冰所得的冷能相當(dāng)于得到1千克的煤的能量?jī)r(jià)值。若建造一個(gè)10000米*10000米*50米的儲(chǔ)冰庫(kù)，則相當(dāng)于得到了一個(gè)儲(chǔ)量為79491255噸的煤礦。同理，若建造一個(gè)100000米*10000米*50米的儲(chǔ)冰庫(kù)，則相當(dāng)于得到了一座儲(chǔ)量將近8億噸的大型煤礦。而我國(guó)東北地區(qū)幅員遼闊，寒冷季節(jié)漫長(zhǎng)，可以得到無(wú)窮無(wú)盡的冷能量。若在沿海地區(qū)，則可引海水制冰儲(chǔ)存，即可得到能量，也可在發(fā)電的同時(shí)，將冰熔化為淡水。(海水冷凍后，結(jié)冰部分為淡水，而所剩海水部分濃度變大。)從而解決海水淡化的問(wèn)題。
本發(fā)明海水淡化，(污)水凈化方法的技術(shù)方案是一種海水淡化，(污)水凈化方法，包括以下步驟將海水或(污)水輸入閃蒸系統(tǒng)(由被抽成真空的閃蒸器組成)，在閃蒸系統(tǒng)內(nèi)的真空作用下，一部分海水或(污)水迅速被汽化，變成蒸汽，蒸汽被送入冷凝系統(tǒng)內(nèi)，由冷凝系統(tǒng)將其冷凝成淡水，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)；淡水被送入淡水回收系統(tǒng)內(nèi)，回收利用。被輸入閃蒸系統(tǒng)的另一部分海水或(污)水，溫度降低，送入冷海水或(污)水回收系統(tǒng)回收利用或排入大海。
本發(fā)明海水淡化，(污)水凈化裝置的技術(shù)方案是一種海水淡化，(污)水凈化裝置，包括閃蒸系統(tǒng)(由被抽成真空的閃蒸器組成)及與該閃蒸系統(tǒng)相連的冷凝系統(tǒng)組成；所述閃蒸系統(tǒng)與冷海水或(污)水回收系統(tǒng)相連；所述冷凝系統(tǒng)與淡水回收系統(tǒng)相連；其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)；本發(fā)明海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法的技術(shù)方案是一種海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法，包括以下步驟將海水或(污)水輸入閃蒸系統(tǒng)(由被抽成真空的閃蒸器組成)，在閃蒸系統(tǒng)內(nèi)的真空作用下，一部分海水或(污)水迅速被汽化，變成蒸汽，蒸汽被送入汽輪機(jī)內(nèi)，推動(dòng)汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，之后，蒸汽被送入冷凝系統(tǒng)內(nèi)，由冷凝系統(tǒng)將其冷凝成淡水，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)；淡水被送入淡水回收系統(tǒng)內(nèi)，回收利用。被輸入閃蒸系統(tǒng)的另一部分海水或(污)水，溫度降低，送入冷海水或(污)水回收系統(tǒng)回收利用或排入大海。在無(wú)海水(污水)地區(qū)，可將所述海水(污水)用普通水替換，可得到直接發(fā)電的方法。
本發(fā)明海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電裝置的技術(shù)方案是一種海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的裝置，包括閃蒸系統(tǒng)(由被抽成真空的閃蒸器組成)及與該閃蒸系統(tǒng)相連的汽輪機(jī)，汽輪機(jī)連接發(fā)電機(jī)，所述汽輪機(jī)的蒸汽入口連接閃蒸系統(tǒng)，蒸汽出口連接有冷凝系統(tǒng)；所述閃蒸系統(tǒng)與冷海水或(污)水回收系統(tǒng)相連；所述冷凝系統(tǒng)與淡水回收系統(tǒng)相連；其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)；在無(wú)海水(污水)地區(qū)，可將所述海水(污水)用普通水替換，可得到直接發(fā)電的裝置。
所述閃蒸系統(tǒng)是由被抽成真空的閃蒸器組成。
所述冷凝系統(tǒng)可以是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)，儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)由儲(chǔ)水裝置以及設(shè)置在儲(chǔ)水裝置中的水和冷凝器組成。
所述冷凝系統(tǒng)可以是儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)，儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)由儲(chǔ)冰裝置以及設(shè)置在儲(chǔ)冰裝置中的冰和冷凝器組成。
所述冷凝系統(tǒng)可以是儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)，儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)由儲(chǔ)雪裝置以及設(shè)置在儲(chǔ)雪裝置中的雪和冷凝器組成。
所述冷凝系統(tǒng)可以是風(fēng)冷凝系統(tǒng)，風(fēng)冷凝系統(tǒng)由冷凝器以及將冷空氣吹向冷凝器的電風(fēng)扇組成。
在本發(fā)明中，為了達(dá)到最優(yōu)效果，可在海水或(污)水進(jìn)入閃蒸系統(tǒng)之前，先將海水或(污)水經(jīng)熱源系統(tǒng)加熱，然后再輸入閃蒸系統(tǒng)，進(jìn)行海水淡化，(污)水凈化以及海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的工作。所述熱源系統(tǒng)是溫度高于冷凝系統(tǒng)，并可將熱量傳導(dǎo)給所述海水或(污)水的系統(tǒng)。
所述熱源系統(tǒng)可以是公知的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，也可以是太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)，太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)為一組箱體由保溫材料制成，內(nèi)表面由黑色吸光材料(黑色塑料等)制成，頂部由雙層真空玻璃(或高透光多層內(nèi)充氣塑料薄膜)密封而成。傾角由所在地區(qū)緯度不同而定，以太陽(yáng)光垂直射入安放為佳。內(nèi)裝軟體水袋，軟體水袋的上部有入水閥和放氣閥，下部有出水閥組成，如此結(jié)構(gòu)可使成本造價(jià)大幅度降低。若獨(dú)立使用，即可作為太陽(yáng)能熱水器使用。采用軟體水袋為盛水材料，優(yōu)點(diǎn)是可有效防止水的結(jié)垢，并使材料更換成本很低。
所述熱源系統(tǒng)可以是太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)，因太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)為公知技術(shù)，這里不在描述。
所述熱源系統(tǒng)可以是空氣能加熱系統(tǒng)，空氣能加熱系統(tǒng)為真空系統(tǒng)，由空氣能蒸發(fā)器、設(shè)置在儲(chǔ)水箱內(nèi)的空氣能冷凝器和真空泵組成，空氣能蒸發(fā)器的頂部和底部分別通過(guò)連通管道與空氣能冷凝器的頂部和底部連接，頂部的連通管道與真空泵之間設(shè)置有真空抽氣閥；所述空氣能蒸發(fā)器的底部低于所述空氣能冷凝器的底部；所述儲(chǔ)水箱的上部和下部分別設(shè)置有入水閥和出水閥；所述的空氣能蒸發(fā)器內(nèi)是水或酒精或低沸點(diǎn)工質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用了太陽(yáng)能箱組或太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)或太陽(yáng)能熱水器或空氣能加熱系統(tǒng)或其任意疊加作為加熱系統(tǒng)，可分別與冰或雪或冷空氣或經(jīng)冷空氣降溫后的水作為冷凝系統(tǒng)，組成不同的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法及裝置，大大的提高了各種自然能的利用效果，使海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的成本降為很低。開(kāi)發(fā)利用了一種自然界中無(wú)窮無(wú)盡的能量。解決了淡水這一困擾世界的國(guó)際性難題。
四

圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的制冰池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的儲(chǔ)冰庫(kù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的空氣能加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的海水淡化，(污)水凈化原理示意圖；
圖6是本發(fā)明的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電原理示意圖；附圖標(biāo)記1太陽(yáng)能箱組；2軟體水袋；3出水閥；4出水管道；5放氣閥；6入水閥；7閃蒸器；8汽輪機(jī)；9發(fā)電機(jī)；10連通管道；11冷凝器；12通氣閥；13出水閥；14出水閥；15出水閥；16真空泵；17儲(chǔ)冰庫(kù)；18抽氣閥；19真空泵；20抽氣閥；21空氣能蒸發(fā)器；22連通管道；23入水閥；24出水閥；25抽氣閥；26真空泵；27儲(chǔ)水箱；28空氣能冷凝器；29連通管道 30電風(fēng)扇；31入水閥；32制冰池；33出水閥；35閃蒸系統(tǒng)；36冷海水或(污)水回收系統(tǒng)；37冷凝系統(tǒng)；38淡水回收系統(tǒng)；五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
如圖5所示，本發(fā)明的海水淡化，(污)水凈化裝置，包括閃蒸系統(tǒng)(由被抽成真空的閃蒸器組成)35及與該閃蒸系統(tǒng)相連的冷凝系統(tǒng)37組成；所述閃蒸系統(tǒng)35與冷海水或(污)水回收系統(tǒng)36相連；所述冷凝系統(tǒng)37與淡水回收系統(tǒng)38相連；其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)；如圖6所示，本發(fā)明的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的裝置，包括閃蒸系統(tǒng)(由被抽成真空的閃蒸器組成)35及與該閃蒸系統(tǒng)相連的汽輪機(jī)8，汽輪機(jī)8連接發(fā)電機(jī)9，所述汽輪機(jī)的蒸汽入口連接閃蒸系統(tǒng)35，蒸汽出口連接有冷凝系統(tǒng)37；所述閃蒸系統(tǒng)35與冷海水或(污)水回收系統(tǒng)36相連；所述冷凝系統(tǒng)37與淡水回收系統(tǒng)38相連；其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)；在無(wú)海水(污水)地區(qū)，可將所述海水(污水)用普通水替換，可得到直接發(fā)電的裝置。
實(shí)施例一圖2中制冰池32，由防滲水防凍材料制成，其上部帶入水閥31，底部有出水閥33。
圖3中儲(chǔ)冰庫(kù)17，由保溫，防凍材料制成。其上部帶通氣閥12，底部有出水閥14，內(nèi)有熱交換室安放冷凝器11。
圖4中空氣能蒸發(fā)器21，由金屬散熱材料構(gòu)成。連通管道22和29，連通管道22的上部有抽氣閥25，抽氣閥25連接真空泵26，連通管道22連接空氣能冷凝器28，空氣能冷凝器28由金屬散熱材料構(gòu)成，儲(chǔ)水箱27，儲(chǔ)水箱27的上部有入水閥23，底部有出水閥24，空氣能蒸發(fā)器21的附近，有電風(fēng)扇30。
圖1中太陽(yáng)能箱組1為一組箱體由保溫材料制成，內(nèi)表面由黑色吸光材料(黑色塑料等)制成，頂部由雙層真空玻璃(或高透光多層內(nèi)充氣塑料薄膜)密封而成。傾角由所在地區(qū)緯度不同而定，以太陽(yáng)光垂直射入安放為佳。內(nèi)裝軟體水袋2，軟體水袋2的上部有入水閥6和放氣閥5，下部有出水閥3組成，如此結(jié)構(gòu)，成本造價(jià)可大幅度降低。若獨(dú)立使用，即可作為太陽(yáng)能熱水器使用。軟體水袋2采用軟體盛水材料，優(yōu)點(diǎn)是可有效防止水的結(jié)垢，并使材料更換成本很低。出水閥3由出水管道4與閃蒸器7相連，閃蒸器7可由金屬材料構(gòu)成，也可由鋼筋混凝土材料建成，其高度應(yīng)大于10米，其底部有一出水閥15，出水閥15應(yīng)低于閃蒸器7的底部(10米)。閃蒸器7的頂部連接一汽輪機(jī)8，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)9。閃蒸器7的頂部的另一端連接一抽氣閥18，抽氣閥18連接真空泵19。汽輪機(jī)8的出口，由連通管道10連接冷凝器11，冷凝器11的底部由管道連一放水閥13，放水閥13應(yīng)低于冷凝器11的底部(10米)。冷凝器11置于儲(chǔ)冰庫(kù)17內(nèi)，儲(chǔ)冰庫(kù)17的上部有一通氣閥12，底部有一出水閥14，冷凝器11連接一個(gè)抽氣閥20，抽氣閥20連接真空泵16。
本發(fā)明的工作過(guò)程如下圖2，圖3中，先將放水閥33關(guān)閉，將水由入水閥31注入制冰池32。若在沿海地區(qū)，最好使用海水。由于天氣寒冷，水面部分開(kāi)始結(jié)冰，待達(dá)到一定的程度后，將上層冰取走，存入儲(chǔ)冰庫(kù)17內(nèi)，上層水繼續(xù)結(jié)冰，取走，如此循環(huán)。若使用海水，則每取一層冰，海水鹽濃度增大一些，待達(dá)到一定濃度后，打開(kāi)放水閥33，將濃海水排走，重新引入新海水，繼續(xù)工作。也可就近取來(lái)江，河，湖，海或北極中的天然冰，或天上下的雪，直接存入儲(chǔ)冰庫(kù)中儲(chǔ)存。待儲(chǔ)冰庫(kù)滿后，頂部蓋以保溫，防凍材料封存。待氣溫達(dá)到0℃以上時(shí)，即可啟用。
圖4中，將出水閥24關(guān)閉，將簡(jiǎn)單過(guò)濾后的海水(污水)由入水閥23注滿儲(chǔ)水箱27。由空氣能蒸發(fā)器21；連通管道22；抽氣閥25；真空泵26；空氣能冷凝器28；連通管道29組成一密閉循環(huán)系統(tǒng)。其工作過(guò)程為使空氣能蒸發(fā)器21的底部低于冷凝器28的底部。在空氣能蒸發(fā)器21的底部，預(yù)先放入0℃的水(或酒精)，打開(kāi)抽氣閥25，啟動(dòng)真空泵26，將系統(tǒng)抽為真空，使其真空度高于0.023MPa，關(guān)閉抽氣閥25及真空泵26。由物理學(xué)可知，水在低壓下，沸點(diǎn)降低。在0.023MPa的壓力下，沸點(diǎn)為20℃。當(dāng)外界溫度高于20℃時(shí)，蒸發(fā)器21內(nèi)的水吸收熱量，迅速開(kāi)始沸騰。然后，低壓蒸汽經(jīng)過(guò)連通管道22進(jìn)入冷凝器28內(nèi)，與儲(chǔ)水箱27內(nèi)的海水(污水)交換熱量，(蒸汽溫度高于水溫)蒸汽放出熱量，重新被冷凝為水，經(jīng)管道29流回蒸發(fā)器21。而儲(chǔ)水箱27內(nèi)的海水(污水)，吸收熱量溫度升高，由電風(fēng)扇30不斷將熱的空氣吹向21，使蒸發(fā)器21內(nèi)的水吸熱沸騰，如此循環(huán)，直至27內(nèi)的海水(污水)溫度被加熱至與21內(nèi)的蒸汽與外界高溫空氣溫度達(dá)到一致，工作循環(huán)停止。此為，海水(污水)的初級(jí)預(yù)熱階段?？諝饽苷舭l(fā)器21內(nèi)的工作介質(zhì)，可以是水，也可以是酒精或低沸點(diǎn)工質(zhì)。用此方法給海水預(yù)熱，其優(yōu)點(diǎn)是加熱速度快，空氣能量是無(wú)窮無(wú)盡的，可快速收集大量的能量。尤其當(dāng)夏季空氣氣溫高達(dá)35℃以上時(shí)，此方法非常有效，且占地面積小。而利用太陽(yáng)能則需要占用很大的場(chǎng)地。此方法與太陽(yáng)能相結(jié)合，用太陽(yáng)能加熱器進(jìn)一步提高預(yù)熱后海水的溫度，則可大大提高太陽(yáng)能的工作效率。
圖1中，打開(kāi)抽氣閥18及20，關(guān)閉出水閥13，15及出水閥3，啟動(dòng)真空泵19和16，將閃蒸器7；汽輪機(jī)8；連通管道10；冷凝器11內(nèi)抽成真空。然后關(guān)閉抽氣閥18，真空泵19。由真空泵16維持系統(tǒng)內(nèi)的真空度。將儲(chǔ)水箱27內(nèi)預(yù)熱后的海水(污水)經(jīng)由出水閥24接入(圖1)入水閥6，注入太陽(yáng)能箱組1內(nèi)的軟體水袋2中，并同時(shí)打開(kāi)放氣閥5，待軟體水袋2中水注滿后，關(guān)閉放氣閥5，入水閥6。待軟體水袋2中的水經(jīng)太陽(yáng)能加熱至一定溫度時(shí)(以高于冷凝系統(tǒng)溫度為宜)，即可打開(kāi)出水閥3和放氣閥5，將熱海水(污水)注入閃蒸器7內(nèi)，一部分海水(污水)迅速吸收周圍海水(污水)的熱量蒸發(fā)，汽化為蒸汽，沖擊汽輪機(jī)8，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)9發(fā)電，由汽輪機(jī)8排出的蒸汽經(jīng)連通管道10進(jìn)入冷凝器11，由儲(chǔ)冰庫(kù)17內(nèi)的冰(或水或雪)，冷凝為淡水，待水量達(dá)到一定程度后(以不超過(guò)抽氣閥20的高度為宜)，打開(kāi)出水閥13，將淡水排出，回收利用。
真空泵16繼續(xù)工作，維持系統(tǒng)內(nèi)的真空度，并同時(shí)排出海水(污水)中的雜質(zhì)氣體。
閃蒸器7內(nèi)的另一部分海水(污水)被吸收熱量后溫度降低，沉入底部，當(dāng)水量達(dá)到一定程度后(以不超過(guò)出水管道4的高度為宜)，打開(kāi)出水閥15，排出回收利用。
儲(chǔ)冰庫(kù)17內(nèi)的冰或雪，與冷凝器11產(chǎn)生熱交換，溫度逐漸升高，熔化為淡水，低溫水仍可繼續(xù)使用，當(dāng)溫度升至18℃-20℃時(shí)，打開(kāi)通氣閥12，出水閥14，排出回收利用。如此，即可完成冬季儲(chǔ)冰或雪，用于海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法及過(guò)程。本實(shí)施例中，用水替代海水或污水，可直接用于發(fā)電。
實(shí)施例二本發(fā)明也可以不用汽輪機(jī)8和發(fā)電機(jī)9，直接用冷凝系統(tǒng)(溫度低于海水)，與閃蒸系統(tǒng)相結(jié)合，組成海水淡化，(污)水凈化的方法及裝置。所述冷凝系統(tǒng)可以是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)；實(shí)施例三本實(shí)施例中，可以先將海水或(污)水經(jīng)熱源系統(tǒng)加熱，然后輸入閃蒸系統(tǒng)，一部分海水(污)水迅速吸收周圍海水(污)水的熱量蒸發(fā)，汽化為蒸汽，沖擊汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，由汽輪機(jī)排出的蒸汽經(jīng)連通管道進(jìn)入冷凝器系統(tǒng)，冷凝為淡水，待水量達(dá)到一定程度后(以不超過(guò)抽氣閥20的高度為宜)，打開(kāi)出水閥，將淡水排出，回收利用。而另一部分海水(污)水被吸收熱量后溫度降低，沉入底部，當(dāng)水量達(dá)到一定程度后(以不超過(guò)出水管道4的高度為宜)，打開(kāi)出水閥，排出回收利用。所述熱源系統(tǒng)可以是公知的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，也可以是太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)，也可以是太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)，也可以是所述熱源系統(tǒng)的疊加；所述冷凝系統(tǒng)可以是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)；本實(shí)施例中，用水替代海水或污水，可直接用于發(fā)電。
實(shí)施例四本實(shí)施例中，可以不用發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)，直接由熱源系統(tǒng)連接閃蒸系統(tǒng)與冷凝系統(tǒng)；由閃蒸系統(tǒng)連接冷海水或(污)水回收系統(tǒng)由冷凝系統(tǒng)連接淡水回收系統(tǒng)；可組成海水淡化，(污)水凈化的方法及裝置。所述熱源系統(tǒng)可以是公知的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，也可以是太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)，也可以是太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)，也可以是所述熱源系統(tǒng)的疊加；所述冷凝系統(tǒng)可以是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)。
實(shí)施例五本發(fā)明也可在寒冷地區(qū)制冰，運(yùn)至溫?zé)釒钡貐^(qū)，組成海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法及裝置，既可解決能源問(wèn)題，又可解決缺淡水問(wèn)題。
實(shí)施例六本實(shí)施例中，可以不用熱源系統(tǒng)，直接由閃蒸系統(tǒng)(由被抽成真空的閃蒸器組成)及與該閃蒸系統(tǒng)相連的汽輪機(jī)，汽輪機(jī)連接發(fā)電機(jī)，所述汽輪機(jī)的蒸汽入口連接閃蒸系統(tǒng)，蒸汽出口連接有冷凝系統(tǒng)；所述閃蒸系統(tǒng)與冷海水或(污)水回收系統(tǒng)相連；所述冷凝系統(tǒng)與淡水回收系統(tǒng)相連；組成海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法及裝置。本實(shí)施例中，用水替代海水或污水，可直接用于發(fā)電。所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種海水淡化，(污)水凈化方法，包括以下步驟將海水或(污)水輸入閃蒸系統(tǒng)，在閃蒸系統(tǒng)內(nèi)的真空作用下，一部分海水或(污)水迅速被汽化，變成蒸汽，蒸汽被送入冷凝系統(tǒng)內(nèi)，由冷凝系統(tǒng)將其冷凝成淡水，淡水被送入淡水回收系統(tǒng)內(nèi)，回收利用；被輸入閃蒸系統(tǒng)的另一部分海水或(污)水，溫度降低，送入冷海水或(污)水回收系統(tǒng)回收利用或排入大海，其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化，(污)水凈化方法，其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海水淡化，(污)水凈化方法，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)是溫度高于冷凝系統(tǒng)，并可將熱量傳導(dǎo)給所述海水或(污)水的系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化，(污)水凈化方法，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)可以是太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)，也可以是太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)與太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)的疊加，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)與太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)的疊加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化，(污)水凈化方法，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)可以是公知的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。
6.一種海水淡化，(污)水凈化裝置，包括閃蒸系統(tǒng)及與該閃蒸系統(tǒng)相連的冷凝系統(tǒng)組成；所述閃蒸系統(tǒng)與冷海水或(污)水回收系統(tǒng)相連；所述冷凝系統(tǒng)與淡水回收系統(tǒng)相連；其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海水淡化，(污)水凈化裝置，其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的海水淡化，(污)水凈化裝置，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)是溫度高于冷凝系統(tǒng)，并可將熱量傳導(dǎo)給所述海水或(污)水的系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海水淡化，(污)水凈化裝置，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)可以是太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)，也可以是太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)與太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)的疊加，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)與太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)的疊加。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海水淡化，(污)水凈化裝置，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)可以是公知的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。
11.一種海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法，包括以下步驟將海水或(污)水輸入閃蒸系統(tǒng)，在閃蒸系統(tǒng)內(nèi)的真空作用下，一部分海水或(污)水迅速被汽化，變成蒸汽，蒸汽被送入汽輪機(jī)內(nèi)，推動(dòng)汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，之后，蒸汽被送入冷凝系統(tǒng)內(nèi)，由冷凝系統(tǒng)將其冷凝成淡水，淡水被送入淡水回收系統(tǒng)內(nèi)，回收利用；被輸入閃蒸系統(tǒng)的另一部分海水或(污)水，溫度降低，送入冷海水或(污)水回收系統(tǒng)回收利用或排入大海；在無(wú)海水(污水)地區(qū)，可將所述海水(污水)用普通水替換，可得到直接發(fā)電的方法；其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法，其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)是溫度高于冷凝系統(tǒng)，并可將熱量傳導(dǎo)給所述海水或(污)水的系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)可以是太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)，也可以是太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)與太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)的疊加，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)與太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)的疊加。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)可以是公知的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。
16.一種海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的裝置，包括閃蒸系統(tǒng)及與該閃蒸系統(tǒng)相連的汽輪機(jī)，汽輪機(jī)連接發(fā)電機(jī)，所述汽輪機(jī)的蒸汽入口連接閃蒸系統(tǒng)，蒸汽出口連接有冷凝系統(tǒng)；所述閃蒸系統(tǒng)與冷海水或(污)水回收系統(tǒng)相連；所述冷凝系統(tǒng)與淡水回收系統(tǒng)相連；在無(wú)海水(污水)地區(qū)，可將所述海水(污水)用普通水替換，可得到直接發(fā)電的裝置；其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)水冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)或風(fēng)冷凝系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的裝置，其特征是，所述冷凝系統(tǒng)是儲(chǔ)冰冷凝系統(tǒng)或儲(chǔ)雪冷凝系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的裝置，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)是溫度高于冷凝系統(tǒng)，并可將熱量傳導(dǎo)給所述海水或(污)水的系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的裝置，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)可以是太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)，也可以是太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)與太陽(yáng)能箱組熱水系統(tǒng)的疊加，也可以是空氣能加熱系統(tǒng)與太陽(yáng)池?zé)崴到y(tǒng)的疊加。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的裝置，其特征是，它包含熱源系統(tǒng)，所述熱源系統(tǒng)可以是公知的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電的方法及裝置。屬海水淡化，(污)水凈化及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。方法包括以下步驟將海水或(污)水輸入閃蒸系統(tǒng)，在閃蒸器內(nèi)的真空作用下，一部分海水或(污)水迅速被汽化，變成蒸汽，蒸汽被送入汽輪機(jī)內(nèi)，推動(dòng)汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，之后，蒸汽被送入冷凝系統(tǒng)內(nèi)，由冷凝系統(tǒng)將其冷凝成淡水，淡水被送入淡水回收系統(tǒng)內(nèi)，回收利用；被輸入閃蒸系統(tǒng)的另一部分海水或(污)水，溫度降低，送入冷海水或(污)水回收系統(tǒng)回收利用；裝置包括閃蒸系統(tǒng)及與其相連的汽輪機(jī)，汽輪機(jī)連接發(fā)電機(jī)，汽輪機(jī)的蒸汽入口連接閃蒸系統(tǒng)，蒸汽出口連接有冷凝系統(tǒng)；閃蒸系統(tǒng)與冷海水或(污)水回收系統(tǒng)相連；冷凝系統(tǒng)與淡水回收系統(tǒng)相連。
文檔編號(hào)C02F103/08GK1821104SQ20051007214
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者孟英志 申請(qǐng)人:孟英志