CN203212342U - 一种太阳能海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能海水淡化装置，包括浮式的框架平台、设于框架平台内的蒸发系统、集水系统，以及储水和输水系统，框架平台为上面敞口的长方体结构，蒸发系统包括位于水平面以下的太阳能吸热器，框架平台的底部开设有供海水进入的透水孔，集水系统包括设置在框架平台上方的透光温室棚顶，温室棚顶为前后两侧低中间高的斜坡顶，温室棚顶包括多个从左至右并列设置的波浪形结构，每个波浪形结构的谷底设有集水槽，集水槽连通至温室棚顶相应侧的集水器中，框架平台的前后侧设置有多个与集水器连通的储水箱。可自动补水到漂浮于海面的温室结构内，通过温室内部的太阳能吸热装置，提高海水温度，实现海水蒸发，所需的热量较小，速度快，淡水产量高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种海水淡化装置，尤其是一种利用太阳能的海水淡化装置。
背景技术
淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，地球表面2/3的面积被水覆盖，但水储量的97%为海水，淡水仅占不到3%，且分布极不平衡。淡水资源的短缺是许多国家未来必将面临的严重问题之一，因此，在海水资源丰富的地区，发挥临海优势，走海水淡化之路，是解决沿海城市缺水问题的一条重要途径。
目前，应用海水淡化技术来开发辅助水源已成为各国最常用的方法。海水淡化也称海水化淡、海水脱盐，是指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序，是实现水资源利用的一种技术。目前，我国海水淡化的日产能已达66万吨左右，在《海水淡化科技发展“十二五”专项规划》中预计到2015年，我国海水淡化能力将达到220万~260万吨/日，较目前增加三至四倍。
现在所用的海水淡化方法主要有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法。其中，应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场，然而受制于反渗透膜的较高成本投入，海水淡化成本一直保持较高价位。
太阳能取之不尽，而且是一种清洁能源，其利用受区域限制较小，利用太阳能进行海水淡化既可节约能源又能满足环保的要求，迎合了发展的需求。但现有的太阳能海水淡化装置通常需要通过水泵将海水泵入到浮式的(或陆上的)蒸馏室内，并需要人看管，由于需要辅助电动设备从而会消耗大量的电能，提高成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以自给补水、能耗低、成本低、产量高的太阳能海水淡化装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种太阳能海水淡化装置，包括浮式的框架平台、设于所述框架平台内的蒸发系统、集水系统，以及储水和输水系统，所述框架平台为上面敞口的长方体结构，所述蒸发系统包括位于水平面以下的太阳能吸热器，其特征在于，所述框架平台的底部开设有供海水进入的透水孔，所述集水系统包括设置在所述框架平台上方的透光温室棚顶，所述温室棚顶为前后两侧低中间高的斜坡顶，所述温室棚顶包括多个从左至右并列设置的波浪形结构，每个所述波浪形结构的谷底设有集水槽，所述集水槽连通至所述温室棚顶相应侧的集水器中，所述框架平台的前后侧设置有多个与所述集水器连通的储水箱。
所述太阳能吸热器下方那个设有隔热透水垫层，所述隔热透水垫层下方与所述框架平台底部之间设有多个垫层支撑柱。隔热透水垫层采用透水材料制成，允许框架平台底部海水上升补充上层水体蒸发损失。此外，隔热透水垫层具有一定的保温作用，以提高海水的蒸发效率
所述温室棚顶下方设有支撑架，所述框架平台内设有侧边支柱以及位于所述侧边支柱内的侧边支杆，所述侧边支杆的上端支撑所述支撑架，从而将温室棚顶支撑在框架平台上方。
所述集水器和所述储水箱连接处设有滤网，从而防止温室棚顶因外力作用破坏产生的碎屑引起集水器堵塞。
同侧的多个所述储水箱之间通过连通管连通，以便于将淡水从储水箱中取出。
位于边上的所述储水箱的侧壁上设有取水孔和/或管道接口，可以通过取水孔采用船舶定期取水，也可以通过在管道接口连接管道采用泵送的方式输送至岸上。
随着时间的增长，平台内的海水浓度越来越高，尽管水源可从底部的透水孔补充，但内部浓海水依然不断升高，因此海水淡化装置还包括对所述框架平台内的海水与外部海水进行交换的换水系统。
所述换水系统包括设置在所述框架平台的左右两侧的多个透流孔，所述透流孔至少部分位于水平面以下，所述透流孔上方铰接有用于关闭和打开所述透流孔的挡流板。在正常情况下，挡流板放下，关闭透流孔；当需要换水时，挡流板向上翻转，使得外部的海水进入到框架平台内，换掉内部的高盐度海水。
还包括浮力系统，所述浮力系统和所述储水箱设置在所述框架平台外围或集成在所述框架平台内部，为框架平台提供额外的浮力，也为储水箱的日常养护提供操作平台。
所述锚定系统包括设置在所述框架平台下部侧面的锚系耳孔，所述锚系耳孔上系有锚绳的一端，所述锚绳的另一端系有锚块，所述锚绳上靠近所述锚系耳孔的部位连接有锚系浮球。锚定系统可将整个海水淡化装置锚定在指定的海域，当需要时，也可起锚，将整个海水淡化装置拖曳至适当海域继续工作或躲避台风等灾害天气。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：直接利用太阳能和温室效应的漂浮于海面的温室结构，可自动补水到温室内，通过温室内部的太阳能吸热装置，提高海水温度，实现海水蒸发，蒸发所需的热量较小，速度快，成本低，淡水产量高；框架平台内的海水可及时的交换保持较低的盐度，降低腐蚀的危害。
附图说明
图1为本实用新型的海水淡化装置的正视图；
图2为图1的A-A向剖视图；
图3为本实用新型的海水淡化装置的左视图；
图4为本实用新型的海水淡化装置的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
参见图1-图4，一种太阳能海水淡化装置，包括框架平台1、蒸发系统2、集水系统3、储水和输水系统4、换水系统5，以及锚定系统6。
框架平台1，主要为蒸发系统2和集水系统3提供支撑。框架平台1为中空上面敞口的长方体结构，其内分成多个舱室，一部分用于平衡平台的重量，一部分可以进水，提供水源补充和保温作用。
框架平台1可采用刚性或柔性结构体。刚性结构，优选的，采用混凝土制成的浮式平台。柔性结构，可以采用木板和钢架制成的浮式平台，优选的，采用高密度聚乙烯(HDPE)管道制成的浮式平台。在本实施例中，采用混凝土制成的刚性的浮式平台，其具有如下优点：1、刚性结构有利于保护蒸发系统2的部件；2、内部可以有部分舱室进水，作为上层蒸发水体的水源补充，此水源受框架平台1围护，与外界水体交换少，易于保温，可提高蒸发效果；3、混凝土框架平台1本身具有良好的防腐蚀作用；4、混凝土框架平台1的制造技术已比较成熟。
框架平台1的底部开设有透水孔11，海水可从底部进入到框架平台1内，补充上层水体蒸发损失。根据需要，框架平台1外围可以设置浮力系统12，为框架平台1提供额外的浮力。
蒸发系统2，设置在框架平台1内，包括太阳能吸热器21，设置在水平面以下，由具有较好吸热效果的材料制成，可采用太阳能热水器材料，也可以采用抗海水腐蚀的环保型黑色透水材料。太阳能吸热器21的下方设有隔热透水垫层22，采用透水材料制成，允许框架平台1底部海水上升补充上层水体蒸发损失。此外，隔热透水垫层22具有一定的保温作用，以提高海水的蒸发效率。
隔热透水垫层22下方与框架平台1底部之间设有多个垫层支撑柱23，以支撑隔热透水垫层22，使其保持一定的稳定性。
集水系统3包括设置在框架平台1上方的温室棚顶31，集水由温室棚顶31汇流而成。在本实施例中，温室棚顶31由高透光性有机玻璃板制成，为前后两侧低中间高的斜坡顶，包括多个从左至右并列设置的波浪形结构311，每个波浪形机构311的谷底设有集水槽312，由太阳能加热器21加热海水蒸发的水蒸气上升到温室棚顶31后，由于温室棚顶31外侧海风的冷却作用，水蒸气迅速凝结形成水滴并汇集到集水槽312中，集水槽312连接至温室棚顶31前后两侧中相应侧的集水器313中。
温室棚顶31下方设有支撑架32，在本实施例中，支撑架32采用三角形桁架，用于支撑温室棚顶31，框架平台1内设有侧边支柱13位于其内的侧边支杆14，侧边支杆14的上端支撑前述的支撑架32。
储水和输水系统4，包括在框架平台1的前后两侧设置的多个储水箱41，集水器313与储水箱15连通，集水系统3汇集的淡水，最终通过集水器313输送到储水箱41中。集水槽312和集水器313均位于温室棚顶31内部，一般不会发生水质污染，但为防止温室棚顶31因外力作用破坏产生的碎屑引起堵塞，在集水器313和储水箱41连通处设置了滤网42。
同一侧的储水箱41之间通过连通管43全部连通，位于边上(最左侧和最右侧)的储水箱41的侧壁上设有取水孔411和/或管道接口412，可以通过取水孔411采用船舶定期取水，也可以通过在管道接口412连接管道至岸上，采用泵送的方式，在储水箱41内设置水位感应装置，当水位达到预定高度时自动地启动水泵，将储水箱41内的淡水通过管道输送至岸上，水泵的能源可由太阳能板提供。
框架平台1外围的浮力系统12还可以为上述的储水箱41日常维护提供操作平台。浮力系统12和储水箱41还可以集成到框架平台1内部，从而减少外侧波浪的冲击作用。
海水蒸发淡化时，整个框架平台1和集水系统3的温室棚顶31处于全封闭状态。随着时间的增长，平台内的海水浓度越来越高，尽管水源可从底部的透水孔11补充，但内部浓海水依然不断升高，因此需要通过换水系统5定期的对内部的海水进行交换。换水系统5，包括设置在框架平台1的左右两侧的多个透流孔51，透流孔51至少部分位于水平面以下，在本实施例中，各为4个，透流孔51上方铰接有挡流板52。在正常情况下，挡流板52放下，关闭透流孔51；当需要换水时，挡流板52向上翻转，使得外部的海水进入到框架平台1内，换掉内部的高盐度海水。
框架平台1通过锚定系统6锚定在指定海域。框架平台1的下部侧面设有锚系耳孔61，锚绳62的一端系在锚系耳孔61上，另一端通过锚块63与海底固定，锚绳62上靠近锚系耳孔61的部位连接有锚系浮球64，用于保持锚绳62始终处于张紧状态。当需要时，也可起锚，将框架平台1以及上方的温室棚顶31拖曳至适当海域继续工作或躲避台风等灾害天气。
本实用新型的工作过程如下：将太阳能海水淡化装置拖曳至指定海域，并通过锚定系统6锚定。由于框架平台1内部和外部的海水存在液位差，海水会通过框架平台1底部的透水孔11进入到框架平台1内，直到框架平台1内外水位平衡。太阳光透过透光的温室棚顶31后被太阳能吸热器21吸收，从而加热太阳能吸热器21附近的海水，使得海水受热蒸发，产生的水蒸气上升后在温室棚顶31受冷凝结为淡水。淡水由集水槽311收集后汇入到集水器312中，图2中箭头所示方向即为水流方向，而后到达储水箱41内，当累积到一定量后可根据需要取用。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种太阳能海水淡化装置，包括浮式的框架平台(1)、设于所述框架平台(1)内的蒸发系统(2)、集水系统(3)，以及储水和输水系统(4)，所述框架平台(1)为上面敞口的长方体结构，所述蒸发系统(2)包括位于水平面以下的太阳能吸热器(21)，其特征在于，所述框架平台(1)的底部开设有供海水进入的透水孔(11)，所述集水系统(3)包括设置在所述框架平台(1)上方的透光温室棚顶(31)，所述温室棚顶(31)为前后两侧低中间高的斜坡顶，所述温室棚顶(31)包括多个从左至右并列设置的波浪形结构(311)，每个所述波浪形结构(311)的谷底设有集水槽(312)，所述集水槽(312)连通至所述温室棚顶(31)相应侧的集水器(313)中，所述框架平台(1)的前后侧设置有多个与所述集水器(313)连通的储水箱(41)。
2.如权利要求1所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述太阳能吸热器(21)下方设有隔热透水垫层(22)，所述隔热透水垫层(22)下方与所述框架平台(1)底部之间设有多个垫层支撑柱(23)。
3.如权利要求1所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述温室棚顶(31)下方设有支撑架(32)，所述框架平台(1)内设有侧边支柱(13)以及位于所述侧边支柱(13)内的侧边支杆(14)，所述侧边支杆(14)的上端支撑所述支撑架(32)。
4.如权利要求1所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述集水器(313)和所述储水箱(41)连接处设有滤网(42)。
5.如权利要求4所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于，同侧的多个所述储水箱(41)之间通过连通管(43)连通。
6.如权利要求5所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于，位于边上的所述储水箱(41)的侧壁上设有取水孔(411)和/或管道接口(412)。
7.如权利要求1所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于，还包括对所述框架平台(1)内的海水与外部海水进行交换的换水系统(5)。
8.如权利要求7所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述换水系统(5)包括设置在所述框架平台(1)的左右两侧的多个透流孔(51)，所述透流孔(51)至少部分位于水平面以下，所述透流孔(51)上方铰接有用于关闭和打开所述透流孔(51)的挡流板(52)。
9.如权利要求1-8中任一项所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于，还包括浮力系统(12)，所述浮力系统(12)和所述储水箱(41)设置在所述框架平台(1)外围或集成在所述框架平台(1)内部。
10.如权利要求1-8中任一项所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于，还包括锚定系统(6)，所述锚定系统(6)包括设置在所述框架平台(1)下部侧面的锚系耳孔(61)，所述锚系耳孔(61)上系有锚绳(62)的一端，所述锚绳(62)的另一端系有锚块(62)，所述锚绳(62)上靠近所述锚系耳孔(61)的部位连接有锚系浮球(64)。
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