專利名稱：一種模擬自然界降水的海水淡化設(shè)備的制作方法
一種模擬自然界降水的新型海水淡化設(shè)備，其特征為使用冷媒將空氣中，特別是近海和海洋上空的空氣作為生產(chǎn)淡水的主要原料，使用清潔的太陽(yáng)能—風(fēng)能以及潮汐漲落的位能發(fā)出的電力作為動(dòng)力，將自然界降水的過(guò)程蘊(yùn)涵在本設(shè)備的全部工藝過(guò)程中，完全模擬自然界的降水過(guò)程，在沒(méi)有化石燃料和不可再生的能源參加的前提下，按照空氣中飽和水蒸氣的含量來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)淡水，從而最終徹底解決地球上的干旱、沙漠化的現(xiàn)狀，永遠(yuǎn)告別缺水和荒漠。實(shí)現(xiàn)人類獲得永久性充裕淡水的一次革命，實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。
地球上所有的淡水都來(lái)自海水，兩極地區(qū)豐富的冰態(tài)固體淡水雖然不完全依靠降水獲得，但同降水的過(guò)程是一樣的，那就是同樣來(lái)自海水，來(lái)自空氣溫度的超低值導(dǎo)致的水在相態(tài)上的變化，來(lái)自海水中所有溶質(zhì)或電解質(zhì)和純凈水的分離。
從2000多年前古希臘的科學(xué)家阿基米德在一個(gè)簡(jiǎn)單的蒸餾實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了海水經(jīng)過(guò)蒸發(fā)—凝結(jié)過(guò)程可以脫鹽淡化到現(xiàn)在，人類已有的海水淡化的生產(chǎn)工藝探索中，目前大約有20種左右的方法可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，但由于生產(chǎn)成本和生產(chǎn)規(guī)模都還不足以形成替代自然界降水的過(guò)程，其中發(fā)展較快的膜反滲透法(RO)雖然可以有較好的運(yùn)行例證，但能耗和頻繁更換滲透膜，以及對(duì)海水進(jìn)行加鹽處理等工藝路線，還是影響了淡水的產(chǎn)量和淡水生產(chǎn)環(huán)境的分布。而化學(xué)平衡法、水合法、溶劑萃取法、納濾(NF)、相變化法、多效長(zhǎng)管式蒸餾(VTE)、多級(jí)閃急蒸餾(MSF)、和蒸汽壓縮蒸餾(VCD)等生產(chǎn)工藝，帶來(lái)的主要問(wèn)題是淡水成本的提高，不能根本解決人類所需要的、充足的淡水供應(yīng)。時(shí)代呼吁科學(xué)家要從革命化的創(chuàng)新過(guò)程中探索海水淡化的最簡(jiǎn)單、最環(huán)保、最廉價(jià)的產(chǎn)生源頭淡水的工業(yè)化途徑。
本發(fā)明在專利111116.7基礎(chǔ)上對(duì)利用太陽(yáng)能—風(fēng)能海水淡化的過(guò)程進(jìn)一步優(yōu)化，面向空氣中，特別是海洋上空空氣中的含量大小不等的水蒸氣進(jìn)行了計(jì)算和技術(shù)處理，提出了利用自然能源的優(yōu)化組合方案，不間斷地從空氣中獲得淡水，實(shí)現(xiàn)了資源回歸和生產(chǎn)技術(shù)的回歸，把生產(chǎn)成本降低為最大限度地接近零，并最終把獲得淡水當(dāng)成人類徹底解決“水荒”的一個(gè)革命化進(jìn)程。
本發(fā)明的過(guò)程是這樣實(shí)現(xiàn)的把人類熟悉的降水過(guò)程移植到一個(gè)工業(yè)化過(guò)程中來(lái)，利用現(xiàn)代科技手段，采用智能化自然能源淡水生成系統(tǒng)。
按照發(fā)明者1984年提出的“資源回歸”理論的雛形設(shè)想(潛科學(xué)雜志1984年署名文章)，地球上絕大多數(shù)的資源，可以被人類通過(guò)模擬其產(chǎn)生的過(guò)程重新創(chuàng)造出來(lái)，從而維持人類的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)這一理論，發(fā)明者已經(jīng)開(kāi)始的研究證明，包括關(guān)于、淡水、石油、天然氣資源在內(nèi)的一切資源的枯竭和喪失的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。大多數(shù)地球上已有的資源都可以重新創(chuàng)造出來(lái)，人類可以有計(jì)劃地生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)碳?xì)錈N類資源，并為人類所利用。在淡水的匱乏和全球性的干旱、荒漠化過(guò)程中，只有依靠科學(xué)技術(shù)來(lái)按照人類需要?jiǎng)?chuàng)造淡水的資源供應(yīng)，才會(huì)結(jié)束人類對(duì)淡水匱乏的恐懼。
降水過(guò)程是太陽(yáng)輻射能量作用于占地球面積71％以上的海水，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)過(guò)程作為前提的，只是能不能降水(雨或雪)還要滿足降水過(guò)程形成的其他條件，只要條件不具備，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)降水，從全球范圍觀察和考察的結(jié)果來(lái)分析，人類在利用空氣中所含有的水蒸氣獲得淡水的科技實(shí)踐過(guò)程中，基本上是被動(dòng)的承受自然界原有的降水條件，最多是使用干冰、碘化銀、液氮等冷凝劑在空氣中的水蒸氣達(dá)到準(zhǔn)飽和狀態(tài)時(shí)完成人工增雨過(guò)程，而從未想到使用人類已經(jīng)成功地利用到抽濕，空調(diào)和智能化控制技術(shù)上的實(shí)用技術(shù)來(lái)完成空氣中，特別是占地球面積71％以上的海洋上空使用太陽(yáng)能、風(fēng)能作為能源的人工智能降水過(guò)程，本專利就是繼1998年和2000年太陽(yáng)能海水淡化所申報(bào)的專利基礎(chǔ)上，更明確地說(shuō)明人類最終解決淡水缺乏和降水分布不均勻的弊病的方法。
在發(fā)明專利公報(bào)2000年第16卷第43號(hào)(總第763期)第31頁(yè)公開(kāi)號(hào)CN1270928A中，本發(fā)明人已經(jīng)明確說(shuō)明“本發(fā)明模擬地球上的降水過(guò)程，把海水蒸發(fā)，水蒸氣在不同氣壓下的冷凝和形成這一過(guò)程的太陽(yáng)能量的放大進(jìn)行了科學(xué)的設(shè)計(jì)，使得大自然的降水過(guò)程濃縮到一個(gè)系統(tǒng)之中，按照人類的要求獲得淡水。根據(jù)能量守恒和熱力學(xué)有關(guān)定律，本發(fā)明把太陽(yáng)能和風(fēng)能的能量轉(zhuǎn)換為海水淡化過(guò)程的能量來(lái)源，不僅實(shí)現(xiàn)了能量的低成本采集，而且可以完全由人類利用自然界的條件實(shí)現(xiàn)淡水資源的隨意組合。最終改變地球上的干旱和荒漠化的問(wèn)題?！钡厍蛏峡諝庵兴魵獾暮考唇^對(duì)濕度，每天都存在二個(gè)最高值，早上8-9時(shí)和夜間20-21時(shí)，最低值則出現(xiàn)在日出前和午后14-15時(shí)，造成這一原因的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)來(lái)自太陽(yáng)輻射，當(dāng)空氣中水汽含量一定，氣壓不變，使空氣冷卻水汽相，對(duì)于水面溫度大于攝氏零度達(dá)到飽和時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)溫度，當(dāng)溫度為40攝氏度時(shí)，若水汽含量達(dá)到飽和時(shí)，每立方米空氣中含有淡水為51克。每立方公里所含有的淡水為510億克＝5100萬(wàn)公斤＝51000立方米(噸)。當(dāng)溫度升高，同時(shí)又符合水汽方程即引入比濕概念后(單位質(zhì)量空氣中所含有的水汽質(zhì)量)，淡水含有量會(huì)繼續(xù)增加。正是因?yàn)楹Ｋ舭l(fā)過(guò)程完全按照人類意志之外的因素在進(jìn)行中，所以不可能采用工程施工直至智能化配備高效模擬降水過(guò)程。
本發(fā)明采集地球海洋和陸地上空中各種水汽含量的空氣為原料，通過(guò)過(guò)飽和狀態(tài)的產(chǎn)生及智能化控制，使進(jìn)入系統(tǒng)的空氣達(dá)到系統(tǒng)內(nèi)臨界工作狀態(tài)，完成智能化控制過(guò)程，使降水成為一種可以由人類設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目，補(bǔ)充自然界降水過(guò)程的不平衡，徹底消除干旱，實(shí)現(xiàn)降水過(guò)程的產(chǎn)業(yè)化。
采用特制的風(fēng)機(jī)和促飽和系統(tǒng)，利用太陽(yáng)能和風(fēng)能作為動(dòng)力，使空氣中的水汽進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)這部分空氣中的比濕不達(dá)標(biāo)或過(guò)于干燥時(shí)，空氣只是作為水汽的載體進(jìn)入系統(tǒng)，當(dāng)通過(guò)對(duì)海水進(jìn)行人工強(qiáng)化蒸發(fā)時(shí)，不管是否達(dá)到飽和狀態(tài)都可以使其中所含的水汽進(jìn)行含量組分的重新組合，系統(tǒng)中的控制功能使水汽達(dá)到飽和狀態(tài)，一般來(lái)說(shuō)，可以聯(lián)想到自然降水過(guò)程中的積雨云的形成過(guò)程，而在這一過(guò)程的尾端，是實(shí)現(xiàn)降水過(guò)程的熱量的交換、相變和水汽中可能出現(xiàn)的雜質(zhì)的排除功位。這一過(guò)程就是降水形成的過(guò)程，按照上面計(jì)算的空氣中的含水量臨界值，等于通過(guò)熱交換完成人工智能的降水過(guò)程。
觀測(cè)證實(shí)，達(dá)到空氣中水汽含量飽和狀態(tài)時(shí)的溫度大體為當(dāng)系統(tǒng)中溫度為0攝氏度時(shí)，其每立方米空氣中的水汽含量為4.847克；5攝氏度時(shí)為6.797克；10攝氏度時(shí)為9.401克；15攝氏度時(shí)為12.832克；20攝氏度時(shí)為17.3克；25攝氏度時(shí)為23.049克；30攝氏度時(shí)為30.371克；35攝氏度時(shí)為39.599克；40攝氏度時(shí)為51克。45攝氏度以上系統(tǒng)內(nèi)每立方米空氣中的水汽含量會(huì)更快地提高，但獲得這一溫度的理想條件難度增加。
觀測(cè)還證實(shí)各種溫度和壓強(qiáng)下的飽和比濕和溫度的關(guān)系也呈現(xiàn)一種規(guī)律性的關(guān)系。當(dāng)氣壓為1000hpa時(shí)，溫度為0攝氏度時(shí)比濕為3.8克/單位公斤(下同)；5攝氏度時(shí)為5.44克；10攝氏度時(shí)為7.67克；15攝氏度時(shí)為10.7克；20攝氏度時(shí)為14.7克；25攝氏度時(shí)為20克；30攝氏度時(shí)為26.9克；35攝氏度時(shí)為35.8克；40攝氏度時(shí)為47.3克。這一結(jié)論說(shuō)明在相同的空氣壓強(qiáng)條件下，空氣的比濕隨溫度的升高而升高。當(dāng)壓強(qiáng)變化時(shí)，空氣壓強(qiáng)變小，比濕會(huì)增加，當(dāng)氣壓為1000hpa時(shí)，15攝氏度時(shí)飽和比濕為10.7克，900hpa時(shí)15攝氏度飽和比濕為11.9克，800hpa時(shí)15攝氏度飽和比濕為13.4克，700hpa時(shí)15攝氏度飽和比濕為15.3克，600hpa時(shí)15攝氏度飽和比濕為17.9克。氣壓越低，比濕越高?？諝庵泻械乃苍礁?。
本發(fā)明通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)1、利用海水漲潮形成產(chǎn)生的位能，使用橡膠壩完成海水進(jìn)入過(guò)程，通過(guò)事先構(gòu)筑的高位出水孔將每天吸收到系統(tǒng)內(nèi)的海水注入海水處理池內(nèi)，其間接通中水頭(30米左右)落差架設(shè)的水輪機(jī)做功，帶動(dòng)水力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出電力。同時(shí)容納在海水處理池上的高于出水口的多余海水經(jīng)過(guò)退潮時(shí)排除海水的通道流回大海。
2、利用風(fēng)力發(fā)電裝置和風(fēng)力加速系統(tǒng)(見(jiàn)另項(xiàng)專利)獲得持續(xù)的供電能力供應(yīng)，使整個(gè)海水淡化過(guò)程使用的動(dòng)力都來(lái)自自然能量，更確切地說(shuō)是來(lái)自太陽(yáng)的能量，因?yàn)樗^風(fēng)能只是在太陽(yáng)光輻射的作用下，空氣流動(dòng)的方向、強(qiáng)度、壓力、速度的組合，而本系統(tǒng)又在產(chǎn)生淡水的同時(shí)，在熱量交換過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生等值的低溫能量，本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是利用這部分低溫能量形成一個(gè)溫差和壓差的相對(duì)固定的區(qū)域，在規(guī)范設(shè)計(jì)的能源部分恰恰是利用了這部分由高溫高壓區(qū)域向低溫低壓區(qū)域過(guò)渡的空氣流動(dòng)的地區(qū)，安置風(fēng)力發(fā)電機(jī)，達(dá)到提高風(fēng)力發(fā)電效率和發(fā)電量的作用。
3、降水過(guò)程實(shí)際上存在著一個(gè)臨界點(diǎn)，他的表現(xiàn)方式是空氣中的比濕換算成為過(guò)飽和的水汽含量，應(yīng)該超過(guò)地球引力的平衡值，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，唯一要做的是必須使海水蒸發(fā)后形成的水蒸氣重量超過(guò)周?chē)諝獾闹亓?，為了在本發(fā)明系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)降水的持續(xù)發(fā)生，需要利用太陽(yáng)能量經(jīng)過(guò)聚焦折射將進(jìn)入海水預(yù)熱和直接加熱的海水蒸發(fā)產(chǎn)生一個(gè)水蒸汽富集和加熱的過(guò)程，只有達(dá)到一定的溫度臨界值，而又達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)才能通過(guò)冷凝過(guò)程完成整個(gè)降水過(guò)程。
4、為了實(shí)現(xiàn)獲得淡水的工業(yè)化過(guò)程，本發(fā)明在自動(dòng)化控制上，采用設(shè)定好的數(shù)據(jù)和淡水產(chǎn)生的最佳溫度控制和壓力控制的啟動(dòng)程序，利用傳感器傳遞的信息不斷修正淡水產(chǎn)生的工藝條件，使其持續(xù)工作，這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)樵谧匀唤缃邓^(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)“干打雷、不下雨”或?yàn)踉泼懿紖s無(wú)法形成降雨的現(xiàn)象，而在本系統(tǒng)內(nèi)不存在這種狀況，只有出水量高低的問(wèn)題，而出水量的高低只同水蒸氣在空氣內(nèi)的比例和系統(tǒng)內(nèi)的溫度、壓力有關(guān)，這些因素都是可以通過(guò)智能化的設(shè)置和控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的實(shí)施示例表述為利用近海或海洋上空以及所有空氣中含有水汽的近地大氣中在太陽(yáng)輻射能量作用下產(chǎn)生的水蒸氣為原料，通過(guò)一系列太陽(yáng)能聚焦設(shè)備放大太陽(yáng)能量輻射對(duì)海水或其他需要處理、凈化的水源進(jìn)行的蒸發(fā)過(guò)程和兩種空氣中水汽的混合、凈化過(guò)程，在預(yù)先設(shè)定的工藝條件下，使空氣中所含有的過(guò)飽合水蒸氣在一定的溫度和壓力的作用下持續(xù)產(chǎn)生淡水，這種淡水屬于溶質(zhì)和溶劑(淡水)徹底分離的淡水生產(chǎn)過(guò)程。其產(chǎn)量的高低只在于空氣中含有的水汽的總量、比濕和達(dá)到露點(diǎn)溫度的工作系統(tǒng)的工作狀況、溫差和壓差的最佳值的獲得和維持。是一種采用現(xiàn)代科技把大自然的降水過(guò)程縮微到海水淡化供水工程的一個(gè)智能控制的系統(tǒng)中來(lái)的一種改變自然界降水途徑的工藝過(guò)程。
在系統(tǒng)設(shè)置中，海水通過(guò)橡膠壩1在漲潮時(shí)，靠月球?qū)Φ厍虻囊闯毕F(xiàn)象的漲潮過(guò)程進(jìn)入供水工程的儲(chǔ)水池內(nèi)，在海水流入儲(chǔ)水池時(shí)，海水下泄的水頭高低隨著潮水的高低或月亮的圓缺變換和日潮周期的變化而有所不同，以中國(guó)為例，廣州每日一潮，青島則一日雙潮。海水水頭所蘊(yùn)含的位能(勢(shì)能)經(jīng)推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)2發(fā)電，形成電能。
進(jìn)入儲(chǔ)水池的海水，在進(jìn)入太陽(yáng)輻射聚焦能量的作用下，進(jìn)行預(yù)加熱，預(yù)熱過(guò)程是通過(guò)折射聚焦的光能放大系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這套裝置是由覆蓋在預(yù)熱池上的羅紋透鏡3和連接菲涅爾透鏡的真空熱管傳導(dǎo)束在幾乎沒(méi)有傳導(dǎo)熱阻的環(huán)境下形成的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的這套太陽(yáng)輻射聚焦放大系統(tǒng)，焦斑溫度可達(dá)到1000攝氏度，通過(guò)連接焦斑的真空熱管束4的蒸發(fā)端，使熱量在熱阻接近零的狀態(tài)下，在環(huán)型的海水預(yù)熱或海水蒸發(fā)器5中，海水在這部分熱能的作用下，獲得能量，發(fā)生從海水脫鹽，溶劑和溶質(zhì)分離的蒸發(fā)過(guò)程，在引風(fēng)裝置6的作用下，同時(shí)把空氣中的水蒸氣連同空氣本身進(jìn)入混合室7，按照降水形成的條件，在混合室內(nèi)完成過(guò)飽合過(guò)程。
引風(fēng)機(jī)6形成的風(fēng)壓在具有特殊結(jié)構(gòu)的混合室內(nèi)會(huì)按照空氣的流動(dòng)速度而降低，其中含有的水蒸氣通過(guò)管道8，進(jìn)入三級(jí)冷凝裝置，逐漸發(fā)生相變，形成潔凈的淡水，每一級(jí)冷凝過(guò)程都由不含氟的制冷介質(zhì)完成熱量的交換，這些冷凝劑的翅片式高效制冷管路9可以是列管束也可以是盤(pán)管束，制冷介質(zhì)的循環(huán)是同控制室內(nèi)的模糊控制儀表10，根據(jù)工藝要求來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉的。當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，空氣流速過(guò)慢會(huì)造成結(jié)冰、結(jié)霜現(xiàn)象。所以每一級(jí)冷凝裝置都要保證一定的流速和保證溫度、壓力傳感器11的正常運(yùn)行。
三級(jí)冷凝可以保證絕大多數(shù)空氣中的水汽都會(huì)發(fā)生相變，成為無(wú)污染的淡水。
在海水預(yù)熱和海水加熱過(guò)程中形成的濃度較高的鹽鹵，進(jìn)入鹽鹵池12，在鹽鹵池中由于高濃度鹽水具備儲(chǔ)能效果(太陽(yáng)池)。因此，不定期地將超過(guò)濃度大于40％的鹽鹵利用特制的濃漿泵抽出來(lái)結(jié)晶成粗鹽，使用波美表(比重計(jì))每日觀測(cè)、記錄鹽鹵池中氯化鈉的含量。保存在太陽(yáng)池內(nèi)的剩余鹽鹵，會(huì)使太陽(yáng)池中層溫度積累和儲(chǔ)存，成為預(yù)熱海水的能量補(bǔ)充來(lái)源，通過(guò)池內(nèi)的熱交換裝置來(lái)獲得加熱海水的能量。
經(jīng)過(guò)三級(jí)冷凝獲得的淡水可以達(dá)到一級(jí)生活用水的標(biāo)準(zhǔn)，為了直接生產(chǎn)純凈水，本發(fā)明在產(chǎn)品終端，收集淡水時(shí)，采用人工過(guò)濾和礦化滲井13，所產(chǎn)生的淡水除去符合國(guó)家規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)外，還可溶有鍶、硒、偏硅酸等礦泉水特征的微量元素，可直接灌裝或進(jìn)入專供管道供飲用。
由于人類使用的淡水主要來(lái)源是雨水、雪水，因此本發(fā)明產(chǎn)生的淡水，除進(jìn)行特殊處理的純凈水或礦泉水外，其主要成分中雜質(zhì)含量大大低于自來(lái)水的原材料，即水庫(kù)或江、河、湖中的淡水的水平。可以通過(guò)管道，分質(zhì)、分價(jià)供應(yīng)市場(chǎng)，產(chǎn)品可分為純凈水、超純凈水(導(dǎo)電率低于超凈蒸餾水標(biāo)準(zhǔn))、飲用水、工農(nóng)業(yè)一級(jí)用水等類型。
由于成本核算只計(jì)算設(shè)備的折舊和維修費(fèi)用，該生產(chǎn)工藝中可以納入成本核算的因素同獲得的效益相比較，可以認(rèn)為從第二年使用開(kāi)始，所產(chǎn)的淡水成本是零。隨著水價(jià)在全世界范圍的提高，所生產(chǎn)的淡水如果用于商業(yè)用途，可在第二年開(kāi)始獲得巨大的收益。


圖1是整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程，其中系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿Α蔑L(fēng)能發(fā)電和利用冷凝過(guò)程的熱交換和太陽(yáng)輻射形成的風(fēng)壓差，可以獲得風(fēng)動(dòng)力加速的效果，使風(fēng)力發(fā)電的生產(chǎn)成本降低到每千瓦時(shí)0.1元以下，關(guān)于這個(gè)專利，發(fā)明人已經(jīng)另案申請(qǐng)。
圖2是水汽混合室的構(gòu)造簡(jiǎn)介，其中1是潮濕空氣入口，2是海水蒸發(fā)后各種水蒸氣的入口，3是混合器的加熱裝置，4是混合室的出口。
圖3是三級(jí)冷凝裝置的配置和自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝配置。其中1是引風(fēng)裝置，2是減速設(shè)備，其功能在于使潮濕空氣的通過(guò)速度減緩，增加同冷凝換熱管束的結(jié)合面積和循環(huán)時(shí)間。3是冷媒，4是冷媒傳感器，5是冷凝設(shè)備中的溫度傳感器，6是壓力傳感器。
圖4是淡水的礦化設(shè)備和滲漉設(shè)備，其中1是裝有天青石、砂礫、麥飯石及偏硅酸溶膠的填料層，2是磁芯除菌裝置，3是充氧設(shè)備。
圖5是引風(fēng)裝置，其中1是安裝在風(fēng)道上的風(fēng)壓壓力傳感器探頭，2是過(guò)濾網(wǎng)。
制造示例例1采用大型羅紋菲涅爾透鏡，設(shè)計(jì)焦距在1200毫米-2000毫米，排列安裝在太陽(yáng)能海水淡化設(shè)備的海水預(yù)熱池的向陽(yáng)面上，使其聚焦焦斑的工作面的太陽(yáng)輻射能量達(dá)到額定溫度(800-1100攝氏度)，通過(guò)真空度為10的金屬熱管傳導(dǎo)熱量，真空熱管的工作介質(zhì)使用高純金屬鈉，其中插入海水的部分，表面鍍蒙乃爾合金或鎳鉻不銹鋼，以防止長(zhǎng)期在海水作用下鹽蝕。在熱管上端的三分之一處，約40公分的區(qū)域采用坡口氬弧保護(hù)焊接連接若干個(gè)直徑50厘米的圓型海水加熱環(huán)型蒸發(fā)器，被預(yù)熱的海水在35攝氏度以上進(jìn)入這個(gè)蒸發(fā)器，在高溫氣氛中蒸發(fā)成為水蒸氣，同時(shí)被引風(fēng)機(jī)引導(dǎo)到三級(jí)冷凝裝置和水蒸氣混合設(shè)置中。
采用大型風(fēng)機(jī)將海面上空的空氣鼓入混合室，與上述水蒸氣混合，進(jìn)入第一級(jí)冷凝室，混合室的結(jié)構(gòu)入口采用向內(nèi)喇叭口狀，使空氣進(jìn)入的速度放緩?；旌鲜也捎没炷两Y(jié)構(gòu)成型，也可用聚碳酸酯樹(shù)脂板襯里的普通鋼板焊接，也可選擇普通建筑物的壘砌方式成型。
冷凝分為三級(jí)進(jìn)行，其主要功能是使水蒸氣在冷媒的作用下，發(fā)生相變，成為淡水，冷凝設(shè)備可使用低溫冷媒可以是氨氣、氮?dú)?，也可以是非氟的其他低溫介質(zhì)，在冷凝器的入口和出口安裝溫度、壓力和流量的傳感器或儀表。
已經(jīng)成為淡水的產(chǎn)品，經(jīng)由流量器進(jìn)入淡水后期制作過(guò)程，在裝有棒狀活性炭、天青石10目碎石、麥飯石和硅沙的滲透層內(nèi)進(jìn)行礦化處理，以補(bǔ)充鍶、硒和偏硅酸等微量元素。
動(dòng)力的來(lái)源來(lái)自海水的橡膠壩攔住的漲潮進(jìn)入的海水，在海水儲(chǔ)水池的出水口安裝低水頭水輪機(jī)和水力發(fā)電機(jī)，該電力補(bǔ)充風(fēng)機(jī)運(yùn)行動(dòng)力的不足。水頭落差設(shè)計(jì)在20米以內(nèi)。
動(dòng)力的來(lái)源還來(lái)自近海配套的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其中為了保證每天24小時(shí)持續(xù)供應(yīng)電力，在安裝風(fēng)力機(jī)的地段，分別在安裝區(qū)域裝配太陽(yáng)能聚焦空氣加熱設(shè)備和連接三級(jí)冷凝設(shè)備尾端的冷空氣形成設(shè)備。這一設(shè)計(jì)維持了，區(qū)域內(nèi)空氣定向的流動(dòng)速度，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)24小時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行。保證了海水淡化設(shè)備全過(guò)程的動(dòng)力供應(yīng)。
中央控制室連接設(shè)在每一個(gè)工序上的傳感器和流量計(jì)，在顯示統(tǒng)計(jì)屏上觀察工作實(shí)況，全過(guò)程維修人員分工專項(xiàng)完成動(dòng)力系統(tǒng)和光聚焦過(guò)程的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。
示例2在空氣相對(duì)濕度較大或者近地空氣是霧、霜、露天氣時(shí)，由于太陽(yáng)輻射的聚焦能量達(dá)不到海水蒸發(fā)的臨界能量，本設(shè)備采用風(fēng)機(jī)和引風(fēng)裝置將潮濕空氣直接進(jìn)入混合室，和三級(jí)冷凝設(shè)備，直接獲得淡水，其采集的近?；蚪氐某睗窨諝馐翘?yáng)能量蒸發(fā)海水形成的。也是大規(guī)模獲得淡水，和全天候獲得淡水的途徑，這樣在陰天也可以獲得更多的淡水。
由于淡水的純凈度不如示例1所表述的水質(zhì)，即達(dá)不到純凈水的指標(biāo)，該產(chǎn)品用于供應(yīng)水廠和工農(nóng)業(yè)用水使用。
權(quán)利要求
1.一種模擬自然界降水的海水淡化設(shè)備，其特征為利用采集近?？諝庵谐睗竦目諝猓春Ｋ匀徽舭l(fā)產(chǎn)生的水汽，特別是近海平流霧所產(chǎn)生的水汽，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的冷卻相變過(guò)程，獲得純凈的、類似降水的大量淡水，把降水過(guò)程所發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換和相變過(guò)程濃縮到人工智能控制的大型規(guī)?；a(chǎn)模式中來(lái)，從而徹底解決地球上的干旱和荒漠化問(wèn)題，在全過(guò)程中使用自然能源—太陽(yáng)能和風(fēng)能、潮汐能作為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)生態(tài)化和絕對(duì)無(wú)污染的工藝操作。
2.按照權(quán)利要求1，本專利技術(shù)所使用的動(dòng)力分別來(lái)自太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱能和太陽(yáng)能產(chǎn)生的風(fēng)能以及大海潮汐固有的動(dòng)力。利用近海陸地和海水比熱不同會(huì)持續(xù)產(chǎn)生定向空氣流動(dòng)的特點(diǎn)，帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水和剿襲發(fā)電，減少和不使用外接電源，最大限度地降低工藝成本。
3.按照權(quán)利要求1，本專利使用太陽(yáng)能加熱海水獲得水蒸氣的過(guò)程，使用折射聚焦的光放大系統(tǒng)使焦斑溫度達(dá)到超過(guò)800攝氏度的高溫，并通過(guò)金屬真空傳導(dǎo)熱管形成若干個(gè)高溫加熱區(qū)，使海水蒸騰達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，然后同采集的空氣中的水汽混合，共同進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，成為清潔的淡水。
4.按照權(quán)利要求1，本專利技術(shù)在獲得淡水后，按照用途不同，進(jìn)行再處理，分別使用消毒、離子交換或其他制備純凈水的工業(yè)化技術(shù)手段，生產(chǎn)水廠原料水、飲用水和飲料水甚至超純度水，直接或間接用于生活和工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的水源。
5.按照權(quán)利要求1，本設(shè)備用于陸地大霧天氣時(shí)，由于陸地上空氣污染水汽中含有較多的有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)再處理才可作為原料水使用，其中有機(jī)物質(zhì)中沸點(diǎn)小于100攝氏度的氣體雜質(zhì)，需要通過(guò)蒸發(fā)或活性炭、沸石吸附后再進(jìn)行常規(guī)離子交換或反滲透、超濾、納濾等方法進(jìn)行。
全文摘要
本專利發(fā)明屬于一種模擬地球上降水過(guò)程的海水淡化設(shè)備，采用人工智能控制降水產(chǎn)生的條件，包括飽和水汽壓、風(fēng)壓和冷凝條件，在極低的成本條件下獲得潔凈的淡水，從根本上解決地球上淡水匱乏和荒漠化的問(wèn)題。本專利除了利用太陽(yáng)能蒸發(fā)海水獲得水汽之外，可以從近海和海洋中發(fā)生的大霧，特別是平流霧中采集淡水，并在獲得淡水后，利用傳統(tǒng)水處理和水廠水處理的方法，將采集的淡水進(jìn)行純化，直接飲用或加工成為系列純凈淡的產(chǎn)品，比較膜滲透、納濾、超濾、電滲析和多效蒸發(fā)、多級(jí)閃蒸等海水淡化方法，可以最大限度地降低成本，直到零成本運(yùn)行，是發(fā)展經(jīng)濟(jì)，保證現(xiàn)代化建設(shè)和改造中國(guó)及全球沙漠干旱的最有競(jìng)爭(zhēng)力的選擇。發(fā)明人繼一系列海水淡化生產(chǎn)工藝的專利技術(shù)推出后，通過(guò)艱苦的創(chuàng)業(yè)，科學(xué)地解決了海水淡化大規(guī)模、低成本運(yùn)行的新途徑，并使之產(chǎn)業(yè)化，以求得人類的持續(xù)發(fā)展。
文檔編號(hào)C02F1/14GK1535920SQ0310907
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者孫伯魯 申請(qǐng)人:孫伯魯