專利名稱：基于反饋控制的聚光集熱多級閃蒸工藝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能與海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反饋控制的聚光集熱多級
閃蒸工藝裝置。
背景技術(shù)：
主流海水淡化工藝包括多效蒸餾、多級閃蒸、反滲透薄膜等，這些工藝需要消耗大量熱能或電能，而產(chǎn)生熱能和電能的常用方式是不可再生能源的能量轉(zhuǎn)換，例如核反應(yīng)釋放的能量、煤炭燃燒釋放的能量等。眾所周知，消耗煤炭和石油等化石燃料對環(huán)境的污染和產(chǎn)生的溫室氣體使人類不但面臨化石燃料進(jìn)一步短缺的壓力，還要承擔(dān)環(huán)境惡化的巨大壓力。 利用太陽能淡化海水，有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，而且，可移植性好，容易在遠(yuǎn)海荒島缺電缺水地區(qū)使用，具有一定的優(yōu)勢。太陽能海水淡化的原理是通過太陽能產(chǎn)生的熱能驅(qū)動海水發(fā)生相變過程，即蒸發(fā)，然后通過另外一個(gè)相變過程，既冷凝，得到蒸餾淡水。太陽能蒸餾過程按運(yùn)行方式可分為直接法和間接法兩類。直接法系統(tǒng)是利用太陽能在集熱器中對海水直接進(jìn)行蒸餾，而間接法系統(tǒng)的太陽能集熱器與海水蒸餾部分是分離的。多數(shù)太陽能海水淡化工藝還停留在熱利用率低、產(chǎn)水量少、結(jié)構(gòu)簡單的直接式太陽能蒸餾器工藝中，例如棚式太陽能蒸餾器。為了提高熱利用率、增加產(chǎn)水量，必須將先進(jìn)太陽能集能與先進(jìn)海水淡化工藝結(jié)合的間接法。然而，此類方法仍然不夠完善。主要是人們沒有考慮如何克服太陽能熱源不穩(wěn)定的特性，這與傳統(tǒng)海水淡化工藝期望系統(tǒng)在某控制操作點(diǎn)附近的實(shí)際情況有悖。為了克服已有方案的弱點(diǎn)，先進(jìn)太陽能海水淡化方案，需要與先進(jìn)工業(yè)控制系統(tǒng)結(jié)合，產(chǎn)生運(yùn)行可靠、性能優(yōu)化的新工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種反饋控制的聚光集熱多級閃蒸工
C ^目.o本發(fā)明包括太陽能集熱系統(tǒng)、傳熱系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和換熱器。太陽能集熱系統(tǒng)，包括多個(gè)槽式聚光集熱器、多個(gè)真空玻璃集熱管，多個(gè)槽式聚光集熱器串聯(lián)在多個(gè)真空玻璃集熱管上，多個(gè)真空玻璃集熱管可串聯(lián)設(shè)置，也可并聯(lián)設(shè)置。
傳熱系統(tǒng)，包括第一連接器、第一管道、第一流量溫度表、第一離心泵、第二管道、第二連接器、第二流量溫度表、儲熱器、第一手動閥、第四管道、第三管道。第一管道的一端通過第一連接器與真空玻璃集熱管的一端相連接，第一管道的另一端與第一流量溫度表的一端相連接，第一流量溫度表的另一端與第一離心泵一端連接，第一離心泵的另一端與第二管道的一端相連接，第二管道的另一端直接與第一手動閥的一端相連接，第一手動閥的另一端與第三管道的一端相連接，第三管道的另一端與換熱器的第一油出口相連接，換熱器的第一油進(jìn)口與第四管道的一端相連接，第四管道另一端與儲油箱的油出口相連接連接，儲油箱油進(jìn)口與第二流量溫度表的一端相連接，第二流量溫度表的另一端通過第二連接器與真空玻璃集熱管的另一端相連接；整個(gè)傳熱系統(tǒng)構(gòu)成封閉式傳熱工質(zhì)循環(huán)回路。海水淡化系統(tǒng)，包括換第六管道、第五管道、第二手動閥、第七管道、第三流量溫度表、多級閃蒸器、第十管道、第四離心泵、第九管道、第八管道、第二離心泵、第三離心泵。第二離心泵的出口端與第八管道的一端相連接，第八管道的另一端與多級閃蒸器的原料海水進(jìn)口相連接，多級閃蒸器的原料海水出口與第七管道的一端相連接，第七管道的另一端與第二手動閥的一端相連接，第二手動閥的另一端與第六管道的一端相連接，第六管道的另一端與換熱器的第二進(jìn)水口相連接，換熱器的第二出水口與第五管道的一端相連接，第五管道的另一端與第三流量溫度表的一端相連接，第三流量溫度表的另一端與多級閃蒸器的熱海水口相連接，多級閃蒸器的淡水出口與第九管道的一端相連接，第九管道的另一端與第三離心泵的進(jìn)水口相連接，多級閃蒸器的濃鹽水出口與第十管道的一端相連接，第十管道的另一端與第四離心泵的進(jìn)水口相連接。
控制系統(tǒng)，包括第一信號傳輸線、第二信號傳輸線、第三信號傳輸線、第四信號傳輸線、第五信號傳輸線、第六信號傳輸線、第七信號傳輸線、第一變頻器、第一電源開關(guān)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第二變頻器、第二電源開關(guān)、第三電機(jī)、第三變頻器、第三電源開關(guān)、第四電機(jī)、第四變頻器、第四電源開關(guān)、工業(yè)控制器。工業(yè)控制器的第一信號輸入輸出接口通過第六信號傳輸線與第一流量溫度表相連接，第二信號輸入輸出接口通過第五信號傳輸線與第二流量溫度表相連接，第三信號輸入輸出接口通過第一信號傳輸線與第三流量溫度表相連接，第四信號輸入輸出接口通過第七信號傳輸線與第一變頻器的一端相連接，第五信號輸入輸出接口通過第二信號傳輸線與第二變頻器的一端相連接，第六信號輸入輸出接口通過第三信號傳輸線與第三變頻器的一端相連接，第七信號輸入輸出接口通過第四信號傳輸線與第四變頻器的一端相連接；第一變頻器的另一端通過電線與第一電機(jī)的一端相連接，第二變頻器的另一端通過電線與第二電機(jī)的一端相連接，第三變頻器的另一端通過電線與第三電機(jī)的一端相連接，第四變頻器的另一端通過電線與第四電機(jī)的一端相連接，第一電機(jī)的另一端與第一離心泵直接連接，第二電機(jī)的另一端與第二離心泵直接連接，第三電機(jī)的另一端與第三離心泵直接連接，第四電機(jī)的另一端與第四離心泵直接連接。本發(fā)明的有益效果如下
(1)槽式聚光集熱具有較高的聚光比，能夠產(chǎn)生中高溫?zé)嵩矗?br> (2)多級閃蒸海水淡化采用逐級利用熱能的方式，產(chǎn)出淡水和廢濃鹽水不帶走過多熱量，提高了熱能利用效率；
(3)儲油器能夠大量存儲熱能，能夠大量減少集熱器集熱溫度變化的影響，從而減少了換熱過程受太陽光集熱過程瞬態(tài)變化的影響，具有濾波作用；
(4)采用了基于流量與溫度檢測信號的反饋控制系統(tǒng)能夠智能化地調(diào)節(jié)電機(jī)與離心泵的轉(zhuǎn)速，保證海水淡化過程原料海水溫度與流量變化更加合理；
(5)濃鹽水可以用于曬鹽，生產(chǎn)工業(yè)或生活用鹽；
(6)與常規(guī)能源海水淡化相比，系統(tǒng)的能源來自太陽能，可再生、節(jié)能環(huán)保。


圖I為本發(fā)明原理示意圖。圖中，第一信號傳輸線I、第二信號傳輸線2、第三信號傳輸線3、第四信號傳輸線
4、第五信號傳輸線5、第六信號傳輸線6、第七信號傳輸線7、槽式聚光集熱器8、真空玻璃集熱管9、第一連接器10、第一管道11、第一流量溫度表12、第一變頻器13、第一電源開關(guān)14、第一電機(jī)15、第一離心泵16、第二管道17、第二連接器18、第二流量溫度表19、儲熱器20、第一手動閥21、第四管道22、第三管道23、換熱器24、第六管道25、第五管道26、第二手動閥27、第七管道28、第三流量溫度表29、多級閃蒸器30、第十管道31、第四離心泵32、第九管道33、第八管道34、第二電機(jī)35、第二離心泵36、第二變頻器37、第二電源開關(guān)38、第三離心泵39、第三電機(jī)40、第三變頻器41、第三電源開關(guān)42、第四電機(jī)43、第四變頻器44、第四電源開關(guān)45、工業(yè)控制器46。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。 如圖I所示，基于反饋控制的聚光集熱多級閃蒸工藝裝置，包括太陽能集熱系統(tǒng)、傳熱系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和換熱器24。太陽能集熱系統(tǒng)，包括多個(gè)槽式聚光集熱器8、多個(gè)真空玻璃集熱管9，槽式聚光集熱器8有獨(dú)立自動跟蹤太陽功能，從而保證太陽光能夠經(jīng)槽式聚光集熱器8反射聚焦到真空玻璃集熱管9上，多個(gè)槽式聚光集熱器8串聯(lián)在多個(gè)真空玻璃集熱管9上，多個(gè)真空玻璃集熱管9可串聯(lián)設(shè)置，也可并聯(lián)設(shè)置。
傳熱系統(tǒng)，包括第一連接器10、第一管道11、第一流量溫度表12、第一離心泵16、第二管道17、第二連接器18、第二流量溫度表19、儲熱器20、第一手動閥21、第四管道22、第三管道23。第一管道11的一端通過第一連接器10與真空玻璃集熱管9的一端相連接，第一管道11的另一端與第一流量溫度表12的一端相連接，第一流量溫度表12的另一端與第一離心泵16 —端連接，第一離心泵16的另一端與第二管道17的一端相連接，第二管道17的另一端直接與第一手動閥21的一端相連接，第一手動閥21的另一端與第三管道23的一端相連接，第三管道23的另一端與換熱器24的第一油出口相連接，換熱器24的第一油進(jìn)口與第四管道22的一端相連接，第四管道22另一端與儲油箱20的油出口相連接連接，儲油箱20油進(jìn)口與第二流量溫度表19的一端相連接，第二流量溫度表19的另一端通過第二連接器18與真空玻璃集熱管9的另一端相連接；整個(gè)傳熱系統(tǒng)構(gòu)成封閉式傳熱工質(zhì)循環(huán)回路。海水淡化系統(tǒng)，包括換第六管道25、第五管道26、第二手動閥27、第七管道28、第三流量溫度表29、多級閃蒸器30、第十管道31、第四離心泵32、第九管道33、第八管道34、第二離心泵36、第三離心泵39。第二離心泵36的出口端與第八管道34的一端相連接，第八管道34的另一端與多級閃蒸器30的原料海水進(jìn)口相連接，多級閃蒸器30的原料海水出口與第七管道28的一端相連接，第七管道28的另一端與第二手動閥27的一端相連接，第二手動閥27的另一端與第六管道25的一端相連接，第六管道25的另一端與換熱器24的第二進(jìn)水口相連接，換熱器24的第二出水口與第五管道26的一端相連接，第五管道26的另一端與第三流量溫度表29的一端相連接，第三流量溫度表29的另一端與多級閃蒸器30的熱海水口相連接，多級閃蒸器30的淡水出口與第九管道33的一端相連接，第九管道33的另一端與第三離心泵39的進(jìn)水口相連接，多級閃蒸器30的濃鹽水出口與第十管道31的一端相連接，第十管道31的另一端與第四離心泵32的進(jìn)水口相連接?？刂葡到y(tǒng)，包括第一信號傳輸線I、第二信號傳輸線2、第三信號傳輸線3、第四信號傳輸線4、第五信號傳輸線5、第六信號傳輸線6、第七信號傳輸線7、第一變頻器13、第一電源開關(guān)14、第一電機(jī)15、第二電機(jī)35、第二變頻器37、第二電源開關(guān)38、第三電機(jī)40、第三變頻器41、第三電源開關(guān)42、第四電機(jī)43、第四變頻器44、第四電源開關(guān)45、工業(yè)控制器46。工業(yè)控制器46的第一信號輸入輸出接口通過第六信號傳輸線6與第一流量溫度表12相連接,第二信號輸入輸出接口通過第五信號傳輸線5與第二流量溫度表19相連接，第三信號輸入輸出接口通過第一信號傳輸線I與第三流量溫度表29相連接，第四信號輸入輸出接口通過第七信號傳輸線7與第一變頻器13的一端相連接，第五信號輸入輸出接口通過第二信號傳輸線2與第二變頻器37的一端相連接，第六信號輸入輸出接口通過第三信號傳輸線3與第三變頻器41的一端相連接，第七信號輸入輸出接口通過第四信號傳輸線4與 第四變頻器44的一端相連接；第一變頻器13的另一端通過電線與第一電機(jī)15的一端相連接，第二變頻器37的另一端通過電線與第二電機(jī)35的一端相連接，第三變頻器41的另一端通過電線與第三電機(jī)40的一端相連接，第四變頻器44的另一端通過電線與第四電機(jī)43的一端相連接，第一電機(jī)15的另一端與第一離心泵16直接連接，第二電機(jī)35的另一端與第二離心泵36直接連接，第三電機(jī)40的另一端與第三離心泵39直接連接，第四電機(jī)43的另一端與第四離心泵32直接連接。本發(fā)明所述的整個(gè)傳熱系統(tǒng)構(gòu)成封閉式傳熱工質(zhì)循環(huán)回路，該傳熱工質(zhì)循環(huán)回路允許導(dǎo)熱工質(zhì)反復(fù)循環(huán)；海水淡化系統(tǒng)形成的海水淡化回路是開放式的結(jié)構(gòu)，允許海水淡化系統(tǒng)連續(xù)不斷地產(chǎn)生淡水，海水淡化系統(tǒng)主要利用太陽能熱能加熱導(dǎo)熱工質(zhì)，然后，導(dǎo)熱工質(zhì)與原料海水發(fā)生熱交換，從而獲得蒸餾法海水淡化需要的熱海水。與傳統(tǒng)海水淡化工藝不同，本發(fā)明采用了一種反饋控制回路，用來應(yīng)對太陽能波動產(chǎn)生的不良影響。流量溫度表測量到幾個(gè)管道內(nèi)流體與溫度信號后，將信號反饋給工業(yè)控制器。根據(jù)反饋信號，工業(yè)控制器產(chǎn)生調(diào)節(jié)各個(gè)電機(jī)和離心泵轉(zhuǎn)速的控制命令，該類控制命令通過信號傳輸線傳輸給變頻器，并通過變頻器來實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)和離心泵的轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求
1.基于反饋控制的聚光集熱多級閃蒸工藝裝置，包括太陽能集熱系統(tǒng)、傳熱系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和換熱器，其特征在于 太陽能集熱系統(tǒng)，包括多個(gè)槽式聚光集熱器、多個(gè)真空玻璃集熱管，多個(gè)槽式聚光集熱器串聯(lián)在多個(gè)真空玻璃集熱管上，多個(gè)真空玻璃集熱管可串聯(lián)設(shè)置，也可并聯(lián)設(shè)置； 傳熱系統(tǒng)，包括第一連接器、第一管道、第一流量溫度表、第一離心泵、第二管道、第二連接器、第二流量溫度表、儲熱器、第一手動閥、第四管道、第三管道；第一管道的一端通過第一連接器與真空玻璃集熱管的一端相連接，第一管道的另一端與第一流量溫度表的一端相連接，第一流量溫度表的另一端與第一離心泵一端連接，第一離心泵的另一端與第二管道的一端相連接，第二管道的另一端直接與第一手動閥的一端相連接，第一手動閥的另一端與第三管道的一端相連接，第三管道的另一端與換熱器的第一油出口相連接，換熱器的第一油進(jìn)口與第四管道的一端相連接，第四管道另一端與儲油箱的油出口相連接連接，儲油箱油進(jìn)口與第二流量溫度表的一端相連接，第二流量溫度表的另一端通過第二連接器與真空玻璃集熱管的另一端相連接；整個(gè)傳熱系統(tǒng)構(gòu)成封閉式傳熱工質(zhì)循環(huán)回路； 海水淡化系統(tǒng)，包括換第六管道、第五管道、第二手動閥、第七管道、第三流量溫度表、多級閃蒸器、第十管道、第四離心泵、第九管道、第八管道、第二離心泵、第三離心泵；第二離心泵的出口端與第八管道的一端相連接，第八管道的另一端與多級閃蒸器的原料海水進(jìn)口相連接，多級閃蒸器的原料海水出口與第七管道的一端相連接，第七管道的另一端與第二手動閥的一端相連接，第二手動閥的另一端與第六管道的一端相連接，第六管道的另一端與換熱器的第二進(jìn)水口相連接，換熱器的第二出水口與第五管道的一端相連接，第五管道的另一端與第三流量溫度表的一端相連接，第三流量溫度表的另一端與多級閃蒸器的熱海水口相連接，多級閃蒸器的淡水出口與第九管道的一端相連接，第九管道的另一端與第三離心泵的進(jìn)水口相連接，多級閃蒸器的濃鹽水出口與第十管道的一端相連接，第十管道的另一端與第四離心泵的進(jìn)水口相連接； 控制系統(tǒng)，包括第一信號傳輸線、第二信號傳輸線、第三信號傳輸線、第四信號傳輸線、第五信號傳輸線、第六信號傳輸線、第七信號傳輸線、第一變頻器、第一電源開關(guān)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第二變頻器、第二電源開關(guān)、第三電機(jī)、第三變頻器、第三電源開關(guān)、第四電機(jī)、第四變頻器、第四電源開關(guān)、工業(yè)控制器； 工業(yè)控制器的第一信號輸入輸出接口通過第六信號傳輸線與第一流量溫度表相連接，第二信號輸入輸出接口通過第五信號傳輸線與第二流量溫度表相連接，第三信號輸入輸出接口通過第一信號傳輸線與第三流量溫度表相連接，第四信號輸入輸出接口通過第七信號傳輸線與第一變頻器的一端相連接，第五信號輸入輸出接口通過第二信號傳輸線與第二變頻器的一端相連接，第六信號輸入輸出接口通過第三信號傳輸線與第三變頻器的一端相連接，第七信號輸入輸出接口通過第四信號傳輸線與第四變頻器的一端相連接；第一變頻器的另一端通過電線與第一電機(jī)的一端相連接，第二變頻器的另一端通過電線與第二電機(jī)的一端相連接，第三變頻器的另一端通過電線與第三電機(jī)的一端相連接，第四變頻器的另一端通過電線與第四電機(jī)的一端相連接，第一電機(jī)的另一端與第一離心泵直接連接，第二電機(jī)的另一端與第二離心泵直接連接，第三電機(jī)的另一端與第三離心泵直接連接，第四電機(jī)的另一端與第四離心泵直接連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反饋控制的聚光集熱多級閃蒸工藝裝置?，F(xiàn)有技術(shù)沒有考慮如何克服太陽能熱源不穩(wěn)定的特性。本發(fā)明包括太陽能集熱系統(tǒng)、傳熱系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和換熱器，傳熱系統(tǒng)構(gòu)成封閉式傳熱工質(zhì)循環(huán)回路，該傳熱工質(zhì)循環(huán)回路允許導(dǎo)熱工質(zhì)反復(fù)循環(huán)；海水淡化系統(tǒng)形成的海水淡化回路是開放式的結(jié)構(gòu)，允許海水淡化系統(tǒng)連續(xù)不斷地產(chǎn)生淡水，同時(shí)本發(fā)明采用了一種反饋控制回路，流量溫度表測量到幾個(gè)管道內(nèi)流體與溫度信號后，將信號反饋給工業(yè)控制器，根據(jù)反饋信號，工業(yè)控制器產(chǎn)生調(diào)節(jié)各個(gè)電機(jī)和離心泵轉(zhuǎn)速的控制命令。本發(fā)明既應(yīng)對了太陽能波動產(chǎn)生的不良影響，同時(shí)提高了熱能利用效率，且節(jié)能環(huán)保。
文檔編號C02F1/14GK102701305SQ20121020928
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者劉光宇, 王建中, 薛安克, 賴曉平, 鄒洪波 申請人:杭州電子科技大學(xué)