本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能海水淡化裝置，特別是涉及一種全熱回收式太陽(yáng)能海水淡化裝置，屬于太陽(yáng)能應(yīng)用和海水淡化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)水資源總量居世界第六位，但人均水資源擁有量?jī)H為世界人均水資源平均值的1/4，被聯(lián)合國(guó)列為13個(gè)最貧水國(guó)家之一。截止2013年我國(guó)23個(gè)省4個(gè)直轄市中，有10多個(gè)省人均水資源低于嚴(yán)重缺水線，有3個(gè)省極度缺水，6個(gè)省人均水資源低于200m³僅能維持生存的最低標(biāo)準(zhǔn)，這些都表明水資源不再是取之不竭的“大自然恩賜”。

為了緩解水資源危機(jī)我國(guó)提出南水北調(diào)、廢水回收利用，蓄水工程、推廣節(jié)水技術(shù)等，實(shí)踐表明單靠這些途徑不能從根本上解決水資源短缺問(wèn)題，海水淡化由于可以變廢為寶，增加淡水資源總量，對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是解決我國(guó)水資源短缺最有效的途徑。對(duì)海水進(jìn)行淡化的方法很多但是常規(guī)的方法，如蒸餾法、離子交換法、滲析法、反滲透膜法等都需要消耗大量的燃料或電力，在能源較緊張的條件下，利用太陽(yáng)能進(jìn)行海水淡化乃是解決淡水資源缺乏或供應(yīng)不足的重要途徑之一，且從經(jīng)濟(jì)上考慮，利用太陽(yáng)能進(jìn)行海水淡化越來(lái)越有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，據(jù)測(cè)算，我國(guó)太陽(yáng)能海水淡化的成本為每公斤0.1元左右，較適合目前的消費(fèi)水平。

目前太陽(yáng)能整流器普遍存在單位面積產(chǎn)量過(guò)低的問(wèn)題，一般認(rèn)為導(dǎo)致產(chǎn)量低的原因有：其一是蒸汽的凝結(jié)潛熱未被重新利用，而是通過(guò)蓋板散失到大氣中，比如中國(guó)專利號(hào)為201110141026.4的專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種太陽(yáng)能海水淡化裝置及其使用方法，該裝置通過(guò)太陽(yáng)能加熱海水進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)，蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝，未有效利用冷凝潛熱，造成了能量浪費(fèi)，淡化耗能較高；其二是傳統(tǒng)太陽(yáng)能蒸餾器中待蒸發(fā)的海水熱容量過(guò)大，限制了運(yùn)行溫度的提高，從而減弱了蒸發(fā)的驅(qū)動(dòng)力；其三是太陽(yáng)能蒸餾器中采用自然對(duì)流的換熱方式，大大限制了蒸餾器性能的提高?？朔话闾?yáng)能蒸餾器上述三個(gè)缺陷，必將大大改善蒸餾器的熱性能。本發(fā)明提出一種全熱回收太陽(yáng)能海水淡化裝置，該裝置將冷凝面設(shè)置為球形，大大增加其冷凝面積，提高蒸發(fā)速度，且利用蒸汽的凝結(jié)潛熱預(yù)熱待蒸發(fā)的海水提高能量利用率，蒸發(fā)腔室設(shè)計(jì)為小面積的豎管且利用多孔結(jié)構(gòu)蒸發(fā)面降低海水的熱容提高運(yùn)行溫度，聚光器采用CPC，聚光角大，無(wú)需實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)、可靠性和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的局限性，本發(fā)明的目的是通過(guò)采用聚光和光熱轉(zhuǎn)換組合進(jìn)行海水淡化，進(jìn)而提供一種全熱回收太陽(yáng)能海水淡化裝置。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種全熱回收太陽(yáng)能海水淡化裝置，包括加熱單元、海水淡化單元、檢測(cè)裝置、太陽(yáng)能發(fā)電單元；所述加熱單元包括CPC太陽(yáng)能聚光器、輔助加熱器；所述CPC太陽(yáng)能聚光器包括拋物面和接收器；所述拋物面包括拋物A面和拋物B面，拋物A面和拋物B面通過(guò)接收器相連接；所述海水淡化單元包括凹型容器、海水供給管路、蒸發(fā)腔室、球形凝結(jié)器、真空泵和水泵；所述凹形容器左側(cè)上端設(shè)置有接收器，其中，凹形容器左側(cè)內(nèi)部設(shè)置有多孔結(jié)構(gòu)蒸發(fā)面，多孔結(jié)構(gòu)蒸發(fā)面與接收器之間組成蒸發(fā)腔室；蒸發(fā)腔室右側(cè)側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有孔，該孔通過(guò)海水供給管路中的蒸汽輸送管道與球形凝結(jié)器相連，凹形容器右側(cè)上端設(shè)置有檢測(cè)裝置；所述檢測(cè)裝置包括液位調(diào)節(jié)裝置、溫度檢測(cè)裝置、壓力檢測(cè)裝置；所述溫度檢測(cè)裝置用來(lái)監(jiān)測(cè)凹形容器內(nèi)水的溫度，壓力檢測(cè)裝置用來(lái)監(jiān)測(cè)凹形容器內(nèi)的壓力，液位調(diào)節(jié)裝置配合凹形容器內(nèi)的水位傳感探頭用來(lái)監(jiān)測(cè)凹形容器水位，并通過(guò)導(dǎo)線連接的第一控制器根據(jù)水位來(lái)調(diào)整水泵的開(kāi)閉；所述太陽(yáng)能發(fā)電單元通過(guò)導(dǎo)線與檢測(cè)裝置和海水淡化單元相連接，太陽(yáng)能發(fā)電單元用于為檢測(cè)裝置和海水淡化單元提供電能。

進(jìn)一步的，述蒸發(fā)腔室左側(cè)側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有溢流孔。

進(jìn)一步的，所述蒸汽輸送管道入口處設(shè)置有絲網(wǎng)捕沫器。

進(jìn)一步的，所述球形凝結(jié)器一端與真空泵相連接。

進(jìn)一步的，所述海水供給管路還包括海水箱、水泵、海水左進(jìn)口、海水右進(jìn)口；所述海水左進(jìn)口、海水右進(jìn)口分別安裝在凹型容器兩側(cè)外壁上且與凹形容器相連通；所述海水箱利用水泵通過(guò)管道將海水輸入海水右進(jìn)口，同時(shí)輸入螺旋換熱管，然后流入海水左進(jìn)口。

進(jìn)一步的，所述海水淡化單元還包括濃鹽水余熱回收裝置，所述濃鹽水余熱回收裝置包括濃鹽水進(jìn)口、濃鹽水出口；所述濃鹽水進(jìn)口開(kāi)設(shè)在凹型容器壁下側(cè)，并通過(guò)管道與螺旋換熱管外壁接觸，用于加熱螺旋換熱管內(nèi)的海水，然后通過(guò)濃鹽水出口流出。

進(jìn)一步的，所述太陽(yáng)能發(fā)電單元主要包括太陽(yáng)能電池方陣、控制器、蓄電池組、交流/直流負(fù)載，其中蓄電池組包括三個(gè)功率為1kw的蓄電池；所述太陽(yáng)能電池方陣吸收太陽(yáng)能并存儲(chǔ)在蓄電池組中，蓄電池組通過(guò)控制器的控制，進(jìn)而將蓄電池組中的電轉(zhuǎn)換成交流/直流，從而帶動(dòng)交流/直流負(fù)載。

進(jìn)一步的，所述液位調(diào)節(jié)裝置、溫度檢測(cè)裝置、壓力檢測(cè)裝置、輔助加熱器、水泵、真空泵均利用太陽(yáng)能發(fā)電單元供電。

進(jìn)一步的，所述凹型容器左邊細(xì)豎管的截面為50cm的正方形，右邊粗豎管的截面為100cm的正方形，中間管路截面為50cm的正方形；凹型容器總高為200cm。

進(jìn)一步的，所述輔助加熱器加熱功率為200w，數(shù)量共為2個(gè)，分別安裝在凹形容器左邊細(xì)豎管和右邊粗豎管的中央部位。

本發(fā)明的有益效果是：

1.聚能和光熱轉(zhuǎn)換組合進(jìn)行海水淡化，整個(gè)裝置完全依靠太陽(yáng)能進(jìn)行供電，不消耗常規(guī)能源，無(wú)污染。

2.將凹形容器細(xì)的豎管作為蒸發(fā)腔，利用多孔結(jié)構(gòu)蒸發(fā)面實(shí)現(xiàn)分層蒸發(fā)，可以降低海水的熱容，提高裝置的運(yùn)行溫度，增強(qiáng)了海水蒸發(fā)和水蒸氣冷凝的驅(qū)動(dòng)力。

3.利用球形凝結(jié)器增大冷凝面積，加快冷凝速率，提高蒸發(fā)速度，降低真空泵的負(fù)荷節(jié)省能耗，且利用冷凝潛熱對(duì)待處理的海水進(jìn)行預(yù)熱，裝置能量利用率高，間接降低裝置的能耗。

4.多孔結(jié)構(gòu)蒸發(fā)面使得海水形成海水膜易于蒸發(fā)，且多孔結(jié)構(gòu)使得海水自吸進(jìn)行補(bǔ)液。

5.利用螺旋換熱管吸收濃鹽水的熱量，并將熱量傳遞給海水，加熱海水，從而充分利用熱量，加快海水的蒸發(fā)。

附圖說(shuō)明

圖1為一種全熱回收太陽(yáng)能海水淡化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為太陽(yáng)能發(fā)電單元組成示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

1.拋物面，2.接收器，3.凹型容器，4.蒸發(fā)腔室，5.多孔結(jié)構(gòu)蒸發(fā)面，6.溢流孔，7.蒸汽輸出管路，8.絲網(wǎng)捕沫器，9.球形凝結(jié)器，10.真空泵，11.淡水箱，12.海水箱，13.水泵，14.海水左進(jìn)口，15.海水右進(jìn)口，16.濃鹽水進(jìn)口，17.濃鹽水出口，18.螺旋換熱管，19.液位調(diào)節(jié)裝置，20.溫度檢測(cè)裝置，21.壓力檢測(cè)裝置，22.水位傳感探頭，23.第一控制器，24.輔助加熱器。

具體實(shí)施方式

為對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述現(xiàn)結(jié)合附圖說(shuō)明：

結(jié)合附圖1，全熱回收太陽(yáng)能海水淡化裝置，包括加熱單元、海水淡化單元、檢測(cè)裝置、太陽(yáng)能發(fā)電單元；所述加熱單元包括CPC太陽(yáng)能聚光器、輔助加熱器24；所述CPC太陽(yáng)能聚光器包括拋物面1和接收器2；所述拋物面1包括拋物A面和拋物B面，拋物A面和拋物B面通過(guò)接收器2相連接；所述海水淡化單元包括凹型容器3、海水供給管路、蒸發(fā)腔室4、球形凝結(jié)器9和真空泵10；所述凹形容器3左側(cè)上端設(shè)置有接收器2，其中，凹形容器3左側(cè)內(nèi)部設(shè)置有多孔結(jié)構(gòu)蒸發(fā)面5，多孔結(jié)構(gòu)蒸發(fā)面5與接收器2之間組成蒸發(fā)腔室4；蒸發(fā)腔室4右側(cè)側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有孔，該孔通過(guò)海水供給管路中的蒸汽輸送管道7與球形凝結(jié)器9相連，凹形容器3右側(cè)上端設(shè)置有檢測(cè)裝置；所述檢測(cè)裝置包括液位調(diào)節(jié)裝置19、溫度檢測(cè)裝置20、壓力檢測(cè)裝置21；所述溫度檢測(cè)裝置20用來(lái)監(jiān)測(cè)凹形容器3內(nèi)水的溫度，壓力檢測(cè)裝置21用來(lái)監(jiān)測(cè)凹形容器3內(nèi)的壓力，液位調(diào)節(jié)裝置19配合凹形容器3內(nèi)的水位傳感探頭22用來(lái)監(jiān)測(cè)凹形容器3水位，并通過(guò)導(dǎo)線連接的第一控制器23根據(jù)水位來(lái)調(diào)整水泵13的開(kāi)閉。

其中，所述蒸發(fā)腔室4左側(cè)側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有溢流孔6。所述蒸汽輸送管道7入口處設(shè)置有絲網(wǎng)捕沫器8。所述球形凝結(jié)器9一端與真空泵10相連接。所述海水供給管路還包括海水箱12、水泵13、海水左進(jìn)口14、海水右進(jìn)口15；所述海水左進(jìn)口14、海水右進(jìn)口15分別安裝在凹型容器3兩側(cè)外壁上且與凹形容器3相連通；所述海水箱12利用水泵13通過(guò)管道將海水輸入海水右進(jìn)口15，同時(shí)輸入螺旋換熱管18，利用螺旋換熱管18進(jìn)行加熱海水，然后流入海水左進(jìn)口14。所述海水淡化單元還包括濃鹽水余熱回收裝置，所述濃鹽水余熱回收裝置包括濃鹽水進(jìn)口16、濃鹽水出口17；所述濃鹽水進(jìn)口16開(kāi)設(shè)在凹型容器3壁下側(cè)，并通過(guò)管道與螺旋換熱管18外壁接觸，用于加熱螺旋換熱管18內(nèi)的海水，然后通過(guò)濃鹽水出口17流出。

結(jié)合附圖2，所述太陽(yáng)能發(fā)電單元主要包括太陽(yáng)能電池方陣、控制器、蓄電池組、交流/直流負(fù)載，其中蓄電池組包括三個(gè)功率為1kw的蓄電池；所述太陽(yáng)能電池方陣吸收太陽(yáng)能并存儲(chǔ)在蓄電池組中，蓄電池組通過(guò)控制器的控制，進(jìn)而將蓄電池組中的電轉(zhuǎn)換成交流/直流，從而帶動(dòng)交流/直流負(fù)載。所述液位調(diào)節(jié)裝置19、溫度檢測(cè)裝置20、壓力檢測(cè)裝置21、輔助加熱器24水泵13、真空泵10均利用太陽(yáng)能發(fā)電單元供電。所述凹型容器3左邊細(xì)豎管的截面為50cm的正方形，右邊粗豎管的截面為100cm的正方形，中間管路截面為50cm的正方形；凹型容器3總高為200cm。所述輔助加熱器24加熱功率為200w，數(shù)量共為2個(gè)，分別安裝在凹形容器3左邊細(xì)豎管和右邊粗豎管的中央部位。

工作過(guò)程：

結(jié)合附圖1，實(shí)施時(shí)，利用水泵13抽吸海水箱12的海水至凹型容器3，直至海水浸透多孔結(jié)構(gòu)蒸發(fā)面5，CPC太陽(yáng)能聚光器拋物面A、拋物面B反射太陽(yáng)光至裝置接收器2對(duì)海水進(jìn)行加熱，海水蒸發(fā)，蒸汽進(jìn)入蒸汽輸出管路7通過(guò)絲網(wǎng)捕沫器8去除水分后進(jìn)入球形凝結(jié)器9冷凝，同時(shí)利用凝結(jié)潛熱預(yù)熱凹型容器3中待蒸發(fā)的海水，冷凝的淡水進(jìn)入底部淡水箱11。凹型容器3底部開(kāi)有濃鹽水排放口，定期將濃鹽水進(jìn)行排放，利用海水箱12中的海水通過(guò)濃鹽水余熱回收裝置回收濃鹽水的熱量，經(jīng)預(yù)熱的海水從海水左進(jìn)口14進(jìn)入凹型容器3。

液位調(diào)節(jié)裝置19通過(guò)水位傳感探頭22、控制器23維持水位不變，海水蒸發(fā)導(dǎo)致凹型容器液面下降，此時(shí)控制器23控制水泵13，通過(guò)海水右進(jìn)口15補(bǔ)充海水。蒸汽冷凝放出的潛熱會(huì)使得凹型容器右邊粗豎管海水溫度逐漸升高，溫度太高會(huì)影響冷凝速率，通過(guò)溫度檢測(cè)裝置20維持溫度不得高于50℃，溫度超過(guò)50℃控制器23開(kāi)啟海水泵13進(jìn)行補(bǔ)液，超過(guò)要求水位海水通過(guò)溢流孔6流出。

壓力檢測(cè)裝置24保證凹型容器3內(nèi)部處于負(fù)壓狀態(tài)，通過(guò)真空泵10滿足裝置的真空度要求，使得海水低溫蒸發(fā)，加快蒸發(fā)速率提高產(chǎn)水量，由于采用球形凝結(jié)器9冷凝速度快，減小真空泵的負(fù)荷，能耗較低。所有用電設(shè)備皆通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電單元供電，經(jīng)試驗(yàn)三個(gè)功率為1kw的蓄電池足夠滿足裝置的耗能要求，夜晚時(shí)采用輔助加熱器24加熱海水進(jìn)行淡化。

假設(shè)海水的蒸發(fā)溫度為60℃，海水的平均溫度為35℃，按照多孔結(jié)構(gòu)蒸發(fā)面的體積計(jì)算一次蒸發(fā)海水的質(zhì)量為m＝0.5m×0.5m×0.1m×1025kg/m3＝25.625kg，海水蒸發(fā)吸收的熱量Q＝cmΔt＝4.02×103×25.625×(60-35)＝2.57×106J＝0.7kw.h，假設(shè)太陽(yáng)能CPC聚光的功率為1kw，則裝置的產(chǎn)水量為36.6kg/h。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。