專利名稱：脫鹽設(shè)備、用于脫鹽設(shè)備的模塊、和對鹽水源脫鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及脫鹽領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及脫鹽設(shè)備、用于脫鹽設(shè)備的模塊、和對鹽水源脫鹽的方法。
背景技術(shù)：
廣泛需要經(jīng)濟(jì)高效的新鮮水源，例如用于飲用或灌溉。干旱地區(qū)花費(fèi)了大量金錢和精力為其居民提供新鮮水。有時(shí)，水從適合的水源被泵送遠(yuǎn)距離至需要水的地方。因此，希望顯著減少提供新鮮水的能量成本和費(fèi)用成本。發(fā)電以泵送水具有高的碳成本，因而減少電能消耗將收益巨大。脫鹽設(shè)施通過對鹽水源脫鹽而生產(chǎn)新鮮水。目前全球有數(shù)千個(gè)脫鹽設(shè)施在使用中，其從諸如海水之類的鹽水源中去除鹽和無機(jī)物，從而為本地居民提供有用量的新鮮水。通常，脫鹽設(shè)施使用熱源使鹽水沸騰，然后通過冷凝水蒸氣恢復(fù)新鮮水。然而，許多這種脫鹽設(shè)施依賴于煤、油、氣或核動力而作為直接熱源或用于發(fā)電以之后供脫鹽設(shè)施使用。通常，希望減少這種對于不可再生能源的依賴性。在脫鹽設(shè)施中使用太陽能是已知的。作為一個(gè)示例，US-A-2008/083604(Al-Garni等人)提到一種自維持風(fēng)能一太陽能脫鹽農(nóng)場和公園系統(tǒng)，包括太陽能動力的脫鹽單元。每個(gè)單元具有槽以保持海水，陽光反射到槽之下的透鏡上以使水沸騰。水蒸氣然后冷凝到槽上方的被冷卻的斜蓋上并沿此傾斜表面向下行進(jìn)到收集容器中。許多脫鹽設(shè)施的困難在于，剩余的鹽水很快飽和。這形成凝結(jié)的鹽沉積物，鹽沉積物積聚并影響脫鹽設(shè)施操作。典型地，鹽必須定期清除以使脫鹽設(shè)施恢復(fù)到最大效率，這顯著增大了脫鹽設(shè)施的操作成本。作為一個(gè)示例，希望提供一種脫鹽設(shè)施，其需要使用的不可再生能源最少。而且，作為另一示例，希望提供一種脫鹽設(shè)施，其建造和操作經(jīng)濟(jì)高效。作為進(jìn)一步的示例，希望提供一種脫鹽設(shè)施，其生產(chǎn)適合量的新鮮水以支持本地居民。作為另一示例，希望提供一種脫鹽設(shè)施，其更好地容忍鹽沉積物。這些和/或其它問題通過本發(fā)明的示例性實(shí)施例得以解決，如將通過以下描述和對本發(fā)明示例性實(shí)施例的實(shí)施而被認(rèn)識到的那樣。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種如所附權(quán)利要求書中所述的設(shè)備和方法，特別是包括脫鹽設(shè)備、模塊、和脫鹽方法。本發(fā)明的其它特征將通過所附權(quán)利要求以及下文中的描述而顯見。在一個(gè)方面，一種脫鹽設(shè)備包括可安裝在支撐體上的一系列模塊。海水通過重力沿通道流動通過基底單元，并通過諸如太陽能透鏡之類的加熱單元被加熱以產(chǎn)生水蒸氣。煙囪在所述通道上大致垂直于水流而沿側(cè)向引導(dǎo)空氣流?？諝饬鲗⑺魵獬槲嚼淠鳎淠魇占迈r水。冷凝器可安裝在煙囪內(nèi)并可使用冷海水作為冷卻劑。在一個(gè)方面，提供一種脫鹽設(shè)備，包括水容器，其布置以保持使用的鹽水；加熱源，其布置以加熱鹽水；煙 ，其布置在水單元上以引導(dǎo)空氣流以收集水蒸氣；和冷凝器，其布置以通過水蒸氣冷凝出新鮮水。所述設(shè)備的特征在于通道，其布置以容納使用的鹽水流，其中，所述通道包括入口端和出口端，所述水沿所述通道通過重力流動；加熱單元，其布置以加熱所述通道的內(nèi)部，以加熱所述鹽水以產(chǎn)生水蒸氣；煙 ，其布置在所述通道上以沿側(cè)向引導(dǎo)空氣流，以將所述水蒸氣抽離所述通道；和冷凝器，其布置以通過所述水蒸氣冷凝出新鮮水。在一個(gè)方面，提供一種用于脫鹽設(shè)施的脫鹽單元。所述脫鹽單元可包括通道，其布置以容納使用的鹽水流；加熱單元，其布置以加熱所述通道的內(nèi)部，以加熱所述鹽水以產(chǎn)生水蒸氣；煙 ，其布置在所述通道上以引導(dǎo)空氣流，以將所述水蒸氣抽離所述通道；和冷凝器，其布置以通過所述水蒸氣冷凝出新鮮水。所述通道適合地從入口端到出口端是細(xì)長的。脫鹽單元允許沿通道大致連續(xù)的鹽水流，同時(shí)加熱水的上表面。水沿通道順暢(dynamically)流動。來自通道的水蒸氣朝向冷凝器沿側(cè)向運(yùn)輸。脫鹽單元可具有面向太陽的一側(cè)以捕獲用于加熱水的太陽能并引導(dǎo)空氣流。脫鹽單元的遮蔭側(cè)承載冷凝器，并還可將冷卻劑供應(yīng)流輸送到冷凝器。 在一個(gè)示例中，脫鹽單元分為多個(gè)模塊，這多個(gè)模塊串聯(lián)聯(lián)接在一起。每個(gè)所述模塊可進(jìn)一步包括密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)被布置以使得在使用中的所述模塊針對相鄰模塊而密封。所述模塊安裝在支撐體上，使得每個(gè)模塊具有逐漸向下的斜度以引導(dǎo)通過重力沿所述通道的流動。每個(gè)所述模塊包括基底單元，所述基底單元形成所述通道。在一個(gè)示例中，所述基底單元進(jìn)一步形成蒸發(fā)室，用于容納所述通道的上方的所述水蒸氣，直到所述水蒸氣通過所述煙 被抽出所述蒸發(fā)室之外。在一個(gè)示例中，鹽水沿通道沿縱向流動，煙囪被布置以大致垂直于水的流動方向而引導(dǎo)空氣流，使得在所述通道中將空氣向上抽入所述煙 中以將所述水蒸氣輸送到所述冷凝器。適合地，節(jié)流板沿所述通道布置而作為止回閥，以阻止所述水蒸氣返回所述蒸發(fā)室。來自所述冷凝器的冷凝水適合地通過重力下落并被收集。便利地，所述水被收集在布置于煙 之下的所述節(jié)流板中。在一個(gè)示例中，節(jié)流板在通道旁連續(xù)延伸，并聯(lián)接到新鮮水出口以從脫鹽單元的一端提供新鮮水。在一個(gè)示例中，所述煙 包括再加熱部分，其通過太陽能將所述空氣流沿所述煙囪上抽。在一個(gè)示例中，預(yù)加熱部分安裝在所述通道的朝向所述通道抽吸周圍空氣的一側(cè)處，并通過太陽能加熱所述周圍空氣。便利地，所述冷凝器安裝在所述煙 內(nèi)。在一個(gè)示例中，冷凝器包括冷凝器滴管，其聯(lián)接以接收冷卻劑，其中，冷卻劑在重力下流動通過滴管。冷卻劑傳輸管沿所述煙 的在使用時(shí)被遮蔭的向后表面布置，以將所述冷卻劑輸送到所述冷凝器單元。在一個(gè)示例中，脫鹽單元聯(lián)接到太陽能獲得電池單元，太陽能獲得電池單元預(yù)加熱鹽水并之后將被加熱的鹽水引入通道中。脫鹽設(shè)施可包括兩個(gè)或更多個(gè)脫鹽單元，各脫鹽單元可被并行布置。在一個(gè)示例中，海濱脫鹽設(shè)施抽吸海水，一些海水被加熱作為鹽水，一些海水用作冷凝器中的冷卻劑。在另一方面，提供一種用于脫鹽單元中的模塊，所述模塊包括
基底單元，其形成用于輸送鹽水流的通道和在所述通道上方的用于容納水蒸氣的蒸發(fā)室；加熱單元，其包括透鏡陣列，所述透鏡陣列布置以通過太陽能加熱所述鹽水的上表面；煙 ，其布置在所述通道上以引導(dǎo)空氣流通過所述蒸發(fā)室，以將所述水蒸氣輸送離開所述通道；和冷凝器，其冷凝所述水蒸氣并提供新鮮水。所述模塊可包括密封結(jié)構(gòu)，以使得所述模塊針對相鄰模塊而密封。在一個(gè)方面，提供一種對鹽水源脫鹽的方法，所述方法包括使所述鹽水通過重力沿通道流動；加熱所述通道中所述水以提供水蒸氣；通過太陽能在所述通道上利用煙囪沿側(cè)向引導(dǎo)空氣流，以輸送所述水蒸氣從所述通道離開至冷凝器；使用所述冷凝器冷凝所述水蒸氣以提供冷凝物；和收集所述冷凝物作為新鮮水。脫鹽單元可在太陽能的高峰時(shí)段中每天操作幾小時(shí)。然后脫鹽單元通過使鹽水在非高峰時(shí)段中行進(jìn)通過通道而自動清潔。也就是說，隨著太陽能的衰退，鹽水蒸發(fā)效率較低，而作為替代地清除通道中的任何鹽沉積物。


為了更好地理解本發(fā)明并顯示出示例性實(shí)施例可如何付諸實(shí)際，現(xiàn)在將參照附圖描述，其中圖I是示例性脫鹽設(shè)施的示意性立視圖；圖2是示例性脫鹽設(shè)施的示意性平面圖；圖3是第一示例性脫鹽單元的立體圖；圖4是第一示例性脫鹽單元的剖視側(cè)視圖；圖5是第二示例性脫鹽單元的立體圖；圖6是第二示例性脫鹽單元的剖視側(cè)視圖；圖7是脫鹽單元的一部分的剖視側(cè)視圖；和圖8是太陽能獲取電池的立體圖。
具體實(shí)施例方式圖I以立視圖顯示出示例性脫鹽設(shè)施，圖2以平面圖顯示出脫鹽設(shè)施。脫鹽設(shè)施 被適合地安裝在海濱地點(diǎn)，接近于待用海水供應(yīng)部。脫鹽設(shè)施I適合地包括進(jìn)口管10，泵送站2，和保持區(qū)域3，以將海水供應(yīng)到脫鹽設(shè)備。在此示例中，脫鹽設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)脫鹽單元100。使用時(shí)，泵送站2將海水沿海水進(jìn)口管10泵送到保持區(qū)域3中，保持區(qū)域3可包括熱水集水箱4和冷水集水箱5。冷水集水箱5將冷海水進(jìn)給到冷水分配歧管6。同時(shí)，熱水集水箱4將海水進(jìn)給到一個(gè)或多個(gè)電池單元200，電池單元200適合地加熱海水，例如通過太陽能獲得量加熱。熱海水然后被供應(yīng)到熱水分配歧管7。在此示例中，一個(gè)或多個(gè)脫鹽單元100被布置從熱水歧管7接收熱海水。而且，脫鹽單元100被布置從冷水歧管6接收冷海水。每個(gè)脫鹽單元100被布置以通過熱海水提供新鮮水，適合地使用太陽能將熱海水加熱為水蒸氣，然后使用冷海水作為冷卻劑以從水蒸氣冷凝出新鮮水。每個(gè)脫鹽單元100形成從入口端到出口端的細(xì)長的槽或通道。每個(gè)脫鹽單元100適合地具有量級在300米(1000英尺)的長度。熱海水沿通道連續(xù)流動并通過適合的熱源被加熱以產(chǎn)生水蒸氣。此水蒸氣通入到在通道旁延伸的冷凝器結(jié)構(gòu)中，在冷凝器結(jié)構(gòu)中，冷凝水冷凝并被收集到新鮮水收集通道中。在下游端，脫鹽單元100聯(lián)接到輸出新鮮水供應(yīng)流的新鮮水輸出歧管8，并聯(lián)接到輸出剩余海水的鹽水歧管9。在此示例中，特別地如圖2中所示，多個(gè)脫鹽單元100被平行布置，且在其間具有 訪問路徑101用于通過適合裝備的運(yùn)載工具和人員進(jìn)行初始安裝和后期維護(hù)。不過，示例性脫鹽單元100需要的是最低程度的維護(hù)，且很大程度上是自清潔的。示例性脫鹽單元100采用太陽能并由此被布置以使太陽能獲得量最大。脫鹽單元100便利地布置有向陽側(cè)和遮蔭側(cè)。在北半球，脫鹽單元100布置為使其縱軸線大致沿東西方向，從而使向陽邊緣朝南且遮蔭邊緣朝北。圖3是脫鹽單元100之一的立體圖，其中包括部分剖視圖，使脫鹽單元100的內(nèi)部可更詳細(xì)顯示。圖4是模塊110之一的剖視側(cè)視圖，其也顯示出脫鹽單元的內(nèi)部。如圖3中所示，脫鹽單元100適合地包括多個(gè)模塊110，多個(gè)模塊110在使用時(shí)聯(lián)接到一起以形成連續(xù)流動線路。每個(gè)模塊Iio可包括密封結(jié)構(gòu)120，基底單元130，加熱單元140，支撐單元150，和煙囪單元160。進(jìn)一步地，提供冷凝器170，如圖4中所示。便利地，每個(gè)模塊110預(yù)先獨(dú)立地制成。模塊110然后被運(yùn)輸?shù)竭m合的地點(diǎn)并組裝到一起。在此，提供密封結(jié)構(gòu)120以將每個(gè)模塊110針對相鄰的模塊密封。作為一個(gè)示例，密封結(jié)構(gòu)120包括硅橡膠襯墊以將模塊110針對相鄰模塊密封。襯墊120便利地提供膨脹接頭以允許每個(gè)模塊110的熱膨脹?；讍卧?30形成槽或通道131以輸送熱鹽水12?；讍卧?30可通過纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料制成，適合地通過在其外表面上的強(qiáng)化肋制成，例如采用華夫餅干樣式。已發(fā)現(xiàn)，纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料既輕又強(qiáng)，并具有良好的熱隔離性能。所述復(fù)合材料堅(jiān)韌耐用，并具有一些固有的柔性。典型地，這樣的復(fù)合材料當(dāng)前被用作屋頂覆蓋產(chǎn)品。有利地，所述復(fù)合材料具有相對較低的制造成本。在此示例中，設(shè)置在模塊110中的加熱單元140利用太陽能。也就是說，加熱單元140適合地包括透鏡陣列141，例如菲涅爾透鏡的陣列，其將太陽光線聚焦到槽131中以加熱基底單元130內(nèi)部。這些透鏡141面對脫鹽單元100的向陽側(cè)并將太陽能聚焦到海水12的上表面。其它示例性實(shí)施例可使用其它加熱形式，例如在基底單元130的槽131之下延伸的燃?xì)饣蛉加蜔嵩?。不過，太陽能是優(yōu)選的。而且，多個(gè)熱源可組合到相同單元中。適合地，基底單元130形成蒸發(fā)室，來自通道131的水蒸氣容納在蒸發(fā)室中。在使用時(shí)，熱海水12處于基底單元130中并沿通道131流動，通道131通過串聯(lián)成行的模塊110形成。便利地，海水12通過重力沿成行的模塊110連續(xù)流動。在此，模塊110安裝在支撐體150上，使得每個(gè)模塊110具有沿如箭頭WF所示的水流動方向的逐漸向下的斜度。在一個(gè)示例中，模塊110傾斜的下傾度(fall)約為I : 500每單位長度。模塊110可通過可調(diào)的對準(zhǔn)(levelling)機(jī)構(gòu)(例如可移除的墊片)而在支撐體150上定位，以實(shí)現(xiàn)所希望的斜度。支撐體150可選地提供用于系桿(tie bar) 156的錨點(diǎn)155,其中，系桿156用于支撐煙 單元160。示例性脫鹽設(shè)施I將會安裝在海濱區(qū)域，其中，海濱微風(fēng)可能會以相當(dāng)大的風(fēng)力撞擊在脫鹽單元100上。因此，系結(jié)構(gòu)156有助于提供足夠的結(jié)構(gòu)剛性。不過，這些海濱微風(fēng)也有助于驅(qū)動空氣流通過脫鹽單元100。更特別地如圖4中所示，每個(gè)支撐體150可包括成對的支腿構(gòu)件151，支腿構(gòu)件151通過大致水平的橫棒152接合到一起以形成倒U形狀。支撐體150沿每行模塊110的長度分開，便利地對于每個(gè)模塊110具有兩個(gè)支撐體150，使得每個(gè)模塊110被獨(dú)立地支撐。柱151便利地被牢固錨定到地表面中，并使用對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)將水平橫棒152置于頂上對準(zhǔn)。模塊110的其余部分于是被降低就位。這樣，每個(gè)模塊110在現(xiàn)場被容易地組裝和安裝，快速形成線路100。定位器153可設(shè)置在支撐體150上和/或設(shè)置在基底單元130上，以有助于使基底單元130相對于支撐體150定位。特別地，支撐結(jié)構(gòu)150可預(yù)先安裝和布置，包括使橫棒152對準(zhǔn)以提供所希望的下傾速率或斜度，然后模塊110可被升舉就位以完成流動線路。再參看圖3和4，在使用時(shí)，熱海水12沿脫鹽單元100如流動方向WF所示沿縱向流動。同時(shí)，空氣流沿空氣流方向AF被引導(dǎo)通過每個(gè)模塊110，空氣流方向AF適合地大致垂直于水流動方向WF。這樣，空氣流在脫鹽線路100上被沿側(cè)向引導(dǎo)。適合地，空氣交叉于(across)水流沿橫向流動。在使用時(shí)，空氣被抽吸通過基底單元130并向上至煙囪160中，以將水蒸氣輸送到煙囪中。安裝在煙囪160內(nèi)的冷凝器170然后冷凝出新鮮水，如將在下文中進(jìn)一步所述。適合地，周圍空氣已相對較熱并相對較干(即，具有低濕度)，如將會在例如赤道沙漠條件下的情況?？蛇x地，可提供預(yù)加熱部分166。在此示例中，預(yù)加熱部分166提供將周圍空氣抽入基底單元130中的室。便利地，預(yù)加熱室166進(jìn)一步加熱周圍空氣。預(yù)加熱室166安裝在基底單元130的一側(cè)并使用太陽能加熱通過所述室的空氣。預(yù)加熱室166適合地具有黑色的陽光吸收表面，并以一角度傾斜以捕獲太陽能。預(yù)加熱室166中的熱空氣于是升聞通過室166進(jìn)入基底單兀130中。在使用時(shí)，加熱單元140加熱海水12以在基底單元130內(nèi)產(chǎn)生大量的水蒸氣。也就是說，隨著空氣流過被加熱的水，基底單元130中的空氣濕度增大。這種水蒸氣然后被向上抽吸通過煙囪160。煙 160便利地包括冷凝器部分162和再加熱部分164。再加熱煙 164適合地吸收太陽能并逐漸被加熱，這樣通過強(qiáng)力向上通風(fēng)力抽吸空氣流通過基底單元130并沿?zé)焽?60向上。來自基底單元130的潮濕蒸汽被抽吸經(jīng)由窄孔134通過節(jié)流板168到達(dá)冷凝器部分162中的冷凝器170。冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)172將冷卻劑14供應(yīng)到冷凝器170。節(jié)流板168用作止回閥，以阻止水蒸氣返回到基底單元130中。這樣，基底單元130形成主蒸發(fā)室，自然引導(dǎo)的空氣流將水蒸氣從蒸發(fā)室朝向冷凝器170移除。在此示例中，來自冷凝器170的冷凝水通過重力沿?zé)焽?60下落并收集在沿基底、單元130的后壁延伸的節(jié)流板168中。節(jié)流板168形成槽或排水部，以沿模塊110的線路的遮蔭側(cè)輸送新鮮水，直到收集到的新鮮水22作為新鮮水供應(yīng)流輸出。在一個(gè)示例中，單一的新鮮水排水部可設(shè)置為在兩個(gè)線路100之間延伸，使得來自兩條線路的新鮮水均進(jìn)給到此公共排水部中。
有利地，流動通過模塊110的海水12逐漸變咸，直到在脫鹽線路100的端部相對飽和的濃鹽水被輸送到基底單元130中。在此，濃鹽水被適合地進(jìn)給到鹽池，其中將鹽恢復(fù)為脫鹽設(shè)施的便利的副產(chǎn)品。圖5是脫鹽單元100的第二示例性實(shí)施例的立體圖，其中包括局部剖視圖，使得脫鹽單元100的內(nèi)部更詳細(xì)可見。圖6是在此第二示例性實(shí)施例中的模塊110之一的剖視側(cè)視圖，也顯示出脫鹽單元的內(nèi)部。如圖5中所示，每個(gè)脫鹽單元100適合地包括多個(gè)模塊110，多個(gè)模塊110聯(lián)接到一起形成以形成連續(xù)流動線路。如前所述，每個(gè)模塊Iio可包括密封結(jié)構(gòu)120，基底單元130，加熱單元140，支撐單元150，和煙囪單元160。圖6進(jìn)一步顯示出如前所述的冷凝器170。為了清楚，在前文中已經(jīng)描述的部件以相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識。基底單元130形成槽或通道131以輸送熱鹽水12。在這一示例中，基底單元130通過夾層結(jié)構(gòu)形成，夾層結(jié)構(gòu)適合地由金屬(例如不銹鋼)片形成，并具有隔熱芯，例如聚氨酯泡沫填料。在此示例中，每個(gè)支撐體150具有支腿構(gòu)件151，例如為具有鋼橫棒152的鋼增強(qiáng)水泥塔。每個(gè)模塊Iio通過縱向軌道154支撐。在此示例中，風(fēng)撐156適合地是金屬線，其例如緊固到有眼螺栓/螺絲圈(eye bolt) 157。風(fēng)撐156可具有張緊機(jī)構(gòu)158，例如拉線螺旋/松緊螺旋扣(turn buckle)。煙 160便利地包括冷凝器部分162和再加熱部分164。煙 160適合地通過不銹鋼片制成。此示例還顯示出冷卻劑槽167，用于將已通過冷凝器170的用后的冷卻劑14排出。圖7是更詳細(xì)顯示出冷卻器單元170的一個(gè)示例性實(shí)施例的剖視側(cè)視圖。冷卻器單元170沿冷卻劑傳輸機(jī)構(gòu)聯(lián)接到冷卻劑14源，冷卻劑傳輸機(jī)構(gòu)在此情況下是管172，管172沿?zé)焽?60的向后表面布置以在使用時(shí)被遮蔭。冷卻劑14便利地是冷海水，其可從圖I的冷水歧管6供應(yīng)。由冷卻劑供應(yīng)管172傳輸?shù)睦鋮s劑14流動通過冷凝器滴管174，冷凝器滴管174在此適合地通過不銹鋼形成。在此示例中，冷卻劑14在重力下滴下通過下行管路174，下行管路174在此示例中采用螺旋樣式。用后的冷卻劑14然后被噴出和流動離開。例如，用后的冷卻劑14被導(dǎo)入在線路100旁延伸的溝槽(未示出)中。在一個(gè)示例中，熱海水12以約I. 2立方米/分鐘的速率提供到脫鹽單元100中。熱海水12以約3米/分鐘的速率沿基底單元130流動。在一個(gè)示例中，線路約300米長，使得隨著海水12沿通道131流動，熱海水12受來自太陽能聚集器透鏡144加熱達(dá)約100分鐘。在一個(gè)示例中，以約I立方米/分鐘的速率提供新鮮水20。在一個(gè)示例中，用于冷凝器170的冷凍水(其在相對較小容積的情況下需要)采自約30米深的海洋中，其中水典型地低于10°C，即使在較暖緯度也是如此。用于脫鹽的海水(其在相對較大容積的情況下需要)采自表面的近處，其中水典型地為30°C或更高。不過，這有助于在傳輸?shù)絾卧?00之前進(jìn)一步加熱所述熱海水。
圖8是太陽能獲取電池單元200的一個(gè)示例性實(shí)施例的立體圖，其中可包括管路210和集水箱220。在一個(gè)示例中，集水箱220約為9米寬、30米長和3米深。集水箱220安裝在箱支撐結(jié)構(gòu)222上，箱支撐結(jié)構(gòu)222將箱200升舉到高于脫鹽線路100的高度上方約20米。在一個(gè)示例中，管路210包括直徑400mm的黑色鋼管。所述管鄰近于反射器215的陣列安裝，反射器215適合地是將太陽能聚焦到管210的拋物面反射器。管210和反射器215適合地通過框架212支撐。便利地，管路210約27米寬，并具有設(shè)置在每個(gè)管長度的端部處的膨脹接頭211。管路便利地包括30個(gè)長度，流通量約為2. 4立方米/分鐘，這足以用于兩條脫鹽線路100。海水停留在太陽能加熱管路210中約30分鐘，使得通過太陽能獲取電池單元200被加熱的海水12輸出處于100°C或約100°C，由此在達(dá)到脫鹽線路100之前已經(jīng)接近于沸點(diǎn)。在一個(gè)示例中，兩條脫鹽線路100設(shè)置在一起而成對，這形成脫鹽設(shè)施的基本單元。便利地，每對線路具有相關(guān)的熱水集水箱4和太陽能獲得電池200。這種設(shè)計(jì)提高了可 靠性。如果一個(gè)海水供應(yīng)泵故障或需要維修/維護(hù)，則其余線路繼續(xù)起作用。預(yù)計(jì)海水泵將不可避免地需要維護(hù)，所述維護(hù)將對冬天夜晚時(shí)段進(jìn)行計(jì)劃，但這常需要更多時(shí)間，這種靈活性將非常有用。在另一示例中，集水箱220約90米長、10米寬、3米深，并被設(shè)置在脫鹽線路100上方約6米處。而且，太陽能獲得電池200可包括10條90米長的管。這種構(gòu)造允許集水箱220和太陽能獲得電池200便利地與脫鹽線路100對準(zhǔn)，每個(gè)脫鹽線路100約10米寬，并在每對線路之間具有約10米寬的訪問通路。海水(理想地為已從相對較暖的海平面抽取的海水)被泵送到集水箱220中并在箱中停留約5小時(shí)。管路210具有約18米的呈現(xiàn)約20°角度的下傾形態(tài)，以提供所希望的流速和太陽能捕獲。箱220具有朝陽的上蓋部分224，并便利地傾斜以使太陽能獲得量最大且提供對海水的初始加暖。水以約50_60°C離開集水箱。被加暖的海水通過上流226離開集水箱220而進(jìn)入管路210中。便利地，海水通過重力流動通過太陽能獲得電池單元200，并然后再次通過重力流動通過脫鹽線路100。這樣，如已經(jīng)初始投入能量使海水升起至集水箱中，則系統(tǒng)的其余部分在重力下運(yùn)行，而不需要進(jìn)一步的泵送。特別地，脫鹽線路100易于根據(jù)每種安裝情況的本地條件并通過根據(jù)此地點(diǎn)的條件增添或去除模塊110而進(jìn)行調(diào)適。有利地，所述的脫鹽單元具有相對較低的資金成本。進(jìn)一步地，脫鹽單元100具有最小操作成本。而且，脫鹽單元100的批量生產(chǎn)模塊性質(zhì)允許實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)省制造成本。在示例性實(shí)施例中，大量沙漠干熱空氣交叉于(across)熱水流被抽吸，以從預(yù)加熱海水中蒸發(fā)出新鮮水蒸汽。在一個(gè)示例中，50立方米/秒、沿所述單元的總長度的、具有I米/秒總通風(fēng)速度的空氣流，等同于每300米線路每10小時(shí)時(shí)間180萬立方米。在一個(gè)示例中，預(yù)加熱煙 從熱沙漠底表面近處抽吸沙漠熱空氣，熱空氣在盛夏常常高于70攝氏度。在太陽能獲取方式中，沙漠底區(qū)域延展幾百英里，并實(shí)際上是無限的，從而使其為脫鹽單元提供不受限制的這種干熱空氣供應(yīng)。
本發(fā)明的工業(yè)應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)通過本文所述而易于認(rèn)識到。示例性脫鹽設(shè)施生產(chǎn)出富量新鮮水以支持本地居民消費(fèi)、農(nóng)業(yè)和工業(yè)。示例性脫鹽設(shè)備需要使用的不可再生能源最少化。示例性脫鹽設(shè)施的建造經(jīng)濟(jì)高效，特別是通過使用串聯(lián)的分立模塊實(shí)現(xiàn)。而且，示例性脫鹽設(shè)施的操作經(jīng)濟(jì)高效，并容許或避免鹽沉積。
雖然已經(jīng)顯示和描述了一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例，不過本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識至IJ，在不背離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍的情況下，可進(jìn)行變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種脫鹽設(shè)備，包括 通道，其布置以容納使用的鹽水流，其中，所述通道包括入口端和出口端，所述水沿所述通道通過重力流動； 加熱單元，其布置以加熱所述通道的內(nèi)部，以加熱所述鹽水以產(chǎn)生水蒸氣； 煙囪，其布置在所述通道上以沿側(cè)向引導(dǎo)空氣流，以將所述水蒸氣抽離所述通道；和 冷凝器，其布置以通過所述水蒸氣冷凝出新鮮水。
2.如權(quán)利要求I所述的脫鹽設(shè)備，其中， 所述設(shè)備包括多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊串聯(lián)聯(lián)接在一起。
3.如權(quán)利要求2所述的脫鹽設(shè)備，其中， 每個(gè)所述模塊進(jìn)一步包括密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)被布置以使得在使用中的所述模塊相對所述模塊中的相鄰模塊而密封。
4.如權(quán)利要求2所述的脫鹽設(shè)備，進(jìn)一步包括 多個(gè)支撐體，其中，在使用時(shí)所述模塊安裝在所述支撐體上，使得每個(gè)模塊具有斜度以弓I導(dǎo)所述水通過重力沿所述通道流動。
5.如權(quán)利要求2所述的脫鹽設(shè)備，其中， 每個(gè)所述模塊包括基底單元，所述基底單元形成所述通道，其中，所述基底單元進(jìn)一步包括蒸發(fā)室，用于容納所述通道的上方的所述水蒸氣，直到所述水蒸氣通過所述煙 被抽出所述蒸發(fā)室之外。
6.如權(quán)利要求I所述的脫鹽設(shè)備，其中， 所述通道被布置以沿所述通道沿縱向輸送所述鹽水； 所述煙 被布置以大致垂直于所述水的流動方向而沿側(cè)向引導(dǎo)空氣流，使得在所述通道中將空氣向上抽入所述煙 中以將所述水蒸氣輸送到所述冷凝器。
7.如權(quán)利要求6所述的脫鹽設(shè)備，進(jìn)一步包括 節(jié)流板，其沿所述通道布置而作為止回閥，以阻止所述水蒸氣返回所述蒸發(fā)室，其中，所述冷凝器被布置為使得來自所述冷凝器的冷凝水通過重力沿所述煙 下落并收集在所述節(jié)流板中。
8.如權(quán)利要求I所述的脫鹽設(shè)備，所述煙囪進(jìn)一步包括 再加熱部分，其通過太陽能將所述空氣流沿所述煙 上抽。
9.如權(quán)利要求I所述的脫鹽設(shè)備，進(jìn)一步包括 預(yù)加熱部分，其安裝在所述通道的朝向所述通道抽吸周圍空氣的一側(cè)處，并通過太陽能加熱所述周圍空氣。
10.如權(quán)利要求I所述的脫鹽設(shè)備，其中， 所述冷凝器安裝在所述煙囪內(nèi)。
11.如權(quán)利要求I所述的脫鹽設(shè)備，進(jìn)一步包括 冷卻劑傳輸管，其沿所述煙 的在使用時(shí)被遮蔭的向后表面布置，以將所述冷卻劑輸送到所述冷凝器單元。
12.如權(quán)利要求I所述的脫鹽設(shè)備，其中， 所述加熱單元包括多個(gè)透鏡，所述透鏡布置在所述通道上方，以通過太陽能加熱所述鹽水的上表面。
13.一種用于脫鹽設(shè)備中的模塊，所述模塊的特征在于， 基底單元，其包括用于輸送鹽水流的通道和在所述通道上方的用于容納水蒸氣的蒸發(fā)室； 加熱單元，其包括透鏡陣列，所述透鏡陣列布置以通過太陽能加熱所述鹽水的上表面； 煙囪，其布置在所述通道上以沿側(cè)向弓I導(dǎo)空氣流通過所述蒸發(fā)室，以將所述水蒸氣輸送離開所述通道；和 冷凝器，其冷凝所述水蒸氣并提供新鮮水。
14.如權(quán)利要求13所述的模塊，其中， 所述模塊被布置以在使用時(shí)串聯(lián)聯(lián)接到多個(gè)其它模塊，所述模塊進(jìn)一步包括密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)被布置以使得在使用中的所述模塊針對所述多個(gè)模塊中的相鄰模塊而密封。
15.—種對鹽水源脫鹽的方法，所述方法的特征在于， 使所述鹽水通過重力沿通道流動； 加熱所述通道中所述水以提供水蒸氣； 通過太陽能在所述通道上利用煙 沿側(cè)向引導(dǎo)空氣流，以輸送所述水蒸氣從所述通道離開至冷凝器； 使用所述冷凝器冷凝所述水蒸氣以提供冷凝物；和 收集所述冷凝物作為新鮮水。
全文摘要
一種脫鹽設(shè)備(100)包括可安裝在支撐體(150)上的一系列模塊(110)。海水(12)通過重力沿通道(131)流動通過基底單元(130)，并通過諸如太陽能透鏡(141)之類的加熱單元(140)被加熱以產(chǎn)生水蒸氣。煙囪(160)在所述通道(131)上大致垂直于水流WF而沿側(cè)向引導(dǎo)空氣流AF?？諝饬鰽F將水蒸氣抽吸到冷凝器(70)，冷凝器(70)收集新鮮水。冷凝器(170)可安裝在煙囪(160)內(nèi)并可使用冷海水作為冷卻劑。
文檔編號C02F1/04GK102639444SQ201080054567
公開日2012年8月15日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者道格拉斯·庫茨·巴里 申請人:道格拉斯·庫茨·巴里