海水淡化装置及海水淡化控制方法

摘要

本发明公开一种海水淡化装置及海水淡化控制方法，海水淡化装置包括处理箱、雾化组件以及冷凝组件，理箱具有一密封设置的容纳腔，容纳腔内用于容纳待淡化的海水，雾化组件设于处理箱内，雾化组件包括设于容纳腔上端的至少一个蒸汽产生结构和与蒸汽产生结构连通的第一连接管，第一连接管的下端用于插入容纳腔内待淡化的海水中，以将待淡化的海水引流至蒸汽产生结构内，蒸汽产生结构用于将待淡化的海水转化成热蒸汽，冷凝组件包括设于容纳腔内的冷凝管道，冷凝管道设于雾化组件的下方，且用于浸入待淡化的海水内，冷凝管道具有相对设置的进气口和出水口，进气口用于供热蒸汽进入，出水口用于连通外部的蓄水桶，以供冷凝后的淡化海水流出。

说明书

技术领域

本发明涉及冷凝器技术领域，特别涉及海水淡化装置及海水淡化控制方法。

背景技术

随着科技发展，海水淡化技术的技术水平不断得到提升。目前主要应用有多级闪蒸法、多效蒸法和反渗透法，其中大部分还是依赖蒸馏原理。将海水引入蒸发设备中，进行加热处理，由于海水中的溶剂相比其他溶质在一定温度环境中更易于分离，再经过冷凝后可直接得到蒸馏水。此过程中需要采用冷凝设备对蒸汽进行冷却并回收，从而得到蒸馏水。现有冷凝装置往往结构复杂，冷凝效果不佳，难以得到充分的利用。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种海水淡化装置及海水淡化控制方法，提升了蒸汽收集效率的同时使得热蒸汽得到多层次冷却和密闭系统内蒸汽热量的充分利用，实现能源循环高效利用。

为实现上述目的，本发明提出一种海水淡化装置，包括：

处理箱，所述处理箱具有一密封设置的容纳腔，所述容纳腔内用于容纳待淡化的海水；

雾化组件，设于所述处理箱内，所述雾化组件包括设于所述容纳腔上端的至少一个蒸汽产生结构和与所述蒸汽产生结构连通的第一连接管，所述第一连接管的下端用于插入所述容纳腔内待淡化的海水中，以将待淡化的海水引流至所述蒸汽产生结构内，所述蒸汽产生结构用于将待淡化的海水转化成热蒸汽；以及，

冷凝组件，包括设于所述容纳腔内的冷凝管道，所述冷凝管道设于所述雾化组件的下方，且用于浸入待淡化的海水内，所述冷凝管道具有相对设置的进气口和出水口，所述进气口用于供热蒸汽进入，所述出水口用于连通外部的蓄水桶，以供冷凝后的淡化海水流出。

可选地，所述蒸汽产生结构包括：

底座，固定至所述处理箱的内壁；

雾化器，设于所述底座上；以及，

加热器，设于所述底座上且与所述雾化器间隔设置，所述加热器对应所述雾化器的雾气出口设置。

可选地，所述雾化组件还包括设于连通所述第一连接管的引流泵，用于将待淡化的海水由下至上泵送于所述雾化器。

可选地，所述蒸汽产生结构设有多个，所述多个蒸汽产生结构间隔设置；

所述第一连接管包括：

第一管段，沿上下向延伸，所述第一管段的下端用于插入待淡化的海水中；以及，

第二管段，绕设于所述多个蒸汽产生结构的周侧，且分别与所述多个蒸汽产生结构连通，所述第二管段的中部与所述第一管段的上端连通设置。

可选地，所述冷凝管道呈多段弯折设置；和/或，

所述海水淡化装置还包括设于所述容纳腔内的液位高度传感器，用于检测待淡化海水的液面高度。

可选地，所述冷凝组件还包括设于所述处理箱外侧且沿上下向间隔设置的蒸汽收集器和热电转化模块，所述蒸汽收集器用于收集所述容纳腔内的热蒸汽，并使得热蒸汽通过管路经所述热电转化模块后输送至所述进气口。

可选地，所述海水淡化装置还包括输水组件，所述输水组件包括：

抽水泵，固定至所述处理箱的外侧面；

第一进水管道，一端连通所述抽水泵，另一端用于连通外部的蓄水桶；以及，

第一输水管道，一端连通所述抽水泵，另一端伸入至所述容纳腔内。

可选地，所述处理箱包括上端敞口设置的箱体和盖设于所述箱体上端的盖板，所述盖板呈向下倾斜设置，所述箱体的内腔与所述盖板共同围合形成所述容纳腔；

所述海水淡化装置还包括收集组件，所述收集组件包括：

支撑座，固定至所述箱体的内壁面的上端，且对应所述盖板的下端设置，所述支撑座的上端面设有向下倾斜设置的引流槽；以及，

引水管，一端与所述引流槽连通，另一端用于连通外部的蓄水桶。

可选地，所述盖板包括沿横向依次连接的第一板段和第二板段，所述第一板段和所述第二板段呈夹角设置；

所述收集组件对应设置两个，两个所述引流槽对应所述第一板段和所述第二板段设置。

本发明还提出一种海水淡化控制方法，基于上述的海水淡化装置，所述海水淡化控制方法包括以下步骤：

将待淡化的海水引流至所述容纳腔内，且使得待淡化的海水的液位高度处在冷凝管道和所述蒸汽产生结构之间；

将所述蒸汽产生结构产生的热蒸汽收集，并使其从所述冷凝管道的进气口进入；

所述冷凝管道内的热蒸汽与待淡化的海水热交换冷凝后得到淡化冷凝水，并从所述冷凝管道的出水口导出。

本发明的技术方案中，待淡化的海水经过所述第一连接管进入所述蒸汽产生结构内，被高温变成热蒸汽，接着，将热蒸汽从所述进气口导入，由于所述冷凝管道浸没在海水中，能够与海水进行热交换，从而使得热蒸汽冷凝变成冷凝水，冷凝水沿着所述冷凝管道流动，最后从所述出水口流出，可以被收集在蓄水桶内，同时对待淡化的海水预热以减小其蒸发的温差，加快蒸发效率，提升了蒸汽收集效率的同时使得热蒸汽得到多层次冷却和密闭系统内蒸汽热量的充分利用，实现能源循环高效利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的海水淡化装置一实施例的立体示意图；

图2为图1中冷凝管道和雾化组件配合的立体示意图；

图3为图1中雾化组件的俯视示意图；

图4为图1中收集组件与盖板配合的立体示意图；

图5为图1中支撑座的立体示意图；

图6为图1中涉及的硬件运行环境的控制装置的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

随着科技发展，海水淡化技术的技术水平不断得到提升。目前主要应用有多级闪蒸法、多效蒸法和反渗透法，其中大部分还是依赖蒸馏原理。将海水引入蒸发设备中，进行加热处理，由于海水中的溶剂相比其他溶质在一定温度环境中更易于分离，再经过冷凝后可直接得到蒸馏水。此过程中需要采用冷凝设备对蒸汽进行冷却并回收，从而得到蒸馏水。现有冷凝装置往往结构复杂，冷凝效果不佳，难以得到充分的利用。

鉴于此，本发明提供一种海水淡化装置及海水淡化控制方法，提升了蒸汽收集效率的同时使得热蒸汽得到多层次冷却和密闭系统内蒸汽热量的充分利用，实现能源循环高效利用，图1至图6为本发明提供的海水淡化装置的实施例。

请参照图1至图2，海水淡化装置100包括处理箱1、雾化组件以及冷凝组件，所述处理箱1具有一密封设置的容纳腔1a，所述容纳腔1a内用于容纳待淡化的海水，所述雾化组件设于所述处理箱1内，所述雾化组件包括设于所述容纳腔1a上端的至少一个蒸汽产生结构21和与所述蒸汽产生结构21连通的第一连接管22，所述第一连接管22的下端用于插入所述容纳腔1a内待淡化的海水中，以将待淡化的海水引流至所述蒸汽产生结构21内，所述蒸汽产生结构21用于将待淡化的海水转化成热蒸汽，所述冷凝组件包括设于所述容纳腔1a内的冷凝管道31，所述冷凝管道31设于所述雾化组件的下方，且用于浸入待淡化的海水内，所述冷凝管道31具有相对设置的进气口311和出水口312，所述进气口311用于供热蒸汽进入，所述出水口312用于连通外部的蓄水桶，以供冷凝后的淡化海水流出。

本发明的技术方案中，待淡化的海水经过所述第一连接管22进入所述蒸汽产生结构21内，被高温变成热蒸汽，接着，将热蒸汽从所述进气口311导入，由于所述冷凝管道31浸没在海水中，能够与海水进行热交换，从而使得热蒸汽冷凝变成冷凝水，冷凝水沿着所述冷凝管道31流动，最后从所述出水口312流出，可以被收集在蓄水桶内，提升了蒸汽收集效率的同时使得热蒸汽得到多层次冷却和密闭系统内蒸汽热量的充分利用，实现能源循环高效利用。

所述蒸汽产生结构21可以通过热水器对海水进行加热以得到热蒸汽，在本实施例中，为了进行热蒸汽的制造，请参照图3，所述蒸汽产生结构21包括底座、雾化器211和加热器212，所述底座固定至所述处理箱1的内壁，所述雾化器211设于所述底座上，所述加热器212设于所述底座上且与所述雾化器211间隔设置，所述加热器212对应所述雾化器211的雾气出口设置。所述雾化器211先将海水通过雾状喷出，接着依靠所述加热器212的高温将雾气直接蒸发，相较于直接进行加热海水蒸发的方式，极大的提高了蒸发的效率，加快了海水淡化的进程。

不仅如此，所述雾化组件还包括设于连通所述第一连接管的引流泵23，用于将待淡化的海水由下至上泵送于所述雾化器211。从而解决由于雾化器211与海水液位存在较大的高度差和引水困难的问题，保证雾化供水。

进一步的，为了提高效率，所述蒸汽产生结构21设有多个，所述多个蒸汽产生结构21间隔设置，可以分别设置多个所述第一连接管22与各所述蒸汽产生结构21依次连接，也可以设置一个连接管同时向多个蒸汽产生结构21同时供水，本实施例中，请参照图2至图3，所述第一连接管22包括第一管段221和第二管段222，所述第一管段221沿上下向延伸，所述第一管段221的下端用于插入待淡化的海水中，所述第二管段222绕设于所述多个蒸汽产生结构21的周侧，且分别与所述多个蒸汽产生结构21连通，所述第二管段222的中部与所述第一管段221的上端连通设置。即海水通过所述第一管段221引流以后，在所述第二管段222上分流，沿着两个方向进行海水引入，所述第二管段222的形状根据多个所述蒸汽产生结构21的排布方式决定，可以是环形的，也可以是U型，在此不做限制，如此设置节省空间，同时能够用最少的管路实现引水需求。需要说明的是，本实施例中，通过对两个固定块将所述第二管段222固定在所述处理箱1的内壁，此时所述底座可以不设置，也可以设置为一体。

更进一步的，所述冷凝管道31呈多段弯折设置，如此能够增大所述冷凝管道31与海水的接触面积，本实施例中，所述冷凝管道31弯折成W型，所述进气口311和所述出水口312位于同一侧。

可以理解的是，为了便于冷凝水的导出，可以在所述出水口312处设置抽水泵61，也可以将将冷凝管道31沿着其弯折方向逐渐向下布置，使得所述出水口312处在冷凝管道31的最低点，所述进气口311处在冷凝管道31的最高点，所述冷凝管道31的内腔整体是逐渐倾斜的，从而在重力的作用下将冷凝水自然引出。

在海水淡化的过程中，应当始终保持所述冷凝管道31完全浸没在海水内，二所述蒸汽产生结构21需要始终高于水面，因此，为了便于监控，所述海水淡化装置100还包括设于所述容纳腔1a内的液位高度传感器，用于检测待淡化海水的液面高度。从而在液位高度出现变化时及时进行海水的补充和停止加水动作。

需要说明的是，上述两个相关联的技术特征，所述冷凝管道31多段弯折设置和所所述液位高度传感器可以同时设置也可以择一设置，同时设置效果更好。

更进一步的，所述冷凝组件还包括设于所述处理箱1外侧且沿上下向间隔设置的蒸汽收集器4和热电转化模块5，所述蒸汽收集器4用于收集所述容纳腔1a内的热蒸汽，并使得热蒸汽通过管路经所述热电转化模块5后输送至所述进气口311。所述蒸汽收集器4的蒸汽进口设于所述容纳腔1a内，且呈喇叭口设置，从而增大热蒸汽吸入时的导流面积，可以理解的是，所述蒸汽收集器4应当设于上方，且靠近所述蒸汽产生结构21设置，从而能够将热蒸汽更快更全面的收集。所述热电转化模块5是一种利用热电直接转换技术直接将热能转化为电能的能量转换系统。热电转化技术是一种直接将热能转化为电能的有效方法，具有系统设备使用寿命长、无噪音、绿色环保等优点，多应余热回收。

为了便于海水的补充，所述海水淡化装置100还包括输水组件6，所述输水组件6包括抽水泵61、第一进水管和第一输水管，所述抽水泵61固定至所述处理箱1的外侧面，所述第一进水管道62的一端连通所述抽水泵61，另一端用于连通外部的蓄水桶，所述第一输水管道63的一端连通所述抽水泵61，另一端伸入至所述容纳腔1a内。所述抽水泵61将蓄水桶中待淡化的海水泵送至所述容纳腔1a内，可以理解的是，所述第一输水管道63的下端应当伸入至所容纳腔1a中较低的位置，以防止灌水过程中水滴飞溅到所述蒸汽产生结构21上，所述抽水泵61设于所述处理箱1的上方，而所述第一进水管道62的下端高于所述第一输水管道63的下端，从而平衡所述处理箱1内外的压强，避免倒吸。

为了便于自动化控制，所述液位高度传感器、所述抽水泵61、所述蒸汽产生结构21均通过一个控制装置控制，从而根据水位的高度合理的控制各组件的启停。

一部分热蒸汽会直接附着在所述容纳腔1a的上壁面，受外界温度影响冷凝，但是容易掉落回到下方，造成已淡化海水的浪费，因此，本实施例中，请参照图4至图5，所述处理箱1包括上端敞口设置的箱体11和盖设于所述箱体11上端的盖板12，所述盖板12呈向下倾斜设置，所述箱体11的内腔与所述盖板12共同围合形成所述容纳腔1a，所述海水淡化装置100还包括收集组件，所述收集组件包括支撑座71和引水管72，所述支撑座71，固定至所述箱体11的内壁面的上端，且对应所述盖板12的下端设置，所述支撑座71的上端面设有向下倾斜设置的引流槽711，所述引水管72一端与所述引流槽711连通，另一端用于连通外部的蓄水桶。倾斜设置的盖板12使得其上方的冷凝水能够沿着倾斜方向自然流动，流动至末端时向下滴落在所述引流槽711内，冷凝水又沿着所述引流槽711的倾斜方向流入所述引水管72内，从而被外部的蓄水桶收集，从而将这一部分的淡化海水收集。可以理解是，所述引水管72的上方穿过所述处理箱1的外壁进入所述容纳腔1a内，从而能够与所述引流槽711的下方连通。冷凝水的流动轨迹应该是逐渐向下的，所引流槽711的倾斜方向可以与所述盖板12的倾斜方向一致，也可以不同。

进一步的，所述盖板12包括沿横向依次连接的第一板段121和第二板段122，所述第一板段121和所述第二板段122呈夹角设置，所述收集组件对应设置两个，两个所述引流槽711对应所述第一板段121和所述第二板段122设置。所述盖板12呈V型设置，冷凝水能够分别沿着所述第一板段121和所述第二板段122向所述盖板12的最低处聚拢，此时两个所述引流槽711的延伸轴线之间也成夹角设置，从而能够分两个支路同时收集冷凝水，需要说明的是，两个所述引流槽711位于上方的相对的侧端可以连通也可以不连通，优选，两个所述引流槽711相对的侧端连通设置，从而得到V型引流槽道。

除此之外，所述海水淡化装置100还包括控制装置，如图6所示，该控制装置可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(Wireless-Fidelity，Wi-Fi)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构并不构成对控制装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图6所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及海水淡化控制程序。

在图6所示的控制装置中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明控制装置中的处理器1001、存储器1005可以设置在控制装置中，所述控制装置通过处理器1001调用存储器1005中存储的海水淡化控制程序，并执行本发明实施例提供的海水淡化控制方法。

具体的，基于上述所述的海水淡化装置100，本发明还提出一种海水淡化控制方法，具体包括以下步骤：

S10：将待淡化的海水引流至所述容纳腔1a内，且使得待淡化的海水的液位高度处在冷凝管道31和所述蒸汽产生结构21之间；

S20：将所述蒸汽产生结构21产生的热蒸汽收集，并使其从所述冷凝管道31的进气口311进入；

S30：所述冷凝管道31内的热蒸汽与待淡化的海水热交换冷凝后得到淡化冷凝水，并从所述冷凝管道31的出水口312导出。

需要说明的是，初始时，海水的液位高度处在冷凝管道31和所述蒸汽产生结构21之间，在步骤S20和步骤S30过程中，应当始终保持这种高度，在稳定的工作过程中，当前热蒸汽的制造和前面热蒸汽的冷凝会同步进行，不仅能够进行冷凝，同时对待淡化的海水预热以减小其蒸发的温差，加快蒸发效率，提升了蒸汽收集效率的同时使得热蒸汽得到多层次冷却和密闭系统内蒸汽热量的充分利用，实现能源循环高效利用。

进一步的，在步骤S20之后还包括：

S21：获得所述容纳腔1a内海水的实时液位高度，当实时液位高度低于第一预设值，关闭所述蒸汽产生结构21并向所述容纳腔1a内引入待淡化的海水。

可以理解的是，第一预设值为一各危险值，此时海水覆盖冷凝管道31的高度较小，向所述容纳腔1a内灌水需要考虑到抽水泵61启动的时间，该时间内，如果所述蒸汽产生结构21持续工作，那么根据所述蒸汽产生结构21的工作效率会在新的海水灌入之前，所蒸发海水量会使得海水的液位高度低于冷凝管道31，从而影响冷凝效果，造成热蒸汽残留或者热蒸汽没有完全冷凝而从所述出水口312溢出，因此，此时需要将所述蒸汽产生结构21关闭以保证当前冷凝管道31内热蒸汽的冷凝效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。