СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 1995 года по МПК C02F1/14 

Изобретение предназначено для разрешения проблемы обеспечения пресной водой безводных и засушливых районов. Система основана на использовании естественных энергоносителей и природных условий.

Известна система для опреснения морской воды с помощью солнечной энергии, содержащая средство забора исходной воды, испаритель-опреснитель с пилообразной теплопоглощающей крышей и разбрызгивателем, средство для утилизации опресненной воды и технологическую обвязку, объединяющую вышеуказанные элементы.

Недостатком известной системы состоят в ограниченной площади, на которой происходит испарение, что обусловлено высокими капитальными затратами на строительство испарителя, и низкой эффективностью системы вытекающей отсюда.

Цель изобретения повышение эффективности системы за счет использования природных условий местности в соответствующих климатических зонах при снижении капитальных затрат.

На фиг.1 представлена общая схема предлагаемой системы; на фиг.2 узел I на фиг. 1; на фиг.3 узел II на фиг.1; на фиг.4 узел III на фиг.1, на фиг.5 разрез А-А на фиг.4; на фиг.6 узел IV на фиг.4; на фиг.7 разрез Б-Б на фиг. 6.

Источником морской воды является водозабор водоема 1 с неограниченным запасом воды (связан с мировым океаном), где размещаются фильтры 2 с насосной станцией 3 и смонтирован начальный участок магистрального трубопровода 4. За площадкой насосной станции 3 собран узел 5, служащий для запуска в трубопровод 4 средств его очистки, поточных приборов и контейнеров с различным грузом. На линейной части трубопровода 4 установлены быстродействующие шиберные задвижки 6, сигнализаторы 7 для контроля за прохождением поточных средств, а при необходимости гасители 8 гидравлических ударов.

В конце линейной части трубопровода 4 имеется узел 9 для приема средств очистки, поточных приборов и контейнеров. В конце магистрального трубопровода 4 установлен накопитель 10 и далее после специально предусмотренного или естественного (если он имеет место) уклона (разности отметок) установлены гидрогенераторы гидроэлектростанции 11. Разность отметок на трассе пролегания трубопровода 4 и водоема 18, где перекачиваемая морская вода распыляется и испаряется, способствует получению эффекта сифона, что можно использовать для сокращения энергозатрат при перекачке воды из водоема 1.

Гидроэлектростанция 11 в предлагаемой системе позволяет практически обеспечить электроэнергией все узлы и элементы предлагаемой системы без использования других источников энергии за исключением ветровых электрогенераторов. После гидроэлектростанции 11 смонтирована распределительная сеть 12 со стояками 13, каждый из которых снабжен на верхнем конце распылителем 14 и которые расположены геометрически по ряду колец сети 12 (вместо колец можно использовать прямоугольную и иную геометрическую форму расположения). В центре каждого кольца установлен стояк 15 с конусным колпаком 16 на верхнем конце. Стояк 15 связан с коллектором 17 соответствующими креплениями. Распределительная сеть 12 и коллектор 17 со стояками 13 и 15 размещаются на акватории водоема 18 с повышенным содержанием соли по отношению к опресняемой морской воде.

Стояки 13 служат для распыления воды в акватории водоема 18, а стояки 15, имеющие несколько большую высоту, для откачки образующегося в результате испарения пара. Конусный колпак 16 предотвращает попадание морской воды в стояк 15. Стояки 13 и 15 снабжены опорами 19, на которых поддерживается кровля 20, состоящая из секций, имеющих куполообразную форму, собранных из отдельных лепестков 21, изготовленных из теплопроводного материала. Причем некоторые лепестки снабжаются электроподогревом от солнечных батарей-аккумуляторов, которые располагаются под кровлей 20.

Расположение лепестков 21 таково, что при каждом положении солнца, часть лепестков, находящихся под определенным углом к горизонту, оказываются под прямыми лучами солнца. Нагреваясь, эти лепестки передают часть тепловой энергии другим лепесткам, соединенным с ними. Таким путем происходит практически равномерное нагревание отдельных секций и всей кровли 20.

При отсутствии солнца подогрев секций кровли может происходить через электронагревательные лепестки, питаемые от солнечных батарей-аккумуляторов, а также от ветровых электрогенераторов.

Морская вода забирается из водозабора водоема 1 и через фильтры 2 насосной станции 3 закачивается в магистральный трубопровод 4 и далее через накопитель 10, гидроэлектростанцию 11 попадает в распределительную сеть 12 и через стояки 13 с распылителями 14 на поверхность водоема 18. В результате нагревания кровли 20, распыления подаваемой воды, увеличения зеркала испарения путем покрытия поверхности водоема 18 разнокалиберными шариками 22, удерживаемыми в акватории испарения водоема 18 гибкими ограничителями 23, под каждой секцией кровли 20, накрывающей каждое кольцо распределительной сети 12, образуется паровая зона.

Скопившийся под куполом пар откачивается по сети сборных коллекторов 17 парооткачивающей станцией 24 в охладитель 25, а оттуда в конденсатосборник 26 (водосборник). Из конденсатосборника 26 опресненная вода после соответствующей обработки и санэпидемического контроля насосной станцией 27 закачивается либо в местную систему, либо в магистрально-распределительный водопровод 28, либо в водонесущий пласт. Однако большая часть полученной пресной воды закачивается в водопровод 28, который по трассе может иметь многочисленные отводы 29, через которые можно снабдить водой обширные районы, прилегающие к трассе его пролегания.

Для периодической очистки водопровода 28 и контроля за его состоянием имеется узел 5 для запуска средств очистки, поточных приборов и контейнеров с грузом, перемещаемыми в обратном направлении. Узел 5 включает в себя стандартное двухкамерное устройство 30, через которое осуществляется ввод в трубопроводы 4 и 28 очистных средств, разделителей, поточных приборов и контейнеров с грузом; а также соответствующую технологическую обвязку, систему автоматического и телемеханического управления с использованием ЭВМ.

Узел 9 включает в себя стандартное устройство 31 для приема средств очистки, разделителей и поточных приборов, а также устройство для приема контейнеров. Последнее состоит из дугообразной трубы 32, имеющей перфорации в верхней части, которая помещена в кожухе 33. Перекачиваемая морская вода поступает в буферную емкость 34, а оттуда откачивается насосом 35 потребителям или в водохранилище. Отделенные таким путем от воды контейнеры проталкивают друг друга по наклонной части трубы 32 вниз. Нижняя часть также имеет перфорации и закрыта кожухом 36.

Пройдя перфорированную часть внизу трубы 32, контейнеры через приемный патрубок 37 выходят наружу, где укладываются в стеллажи. Поступление скребков, разделителей и поточных приборов в устройство 31 и контейнеров в трубу 32 обеспечивается с помощью стрелки 38.

Для образования облачности и дождевых облаков с учетом розы ветров часть акватории водоема 18 освобождается от кровли 20 и удаляются стояки 15. В этом случае испарение морской воды происходит с поверхности водоема 18, покрытого шариками 22, а также от распыления воды через распылители 14.

Чтобы предотвратить диффундирование распыляемой воды и воды в водоеме 18 при низкой солнечной активности, поверхность водоема 18 может быть покрыта пленкой 39, на которой размещают плавающие шарики 22.

Благодаря низкозатратному увеличению площади распыления и испарения перекачиваемой морской воды в пределах водоема 18, заполненного более соленой водой, производство пресной воды практически не ограничивается. Имеющаяся в водоеме 18 более соленая вода с более высокой плотностью чем вода, поступающая по трубопроводу 4, обеспечивает благодаря своей высокой плотности непотопляемость конструкции трубчатого каркаса, в котором размещены разветвленная сеть 12 трубопровода для распыления воды и испарения и сборные коллекторы 17, которые будучи заполненными водой практически не потопляются.

Применяемая пленка 39 имеет перфорации 40 и сливные клапана 41, встроенные в поплавки 42. Пленка 39 препятствует диффундированию воды, перекачиваемой из водоема 1 с водой, содержащейся в водоеме 18, а при накоплении рассола после испарения основной массы подаваемой воды, позволяет спустить рассол в водоем 18, откуда скопления минеральных солей добываются промышленными способами для ее дальнейшей переработки.

Спуск рассола в водоем 18 исключает необходимость выделять для сбора образующегося рассола значительные земельные площади и предотвращает экологические нарушения.

Все трубы должны быть изготовлены из легких и прочных материалов, не подверженных коррозии и обладающих при необходимости повышенной теплопроводностью. Собранная из таких труб конструкция представляет собой устойчивый, не потопляемый каркас, покрытый сборно-разборной кровлей 20 соответствующей площади, которые при необходимости можно увеличить или сократить.

Магистральный трубопровод 4 следует проложить на опорах на некоторой высоте от земли, чтобы использовать солнечную энергию для предварительного подогрева перекачиваемой воды. В отсутствии солнца предварительный подогрев можно производить с помощью электронагревательной ленты, обмотанной вокруг труб, питаемой от сол- нечных батарей-аккумуляторов и ветровых электрогенераторов, расположенных по трассе.

Использование: изобретение предназначено для разрешения проблем обеспечения пресной водой безводных и засушливых районов. Система основана на использовании естественных энергоносителей и природных условий. Сущность изобретения: в качестве испарителя-опреснителя используется естественный или искусственный водоем с соленостью воды выше солености исходной воды, акватория которого снабжена плавучими шариками и гибким замкнутым ограничителем, расположенным по периферии испарителя-опреснителя и фиксирующим плавучие шарики друг к другу. Трубопровод и водопровод технологической обвязки снабжены со стороны средства забора и водоема и испарителя-опреснителя камерами приема запуска контейнеров гидротранспорта, средств очистки труб, разделителей, поточных приборов. Система снабжена пленкой, покрывающей зеркало испарения, искусственного или естественного водоема, снабженной поплавками и имеющей перфорации для слива в водоем скапливающегося рассола, а на пленке размещены непотопляемые шарики для увеличения площади испарения воды. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ, содержащая средство забора морской воды из водоема, испаритель-опреснитель с куполообразной сборно-разборной теплопоглощающей кровлей и разбрызгивателем, средство для утилизации опресненной воды и технологическую обвязку, объединяющую указанные элементы, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности системы при снижении капитальных затрат, в качестве испарителя-опреснителя используется естественный или искусственный водоем с соленостью воды выше сслености исходной воды, акватория которого снабжена плавучими шариками и гибким замкнутым ограничителем, расположенным по периферии испарителя-опреснителя и фиксирующим плавучие шарики друг с другом. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что трубопровод и водопровод технологической обвязки снабжены со стороны средства забора и водоема и испарителя-опреснителя камерами приема запуска контейнеров гидротранспорта, средств очистки труб, разделителей, поточных приборов. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения непотопляемости системы в условиях переменности солнечной активности в искусственном или естественном водоемах, она снабжена пленкой, покрывающей зеркало испарения искусственного или естественного водоема, снабженной поплавками и имеющей перфорации для слива в водоем скапливающего рассола, а на пленке размещены непотопляемые шарики для увеличения площади испарения воды.