CN1843948A - 海水淡化,污水净化及发电的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海水淡化，污水净化及发电的方法及装置，属于海水淡化，污水净化及发电技术领域，它是通过冷冻法海水淡化或污水净化过程中产生冰，然后用冰做冷凝系统的冷凝物质，通过热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，将高压蒸汽通入汽轮机并推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电；高压蒸汽进入冷凝器，由冷凝系统将其冷凝成液态，将冷凝成液态的低沸点工质再送入蒸发器内，进行下一循环工作；将冰融化后而得到淡水。本发明将两个不同行业的技术巧妙地结合在一起，解决了长期以来，单纯靠海水淡化或污水净化技术无法解决的能耗和综合成本过高的问题，并同时为可再生能源的利用开辟了一条行之有效的技术方案。
Description
一、技术领域
本发明属于海水淡化，污水净化及发电技术领域，特别属于利用冷冻法海水淡化，污水净化与发电相结合的方法及装置。
二、背景技术
冷冻法海水淡化技术在上世纪五六十年代曾被认为是最有希望的海水淡化技术，在各国被广泛研究，但因设备及淡化成本过高而没有得到广泛的使用。现引述《海水淡化技术与工程手册》(化学工业出版社，123页——128页)部分内容用以说明现有技术状况，引述部分内容如下：
“冷冻法淡化技术的原理是基于无机盐和有机杂质在水中的分配系数比冰中的分配系数大一到两个数量级的性质。一般来说，当水中含无机盐或其他有机质，会降低其冰点。如果将水冷却到冰点以下，则纯净的水先结成冰，而无机盐或其他有机杂质会留在原液中。当液体温度继续下降，随着大部分水逐渐结成冰，原液中盐的浓度越来越高，到一定浓度后会和无机盐或其他有机质会一起结晶。
在结冰过程不太快、温度变化缓慢的情况下，冰块内部所含盐分很少。冰块经过洗涤、加热融解就可以管道形式输送到所需要的地方。事实上，冷冻法所产淡水中带的盐分大部分是因为冷冻过快或未充分洗掉冰表面的盐水而造成的。
冷冻海水可产生纯度相当高的冰。
6.1.2冷冻法淡化技术分类
冷冻法海水淡化，可分为自然冷冻法与人工冷冻法两大类。
自然冷冻法是利用冬季海水自然冷冻结冰，取冰融化而得淡水。此法虽受季节及地区限制，但因无需消耗能量，而且产量很大，可以因地制宜加以采用。例如我国渤海仅辽东湾一地，每年冬季结冰量可达2.5×109m38脱盐率最高可达95％。如果能解决经济的收集和贮存方法，将可开辟一种新的水源。
人工冷冻法可分为：
直接冷冻法—冷冻剂与海水直接接触而使海水结冰；
间接冷冻法—利用低温冷冻剂与海水进行间接热交换使海水冷冻结冰。
根据冷冻剂的不同，直接冷冻法又可分为以下几种。
(1)真空蒸发式直接冷冻法以水本身为冷冻剂，部分海水绝热汽化，使其余海水温度降低而结冰。在0℃附近，水的汽化潜热约为2510.4KJ/kg，冰的凝固约为334.7KJ/kg。每1kg水汽化，约可使7.5kg水结冰。根据促使汽化方法的不同，又分为：①蒸汽压缩式真空冷冻法；②蒸汽吸收式真空冷冻法。
(2)二次冷媒直接接触冷冻法外界加入冷冻剂使海水结冰。根据冷冻剂作用原理不同，又分为：①加入冷冻剂法，由冷冻剂(常用为正丁烷)汽化吸热使海水冷冻结冰；②形成水合物法，由冷冻剂与水形成水合物晶体，而使水自海水中分离出来。
6.1.4冷冻法淡化的优缺点
人工冷冻法自1944年提出以来，由于方法本身的若干特点，引起了人们的重视，并且得到了发展。目前世界上已有不少国家建立了冷冻法海水淡化中、小型试验工厂。但这一方法也存在若干缺点，目前还不宜大规模应用。
(1)优点
①由于冰的融化热为334.7KJ/kg，仅是水的汽化热(在100℃时为2259.4KJ/kg)的1/7，理论上过程本身所需能量要比蒸馏法低。根据某试验工厂的蒸汽压缩式真空冷冻法海水淡化装置的运转结果，所需能量约为12.7kW·h/t。
②由于在低温下操作，对所用材料的腐蚀轻，所以可以应用软钢、塑料及铝合金等廉价的结构材料；
③由于排出的腐蚀生成物大为减少，因而避免了污染环境，例如对海洋生物有致命危害的铜就可大为减少；
④没有结垢问题，故可省掉除钙、镁的预处理。
(2)缺点
①从冷冻过程中除去热量要比加热困难的多；
②为了除去妨碍冰结晶生成的热量，必须尽可能地扩大传热界面；
③含有冰结晶的悬浮体，输送、分离、洗涤困难，在输送过程中冰晶有可能长大，堵塞管道；
④必须消耗部分产品淡水，用来洗涤冰结晶，才能保证产品水质。
6.2冷冻法淡化流程
6.2.1间接冷冻法
间接冷冻法流程：海水经预冷后进入冷冻室(结晶罐)内，再与蛇管内的冷冻剂进行间接热交换，进一步降低温度，直至冰晶析出，冰和浓海水组成的淤浆，送往洗涤装置内加以洗涤分离，浓海水经热交换器排出，洗净的冰晶则在融化器内融化成淡水，该淡水少部分作为洗涤用水而送往洗涤分离器，余下的大部分淡水则经热交换器作为产品排出。冷冻剂自成单独系统循环使用。
间接冷冻法存在的一些缺点有：
①因为是间接换热，要求换热面积较大；
②换热面上有冰结晶，换热系数小，换热速度慢；
③从换热面上取下冰晶，易损伤金属壁面。
6.2.2蒸汽压缩式真空冷冻法
此法自1960年开始研究，目前已投入商业化使用。一个日产淡水380立方米的试验淡化装置流程：装置的主题为水转换器和对流洗涤塔。水转化器为高6m，直径4m的圆筒，底部为带有旋转喷射搅拌的绝热真空结晶罐，上半部圆周边缘为融化槽，顶部有一风量为1×104m3/min的主压缩机。对流洗涤塔为高5.8m的同心圆筒结构，外筒直径4m，内筒直径为1.85m。海水进入脱气塔，经脱气处理后进入多层铝质波纹板型热交换器，被产品淡水和浓海水预冷至-0.56℃，喷入结晶罐中，罐内压力为3mmHg(海水冰点时水蒸气压力，1mmHg＝133.322Pa)，部分水汽化而吸热，致使部分海水结冰，控制浓缩率在2左右，生成的冰-浓海水淤浆自底部进入对流洗涤塔，冰晶在上升过程中，被从顶部喷下的洗涤水洗涤，洗净的冰晶在塔上部被旋转的刮刀集中到融化槽，融化后即成为淡水。部分淡水作为洗涤水从洗涤塔顶部喷下，大部分经热交换器作为产品排出。浓海水从洗涤塔中部流出，经热交换器排出。冷冻剂在辅助冷冻机与冷却蛇管之间循环，除去外部进入系统的热量，以维持操作在低温下进行。所以淡水的浓度为323mg/L。在冷冻法海水淡化中，这是被认为最有发展前途的一种方法。
6.2.3蒸汽吸收式真空冷冻法
此法1960年开始试验运转。一个日产淡水为57立方米的试验装置流程：以50％的溴化锂水溶液为吸收剂，当吸收冷冻器所产生的水蒸气，使海水不断汽化而冷冻结冰，稀释了吸收剂经浓缩再生后循环使用。吸收剂再生时所得淡水，并入产品淡水中。由洗涤塔分离出的浓海水，一部分循环进入冷冻器内，以维持器内淤浆浓度为13％～20％左右，其余部分经热交换后排走。
6.2.4丁烷冷冻法
上述的真空冷冻法，是以海水中的水作为冷冻剂，因为处理大量的低压水蒸气，压缩机容量就受限制，其单位设备生产淡水的能力，被局限再1100m3/d之内。为了提高单位设备生产能力，采用正丁烷为冷冻剂的丁烷冷冻法。虽然正丁烷的汽化热只有水的1/6，但其比容非常小，压缩机的处理量有可能是真空冷冻法的800倍，因而单位设备生产淡水能力就可提高一百多倍。
自1946年提出丁烷冷冻之后，不仅作为海水淡化的方法，而且作为海水冷冻浓缩制盐的方法，已有装置投入工业化使用。
以液态丁烷与预冷的海水在有桨型搅拌机的结晶罐内混合，压力稍低于大气压，丁烷汽化吸热，使海水冷冻结冰。冰-浓海水淤浆经离心机分离、洗涤后送入融化器，丁烷蒸汽经主压缩机压缩至101.33kPa以上，进入融化器与冰直接接触，丁烷蒸汽液化，冰晶融化。形成的水-丁烷不互溶体系，借相对密度的不同而分开。部分未液化的丁烷气体，再经副压缩机压缩液化。丁烷在过程中循环使用。
热交换器1、2、3中，以汽油作为载热体，与淡水、海水及浓海水直接接触换热，因此，所得淡水不宜饮用。
如果将上述流程略加变更，增加脱丁烷设备，即可获得饮水淡化。已有这种类型的中型试验装置。在海水冰点附近时，水蒸气比容为3.1×102m3/kg，正丁烷比容为0.39m3/kg。
二次冷媒冷冻法对冷冻剂的要求应是：无毒、无味、与水不互溶、沸点接近于水的冰点、低廉等。”
同样的道理，对于污水的回收利用，也可以将其中的固体物过滤后，采用如上所述的冷冻法进行净化。本文中所述污水，指将其中的固体物过滤后的污水。
另有一最新技术，现引述如下：
我首创利用海冰水灌溉农田
2005-11-16阅读次数：108次
本报讯(记者李大庆)对海边的人来说，淡水如金。千百年来看着汪洋海水不能用于农耕，多少人扼腕叹息！然而，中国科学家将渤海海冰作为淡水资源加以利用，灌溉农田，养殖淡水鱼，终于在世界上做出了一项具有原始创新性的工作。
自2004年1月起，北京师范大学联合国家海洋环境监测中心、天津大学、大连理工大学、河北中捷友谊农场等单位，开展了“渤海海冰资源开发与农业综合利用技术研究”。据该课题总负责人、北师大副校长史培军教授介绍，课题组根据海冰微结构特点，利用离心原理对冰体内的卤水泡进行分离，利用控温方法扩充冰内的盐水通道，攻克了海冰固态淡化的关键技术，自主研制出了海冰离心脱盐机、海冰控温冻融脱盐装置、海冰重力脱盐装置、海冰融水反渗透脱盐设备，完成了陆基海冰采集、脱盐、储运全过程的现场试验，在海冰采集淡化小试工艺流程中获得了技术参数和成本参数。课题组完成了海冰水灌溉对14种粮食作物、经济作物、饲料作物的产量以及对土壤含盐量的影响分析，完成了海冰水百亩农田灌溉试验示范，提出了适宜不同盐度海冰水灌溉的作物品种，提出了海冰水农田灌溉的盐度界限，开展了海冰水罗非鱼养殖试验，为海冰水的农业应用提供了科学依据和有价值的试验范例。由自制设备在现场生产出的海冰淡化水，盐度可降到2‰以下，吨水成本不超过4元。
11月12日，教育部对这项研究进行了成果鉴定。鉴定认为：该成果在世界上首次完成了陆基海冰采集、脱盐、存储和海冰水的农业应用试验，具有原始创新性，达到国际领先水平。陆基海冰采集淡化技术成果已具备开展中间试验，进而向产业化推广的基本条件，技术成熟，出水品质良好，在环渤海海冰资源丰富地区农业综合利用与滩涂盐碱地综合开发方面具有良好的推广前景与潜力。
文章来源：科技日报(2005.11.15)
三、发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种海水淡化或污水净化的方法；本发明所要解决的另一技术问题是提供一种海水淡化或污水净化的装置；本发明所要解决的再一技术问题是提供一种利用冷冻法海水淡化或污水净化的同时用所产生的冰发电的方法；本发明所要解决的再一技术问题是提供一种利用冷冻法海水淡化或污水净化的同时用所产生的冰发电的装置；通过所述方法及装置，可以使海水淡化或污水净化的综合成本降为很低，从而使得冷冻法海水淡化或污水净化的技术在广泛的工农业生产及生活中得到广泛的应用。
由上述文章中“对海边的人来说，淡水如金。千百年来看着汪洋海水不能用于农耕，多少人扼腕叹息！”可知，海水淡化是一个长期以来人们努力要解决到目前来说还没有得到很好解决的一个问题，科学家们也进行了大量的实验。本发明提出了一个虽简单却很有效的方法及装置成功的解决了这一问题。且海水淡化的成本可低于2元/吨。
本发明提出了利用多次冷冻法海水淡化或污水净化的方法及装置；众所周知，每年冬季都有大量的海水结冰，将冰融化既为淡水，然而，此淡水含盐量较高，口感不好，不能直接用于工农业生产及人们的生活用水，本发明提出了利用多次冷冻法，将冰融化后再次冷冻，通过控制冰的冷冻速度，使水变为纯净冰与较浓盐水或污水的混合体，然后，将冰取走或将较浓盐水排走，将冰融化既可得到可直接用于工农业生产及人们的生活用水。也可将水全部冻成冰，则先冻冰部位是淡水冰，最后冻冰部位是盐水冰，分取不同部位，即可得到淡水与盐水。冻冰可采用自然冷冻法与人工冷冻法两大类，以自然冷冻法最有优势，产量将是目前海水淡化总产量的百万倍以上，且成本非常低廉。将冰融化可采用温度高于冰的任意热源系统，如地下水，地热水，工业废热，太阳能，及与发电系统结合等。
本发明提出了用冷冻法海水淡化或污水净化的同时用所产生的冰发电的方法；如上所述，若单纯利用冷冻法海水淡化或污水净化，其所需能量约为12.7kW·h/t，另外，冷冻法海水淡化或污水净化的方法，在冰融化为淡水时，需要消耗一部分能量。本发明人曾在申请号为：200510129342。4，发明名称为：《发电方法及其发电装置》中提出用冰来发电的方法及装置，若将上述两种方法及装置相结合，在冷冻法海水淡化或污水净化的同时，将所产生的冰用来发电，由计算可知，一吨冰可发电约为9千瓦*小时。既省去了在融化冰时所消耗的能量，又得到了电能，从而，大大的降低了海水淡化或污水净化的综合成本。
本发明海水淡化或污水净化的方法的技术方案是：包括以下步骤：通过冷冻法将海水或污水冻冰，将冰取出融化为水，再次将水冻冰，通过控制冰的冷冻速度，使水变为纯净冰与较浓盐水或污水的混合体，然后，将冰取走或将较浓盐水排走，将冰融化既可得到可直接用于工农业生产及人们的生活用水；也可将水全部冻成冰，则先冻冰部位是淡水冰，最后冻冰部位是盐水冰，分取不同部位，即可得到淡水与盐水。
本发明海水淡化或污水净化的装置的技术方案是：一种海水淡化或污水净化的装置，包括制冰装置和融冰装置，所述制冰装置是一可盛水装置，当温度低于海水或污水冰点温度时，可将装置内的水冻成冰；所述融冰装置，包括盛冰装置和装置内的热交换器，所述热交换器是温度高于海水或污水冰点温度，并可将外界热量用于将冰融化的装置。
本发明海水淡化或污水净化并同时发电的方法的技术方案是：包括以下步骤：通过冷冻法海水淡化或污水净化过程中产生冰，然后用冰做冷凝系统的冷凝物质，通过热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，所述热源系统是温度高于冷凝系统并可将热量传导给低沸点工质蒸发器的系统；将高压蒸汽通入汽轮机并推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电；高压蒸汽进入冷凝器，由冷凝系统将其冷凝成液态，所述冷凝系统是储冰冷凝系统；储冰冷凝系统由储冰装置以及设置在储冰装置中的冰和冷凝器组成；将冷凝成液态的低沸点工质再送入蒸发器内，进行下一循环工作；将冰融化后的淡水收集起来。
冷凝成液态的低沸点工质被设置在所述冷凝系统出口与所述热源系统入口之间的泵送回所述热源系统的蒸发器，再由所述的蒸发器加热，开始下一工作循环。
所述的冷凝系统为储冰冷凝系统，所述储冰冷凝系统由储冰装置以及设置在储冰装置中的冰和冷凝器组成；所述冰由冷冻法海水淡化或污水净化过程中产生。
所述热源系统可以是太阳池热源系统，太阳池热源系统由太阳池和设置在太阳池中的低沸点工质蒸发器组成。
所述热源系统可以是空气热源系统，空气热源系统由低沸点工质蒸发器和用于将热空气吹向低沸点工质蒸发器的电风扇组成。
所述热源系统可以是太阳能加热系统，太阳能加热系统由太阳能箱组，保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述太阳能箱组中的每一组太阳能箱的箱体均由保温材料制成，箱体内表面由黑色吸光材料制成，箱体顶部由双层真空玻璃或高透光多层内充气塑料膜构成；所述太阳箱体内装有高透光水袋，高透光水袋设置有入水口、出水口和放气口；所述高透光水袋的出水口与所述保温水箱连接。
所述热源系统可以是普通太阳能加热系统，普通太阳能加热系统由普通市售太阳能热水器，保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成。
所述热源系统可以是空气能加热系统，空气能加热系统为真空系统，由空气能蒸发器、设置在储水箱内的空气能冷凝器和真空泵组成，空气能蒸发器的顶部和底部分别通过连通管道与空气能冷凝器的顶部和底部连接，顶部的连通管道与真空泵之间设置有真空抽气阀；所述空气能蒸发器的底部低于所述空气能冷凝器的底部；所述储水箱的上部和下部分别设置有入水阀和出水阀；所述的空气能蒸发器内的低沸点工质是水或酒精。
所述热源系统可以是可燃烧热源系统，所述可燃烧热源系统是用锅炉或可燃烧器燃烧可燃烧物质将水加热，然后注入保温水箱中，由水加热保温水箱中低沸点工质蒸发器而进行发电；可燃烧物质可以是秸杆或植物或木炭或沼气或液化气或煤或石油或可燃烧垃圾或煤气等一切可燃烧的物质；所述可燃烧热源系统由可燃烧器和可燃烧物质及保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成。
所述热源系统也可以是综合热源系统，综合热源系统由保温水箱以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成。所述综合热源系统设置有太阳能箱组和空气能加热系统，太阳能箱组中的每一组太阳能箱的箱体均由保温材料制成，箱体内表面由黑色吸光材料制成，箱体顶部由双层真空玻璃或高透光多层内充气塑料膜构成；所述太阳箱体内装有高透光水袋，高透光水袋设置有入水口、出水口和放气口；所述高透光水袋的出水口与所述保温水箱连接；所述的空气能加热系统为真空系统，由空气能蒸发器、设置在储水箱内的空气能冷凝器和真空泵组成，空气能蒸发器的顶部和底部分别通过连通管道与空气能冷凝器的顶部和底部连接，顶部的连通管道与真空泵之间设置有真空抽气阀；所述空气能蒸发器的底部低于所述空气能冷凝器的底部；所述储水箱的上部和下部分别设置有入水阀和出水阀；所述的空气能蒸发器内的低沸点工质是水或酒精或普通低沸点工质。
所述热源系统也可以是水热源系统，水热源系统由储水装置以及设置在储水装置中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述水是普通水或海水。
所述热源系统可以是组合热源系统；所述组合热源系统是由上述热源系统的自由组合而成。
本发明海水淡化或污水净化并同时发电的装置的技术方案是：一种发电装置，包括汽轮机及与该汽轮机连接的发电机；所述汽轮机的蒸汽入口连接有热源系统，所述汽轮机的蒸汽出口连接有冷凝系统，热源系统与冷凝系统之间连接有连通管路。
所述冷凝系统出口与所述热源系统入口之间通过管路连接有泵。
所述的冷凝系统为储冰冷凝系统，所述储冰冷凝系统由储冰装置以及设置在储冰装置中的冰和冷凝器组成；所述冰由冷冻法海水淡化或污水净化过程中产生。
所述热源系统可以是太阳池热源系统，太阳池热源系统由太阳池和设置在太阳池中的低沸点工质蒸发器组成。
所述热源系统可以是空气热源系统，空气热源系统由低沸点工质蒸发器和用于将热空气吹向低沸点工质蒸发器的电风扇组成。
所述热源系统可以是太阳能加热系统，太阳能加热系统由太阳能箱组，保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述太阳能箱组中的每一组太阳能箱的箱体均由保温材料制成，箱体内表面由黑色吸光材料制成，箱体顶部由双层真空玻璃或高透光多层内充气塑料膜构成；所述太阳箱体内装有高透光水袋，高透光水袋设置有入水口、出水口和放气口；所述高透光水袋的出水口与所述保温水箱连接。
所述热源系统可以是普通太阳能加热系统，普通太阳能加热系统由普通市售太阳能热水器，保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成。
所述热源系统可以是空气能加热系统，空气能加热系统为真空系统，由空气能蒸发器、设置在储水箱内的空气能冷凝器和真空泵组成，空气能蒸发器的顶部和底部分别通过连通管道与空气能冷凝器的顶部和底部连接，顶部的连通管道与真空泵之间设置有真空抽气阀；所述空气能蒸发器的底部低于所述空气能冷凝器的底部；所述储水箱的上部和下部分别设置有入水阀和出水阀；所述的空气能蒸发器内的低沸点工质是水或酒精。
所述热源系统可以是可燃烧热源系统，所述可燃烧热源系统是用锅炉或可燃烧器燃烧可燃烧物质将水加热，然后注入保温水箱中，由水加热保温水箱中低沸点工质蒸发器而进行发电；可燃烧物质可以是秸杆或植物或木炭或沼气或液化气或煤或石油或可燃烧垃圾或煤气等一切可燃烧的物质；所述可燃烧热源系统由可燃烧器和可燃烧物质及保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成。
所述热源系统也可以是综合热源系统，综合热源系统由保温水箱以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成。所述综合热源系统设置有太阳能箱组和空气能加热系统，太阳能箱组中的每一组太阳能箱的箱体均由保温材料制成，箱体内表面由黑色吸光材料制成，箱体顶部由双层真空玻璃或高透光多层内充气塑料膜构成；所述太阳箱体内装有高透光水袋，高透光水袋设置有入水口、出水口和放气口；所述高透光水袋的出水口与所述保温水箱连接；所述的空气能加热系统为真空系统，由空气能蒸发器、设置在储水箱内的空气能冷凝器和真空泵组成，空气能蒸发器的顶部和底部分别通过连通管道与空气能冷凝器的顶部和底部连接，顶部的连通管道与真空泵之间设置有真空抽气阀；所述空气能蒸发器的底部低于所述空气能冷凝器的底部；所述储水箱的上部和下部分别设置有入水阀和出水阀；所述的空气能蒸发器内的低沸点工质是水或酒精或普通低沸点工质。
所述热源系统也可以是水热源系统，水热源系统由储水装置以及设置在储水装置中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述水是普通水或海水。
所述热源系统可以是组合热源系统；所述组合热源系统是由上述热源系统的自由组合而成。
本发明的有益效果是：
长期以来，海水淡化或污水净化的综合成本过高，是一个影响其广泛应用的最大难题，淡水与能源的缺乏，也是困扰世界各国的一个普遍存在的问题，本发明方法的应用，使得这两个问题一起得到彻底的解决。本发明将两个不同行业的技术巧妙地结合在一起，解决了长期以来，单纯靠海水淡化或污水净化技术无法解决的能耗和综合成本过高的问题，并同时为可再生能源的利用开辟了一条行之有效的技术方案。其经济效益和社会效益都十分巨大。
一、附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2是本发明的空气能加热系统的结构示意图；
图3是本发明的制冰池的结构示意图；
图4是本发明的储冰库的结构示意图；
图5是本发明的一种实施方式的结构示意图；
图6是本发明的另一种实施方式的结构示意图；
图7是本发明的制冰装置的结构示意图；
图8是本发明的融冰装置的结构示意图；
附图标记：
1太阳能箱组 2高透光塑料水袋 3出水阀 4出水管道5放气阀 6入水阀 7保温水箱 8低沸点工质蒸发器9发电机 10汽轮机 11冷凝器 12泵 16出水阀17空气能蒸发器 18连通管道 19连通管道 20储水箱 21空气能冷凝器 22出水阀 23入水阀 24电风扇 25制冰池 26入水阀 27出水阀 28储冰库 29通风阀 30放水阀 31冷凝器 32电风扇 33真空泵34真空抽气阀 35热泵 36热交换器 37热源系统 38冷凝系统65制冰装置 66入水阀 67出水阀 68相变物质 69传热装置80出水阀 81热交换器 88融冰装置
五、具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作详细说明。
如图示1所示，本发明的发电装置，包括汽轮机10以及与该汽轮机10连接的发电机9。汽轮机10的蒸汽入口连接有热源系统37，汽轮机10的蒸汽出口连接有冷凝系统38，热源系统37与冷凝系统38之间连接有连通管路。
根据不同的气候条件及地区特点，本发明可以有如下不同的实施例。
实施例一：
根据我国北方地区寒冷季节长，可制储冰量大的特点，本实施例中的热源系采用综合热源系统，太阳能箱组为综合热源系统的水加热，空气能加热系统为太阳能箱组的水预热；本实施例中的冷凝系统采用是储冰冷凝系统。
图3中，制冰池25，制冰池的上部有一入水阀26，底部有一排水阀27。制冰池25可选一低洼坑地，四周由防渗水防冻材料制成。图4中，储冰库28，可在地底挖一大型仓库，或选一低洼坑地，四周选用保温防冻材料建造，底部造一热交换室安放冷凝器31，其上部有一通气阀29，底部有一排水阀30。
图2中，空气能蒸发器17由金属散热材料构成，连通管道18和19，连通管道18的上部有一抽气阀34，抽气阀34连接一真空泵33，空气能冷凝器21由金属散热材料构成，储水箱20的上部有一入水阀23，底部有一出水阀22。
图5中，太阳能箱组1为一组箱体由保温材料制成，内表面由黑色吸光材料(黑色塑料等)制成，顶部由双层真空玻璃(或高透光多层内充气塑料薄膜)密封而成。倾角由所在地区纬度不同而定，以太阳光垂直射入安放为佳。内装高透光塑料水袋2，高透光塑料水袋2的上部有入水阀6和放气阀5，下部有出水阀3组成，如此结构可使太阳光透过高透光塑料水袋2，直射底部吸光材料，由底部向上加热，热效率可比真空管式太阳能热水器提高20％以上，且成本造价可大幅度降低。若独立使用，即可作为太阳能热水器使用。高透光塑料水袋2采用软体透明塑料袋为盛水材料，优点是可有效防止水的结垢，并使材料更换成本很低。出水阀3由出水管道4与保温水箱7相连，保温水箱7由保温、密闭、防水材料构成，底部一侧垫高，可使降温后的冷水容易由放水阀16排出。保温水箱7可设计一个备用箱，用来多储存热水以备夜晚或无阳光天气使用。保温水箱7内装有低沸点工质蒸发器8，低沸点工质蒸发器8内装有液态低沸点工质，低沸点工质蒸发器8由金属散热材料制成。低沸点工质蒸发器8通过管道与汽轮机10连接，汽轮机10联带发电机9，汽轮机10的出气口通过管道与储冰库28内的冷凝器31连接，冷凝器31与水泵12连接，泵12与低沸点工质蒸发器8连接。在保温水箱7内放置一热交换器36，与外面的热泵35相连，以备阴雨天气及夜晚无阳光时使用。
本发明的工作过程如下。图3，图4中，先将放水阀27关闭，将海水或污水由入水阀26引入制冰池25。由于天气寒冷，水面部分开始结冰，待达到一定的程度后将上层冰取走，放入储冰库28中，上层水继续结冰，取走。如此循环。若使用海水，则每取一层冰，海水盐浓度增大一些，待达到一定浓度后，打开放水阀27，将浓海水排走，重新引入海水，继续工作。同理，若使用污水，则每取一层冰，污水盐浓度增大一些，待达到一定浓度后，打开放水阀27，将浓污水排走，回收利用，重新引入污水，继续工作。此时储冰库中通风阀29，放水阀30都为关闭状态。待储冰库满后，顶部盖以保温，防冻材料封存。待天气温度达到0℃以上时，即可启用。
图2中，将出水阀22关闭，将水经入水阀23注满储水箱20。由空气能蒸发器17、连通管道18、抽气阀34、33、空气能冷凝器21和19组成一密闭循环系统。其工作过程为：使空气能蒸发器17的底部低于空气能冷凝器21的底部，在空气能蒸发器17的底部预先放入0℃的水，(或酒精。)打开抽气阀34，启动真空泵33，将系统抽为真空，使其真空度高于0.023MPa，关闭抽气阀34及真空泵33。由物理学可知，水在低压下，沸点降低。在0.023MPa的压力下，沸点为20℃。当外界温度高于20℃时，空气能蒸发器17内的水吸收热量，迅速开始沸腾。低压蒸汽经过连通管道18进入空气能冷凝器21内，与储水箱20内的水交换热量，(蒸汽温度高于水温)蒸汽放出热量，重新被冷凝为水，经连通管道19流回空气能蒸发器17。而储水箱20内的水，吸收热量温度升高。由电风扇24不断将热的空气吹向空气能蒸发器17，使空气能蒸发器17内的水吸热沸腾，如此循环，直至20内的水温与空气能蒸发器17内的蒸汽与外界高温空气温度达到一致，工作循环停止。此为水的初级预热阶段。空气能蒸发器17内的工作介质可以是水，也可以是酒精或低沸点工质。用此方法给水预热，其优点是加热速度快，空气能量是无穷无尽的，可快速收集大量的能量。尤其当夏季空气气温高达35℃以上时，此方法非常有效，且占地面积小。而利用太阳能则需要占用很大的场地。此方法与太阳能结合，用太阳能加热器进一步提高预热后的水温，则可大大提高太阳能的工作效率。
将储水箱20内预热后的水经出水阀22接入(图5)入水阀6，注入太阳能箱组1内的高透光塑料水袋2中，关闭放水阀3，并同时打开放气阀5，待高透光塑料水袋2中水注满后，关闭放气阀5和入水阀6。待高透光塑料袋2中的水经太阳能加热后，即可打开出水阀3和放气阀5，待热水注入保温水箱7内，蒸发器8内的液态低沸点工质经热水加热后，吸收热量，迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机10带动发电机9发电，然后蒸汽进入冷凝器31中，在储冰库中的冰或雪水作用下冷凝成液态，再由泵12重新排入蒸发器8，进行下一循环工作。储冰库28内大量的冰经吸热后，温度逐渐上升，最终熔化为水，低温水仍可继续使用，直至达到20℃时，可打开通风阀29，放水阀30，经泵排出，回收利用。冰由海水或污水冻成，则熔化后即可作为含盐量很低的淡水使用，从而达到海水淡化或污水净化的目的。若认为所得淡水纯度不够，可将此淡水循环冻冰，将冰取出，用于储冰库中，将所剩含盐水或污水排走，如此循环使用，则可得到高纯度淡水。
保温水箱7内的热水，在工作一段时间后，温度降低，沉入箱底，由放水阀16排出，送回储水箱20内(图2)，继续加热，循环使用。如此，热水不断流入，以使系统源源不断提供电能。
当阴雨天气情况下，或夜间保温水箱7内热水不足时，可启动热泵35，通过热交换器36加热保温水箱7内的热水，以维持系统继续工作。或当气温高于冷凝系统的温度时，也可单独通过热泵，加热保温水箱7内的热水，与低沸点工质蒸发器8、发电机9、汽轮机10、泵12、储冰库28、通风阀29、放水阀30和冷凝器31建立独立发电系统。但此法需消耗一定的电能，当气温较高时，生产的电能可以大于消耗的电能。
本发明也可以不用太阳能加热系统，直接由储冰库冷凝系统与空气能加热系统(空气能蒸发器17、连通管道18、电风扇24、真空泵33、真空抽气阀34、空气能冷凝器21和连通管道19)加热后的水组成发电系统，也可达到发电并得到淡水的目的。
本发明也可以不用空气能加热系统，直接由储冰库冷凝系统与太阳能加热系统加热后的水组成发电系统，也可达到发电并得到淡水的目的。
本发明也可以即不用空气能加热系统，也不用太阳能加热系统，直接由储冰库冷凝系统与水热源系统组成发电系统；所述水是普通水或海水或地热水；也可达到发电并得到淡水的目的。
实施例二：
本发明还有另一简单方法，见图6。冷凝系统采用是储冰冷凝系统。热源系统采用空气热源系统，即直接由电风扇32将热空气(温度高于冷凝系统)吹向低沸点工质蒸发器8，使低沸点工质蒸发器8内的液态低沸点工质吸收热量，迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机10，带动发电机9发电，然后蒸汽进入冷凝器31中冷凝成液态，再由泵12重新排入蒸发器8，进行下一循环工作。
实施例三：
本实施例中的热源系统采用太阳池热源系统，冷凝系统采用是储冰冷凝系统。即利用储冰库冷凝系统与“太阳池热发电系统”相结合，可制成：“太阳池—储冰库，热—冷发电系统”。可很大提高“太阳池热发电系统”的热利用效率。因太阳池热发电系统为公知技术，这里不再描述。
实施例四：
本实施例中的热源系统采用水热源系统，冷凝系统采用储冰冷凝系统。本发明可由冰做冷凝系统与普通水(井水或河水或湖水或海水)或地热水做热源系统相结合，用热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，蒸汽通过汽轮机并推动汽轮机带动发电机发电，之后蒸汽进入冷凝器，由冷凝系统冷凝成液态，再送入蒸发器内进行下一循环工作。
利用储冰库冷凝系统可与任意加热方式相组合，构成“冷—热发电系统”。均可达到发电并得到淡水的目的。
实施例五：
本发明可在寒冷地区制冰，运至温热带地区用于发电，如在我国渤海辽东湾大量制冰，运至上海，广东等地，利用当地的海水或江、河、湖、地下水或空气或公知的热源系统组成发电系统。也可以利用修建管道，将寒冷地区的冰运至温热带地区用于发电，或将沿海地区的冰，运至内陆地区用于发电，既解决了能源问题，又解决了淡水资源问题。
实施例六：
本发明可采用自然冷冻法或人工冷冻法将海水或污水结冰；
自然冷冻法是利用冬季海水自然冷冻结冰，取冰融化而得淡水。此法虽受季节及地区限制，但因无需消耗能量，而且产量很大，可以因地制宜加以采用。
人工冷冻法可分为：
直接冷冻法—冷冻剂与海水直接接触而使海水结冰；
间接冷冻法—利用低温冷冻剂与海水进行间接热交换使海水冷冻结冰。
通过所述冷冻法得到海水冰或污水冰，可分别与所述太阳池热源系统或空气热源系统或普通太阳能加热系统或太阳能加热系统或空气能加热系统或水热源系统或综合热源系统或所述热源系统的叠加组成发电系统，均可达到发电并得到
淡水的目的。
本发明中的太阳能热水系统，可以是太阳能箱组，也可以是普通的太阳能热水器。
实施例七：
本发明海水淡化或污水净化的方法；如图7、图8所示；制冰装置65，制冰装置的上部有一入水阀66，底部有一排水阀67。制冰装置65四周填充有相变材料68，所述相变材料68可以是熔解温度低于海水或污水冰熔点的材料，可根据具体情况选用不同的材料，石蜡族，(熔解温度为-5℃——66℃)或理想配比的氯化钠、氯化钙及软化水的混合物(熔解温度为-21℃)等，可通过选用不同的所述相变材料68来控制制冰装置的冻冰速度；制冰装置65的内部可安装有传热装置69，所述传热装置69可选用金属材料，可将外界的低温传导到水中，有利于冻冰。融冰装置88，下部有出水阀80，内部安装有热交换器81，所述热交换器81可用地下水或地热水或发电后的低沸点工质将冰融化。
本发明的工作过程如下。图7，图8中，先将放水阀67关闭，将海水或污水由入水阀66引入制冰装置65。由于天气寒冷，水面部分开始结冰，待达到一定的程度后将上层冰取走，放入融冰装置88中，上层水继续结冰，取走。如此循环。若使用海水，则每取一层冰，海水盐浓度增大一些，待达到一定浓度后，打开放水阀67，将浓海水排走，重新引入海水，继续工作。同理，若使用污水，则每取一层冰，污水盐浓度增大一些，待达到一定浓度后，打开放水阀67，将浓污水排走，回收利用，重新引入污水，继续工作。可通过将地下水或地热水或发电后的低沸点工质引入热交换器81内，将融冰装置88内的冰融化成水，然后再将水重新引入制冰装置65中，再次冻冰，排出含盐水，取冰融化，即可得到高纯度的淡水，还可再次循环，得到更高纯度的淡水。同时也可得到高浓度的海水或污水，以利于回收利用。
实施例八：
本实施例采用人工冷冻法海水淡化或污水净化产生冰，消耗能量平均12。7度/吨，然后由冰与太阳能热源系统组成发电系统，由太阳能将热源系统的水加热到95℃，可发电平均20度/吨，综合起来，淡水成本为零且可得到电能。
Claims (10)
1.一种海水淡化，污水净化及发电的方法，其特征是，包括以下步骤：通过冷冻法海水淡化或污水净化过程中产生冰，然后用冰做冷凝系统的冷凝物质，通过热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，所述热源系统是温度高于冷凝系统，并可将热量传导给低沸点工质蒸发器的系统；将高压蒸汽通入汽轮机并推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电；高压蒸汽进入冷凝器，由冷凝系统将其冷凝成液态，所述冷凝系统是储冰冷凝系统；储冰冷凝系统由储冰装置以及设置在储冰装置中的冰和冷凝器组成；将冷凝成液态的低沸点工质再送入蒸发器内，进行下一循环工作；将冰融化后而得到淡水；将此淡水多次冻冰循环工作，将冰融化后而得到高纯度淡水。
2.据权利要求1所述的海水淡化，污水净化及发电的方法，其特征是，冷凝成液态的低沸点工质被设置在所述冷凝系统出口与所述热源系统入口之间的泵送回所述热源系统的蒸发器，再由所述的蒸发器加热，开始下一工作循环。
3.根据权利要求1所述的海水淡化，污水净化及发电的方法，其特征是，所述热源系统是太阳池热源系统或空气热源系统或普通太阳能加热系统或太阳能加热系统或空气能加热系统或水热源系统或综合热源系统或可燃烧热源系统或组合热源系统；所述太阳池热源系统由太阳池和设置在太阳池中的低沸点工质蒸发器组成；所述空气热源系统由低沸点工质蒸发器和用于将热空气吹向低沸点工质蒸发器的电风扇组成；所述太阳能加热系统由太阳能箱组，保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述太阳能箱组中的每一组太阳能箱的箱体均由保温材料制成，箱体内表面由黑色吸光材料制成，箱体顶部由双层真空玻璃或高透光多层内充气塑料膜构成；所述太阳能箱体内装有高透光水袋，高透光水袋设置有入水口、出水口和放气口；所述高透光水袋的出水口与所述保温水箱连接；所述普通太阳能加热系统，由公知的太阳能热水器，保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述空气能加热系统为真空系统，由空气能蒸发器、设置在储水箱内的空气能冷凝器和真空泵组成，空气能蒸发器的顶部和底部分别通过连通管道与空气能冷凝器的顶部和底部连接，顶部的连通管道与真空泵之间设置有真空抽气阀；所述空气能蒸发器的底部低于所述空气能冷凝器的底部；所述储水箱的上部和下部分别设置有入水阀和出水阀；所述水热源系统由储水装置以及设置在储水装置中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述综合热源系统设置有太阳能箱组和空气能加热系统，太阳能箱组中的每一组太阳能箱的箱体均由保温材料制成，箱体内表面由黑色吸光材料制成，箱体顶部由双层真空玻璃或高透光多层内充气塑料膜构成；所述太阳能箱体内装有高透光水袋，高透光水袋设置有入水口、出水口和放气口；所述高透光水袋的出水口与所述保温水箱连接；所述的空气能加热系统为真空系统，由空气能蒸发器、设置在储水箱内的空气能冷凝器和真空泵组成，空气能蒸发器的顶部和底部分别通过连通管道与空气能冷凝器的顶部和底部连接，顶部的连通管道与真空泵之间设置有真空抽气阀；所述空气能蒸发器的底部低于所述空气能冷凝器的底部；所述储水箱的上部和下部分别设置有入水阀和出水阀；所述可燃烧热源系统是用锅炉或可燃烧器燃烧可燃烧物质将水加热，然后注入保温水箱中，由水加热保温水箱中低沸点工质蒸发器而进行发电；可燃烧物质可以是秸杆或植物或木炭或沼气或液化气或煤或石油或可燃烧垃圾或煤气等一切可燃烧的物质；所述可燃烧热源系统由可燃烧器和可燃烧物质及保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述组合热源系统是由上述热源系统的自由组合而成。
4.一种海水淡化，污水净化及发电的装置，包括汽轮机及与该汽轮机连接的发电机，其特征是，所述汽轮机的蒸汽入口连接有热源系统，所述汽轮机的蒸汽出口连接有冷凝系统，热源系统与冷凝系统之间连接有连通管路。
5.根据权利要求4所述的海水淡化，污水净化及发电的装置，其特征是，所述冷凝系统出口与所述热源系统入口之间通过管路连接有泵。
6.根据权利要求4所述的海水淡化，污水净化及发电的装置，其特征是，所述冷凝系统是储冰冷凝系统，储冰冷凝系统由储冰装置以及设置在储冰装置中的冰和冷凝器组成；所述冰由冷冻法海水淡化或污水净化过程中产生。
7.根据权利要求4所述的海水淡化，污水净化及发电的装置，其特征是，所述热源系统是温度高于冷凝系统，并可将热量传导给低沸点工质蒸发器的系统；所述热源系统由储热源装置和设置在储热源装置中的低沸点工质蒸发器组成。
8.根据权利要求4所述的海水淡化，污水净化及发电的装置，其特征是，所述热源系统是太阳池热源系统或空气热源系统或普通太阳能加热系统或太阳能加热系统或空气能加热系统或水热源系统或综合热源系统或可燃烧热源系统或组合热源系统；所述太阳池热源系统由太阳池和设置在太阳池中的低沸点工质蒸发器组成；所述空气热源系统由低沸点工质蒸发器和用于将热空气吹向低沸点工质蒸发器的电风扇组成；所述太阳能加热系统由太阳能箱组，保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述太阳能箱组中的每一组太阳能箱的箱体均由保温材料制成，箱体内表面由黑色吸光材料制成，箱体顶部由双层真空玻璃或高透光多层内充气塑料膜构成；所述太阳能箱体内装有高透光水袋，高透光水袋设置有入水口、出水口和放气口；所述高透光水袋的出水口与所述保温水箱连接；所述普通太阳能加热系统，由公知的太阳能热水器，保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述空气能加热系统为真空系统，由空气能蒸发器、设置在储水箱内的空气能冷凝器和真空泵组成，空气能蒸发器的顶部和底部分别通过连通管道与空气能冷凝器的顶部和底部连接，顶部的连通管道与真空泵之间设置有真空抽气阀；所述空气能蒸发器的底部低于所述空气能冷凝器的底部；所述储水箱的上部和下部分别设置有入水阀和出水阀；所述水热源系统由储水装置以及设置在储水装置中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述综合热源系统设置有太阳能箱组和空气能加热系统，太阳能箱组中的每一组太阳能箱的箱体均由保温材料制成，箱体内表面由黑色吸光材料制成，箱体顶部由双层真空玻璃或高透光多层内充气塑料膜构成；所述太阳能箱体内装有高透光水袋，高透光水袋设置有入水口、出水口和放气口；所述高透光水袋的出水口与所述保温水箱连接；所述的空气能加热系统为真空系统，由空气能蒸发器、设置在储水箱内的空气能冷凝器和真空泵组成，空气能蒸发器的顶部和底部分别通过连通管道与空气能冷凝器的顶部和底部连接，顶部的连通管道与真空泵之间设置有真空抽气阀；所述空气能蒸发器的底部低于所述空气能冷凝器的底部；所述储水箱的上部和下部分别设置有入水阀和出水阀；所述可燃烧热源系统是用锅炉或可燃烧器燃烧可燃烧物质将水加热，然后注入保温水箱中，由水加热保温水箱中低沸点工质蒸发器而进行发电；可燃烧物质可以是秸杆或植物或木炭或沼气或液化气或煤或石油或可燃烧垃圾或煤气等一切可燃烧的物质；所述可燃烧热源系统由可燃烧器和可燃烧物质及保温水箱，以及设置在保温水箱中的水和低沸点工质蒸发器组成；所述组合热源系统是由上述热源系统的自由组合而成。
9.一种海水淡化或污水净化的方法，包括以下步骤：通过冷冻法将海水或污水冻冰，将冰取出融化为水，多次将水冻冰，通过控制冰的冷冻速度，使水变为纯净冰与较浓盐水或污水的混合体，然后，将冰取走或将较浓盐水排走，将冰融化既可得到可直接用于工农业生产及人们的生活用水；也可将水全部冻成冰，则先冻冰部位是淡水冰，最后冻冰部位是盐水冰，分取不同部位，即可得到淡水与浓盐水或浓污水回收利用。
10.一种海水淡化或污水净化的装置，包括制冰装置和融冰装置，所述制冰装置是一可盛水装置，当温度低于海水或污水冰点温度时，可将装置内的水冻成冰；所述融冰装置，包括盛冰装置和装置内的热交换器，所述热交换器是温度高于海水或污水冰点温度，并可将外界热量用于将冰融化的装置。
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Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
| WO2011134302A1 (zh) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | Chen Daqian | 潮汐能海水淡化处理系统、发电系统及能源综合利用系统 |
| CN103016074A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-04-03 | 宁夏光合能源科技有限公司 | 热能与自然冷能相结合的水、电、盐联产装置 |
| CN107328249A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-11-07 | 深圳市汇美新科技有限公司 | 自洁凝结室 |
| CN109748341A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-05-14 | 东北大学 | 一种钢铁企业海水淡化系统 |
| CN112717448A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-04-30 | 郑喜勋 | 低沸点工质压缩二次蒸汽装置 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011134302A1 (zh) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | Chen Daqian | 潮汐能海水淡化处理系统、发电系统及能源综合利用系统 |
| US9024461B2 (en) | 2010-04-28 | 2015-05-05 | Daqian Chen | Tidal energy seawater desalination system, power generation system and integral energy utilization system |
| CN103016074A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-04-03 | 宁夏光合能源科技有限公司 | 热能与自然冷能相结合的水、电、盐联产装置 |
| CN107328249A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-11-07 | 深圳市汇美新科技有限公司 | 自洁凝结室 |
| CN107328249B (zh) * | 2017-07-12 | 2024-01-26 | 深圳市镭煜科技有限公司 | 自洁凝结室 |
| CN109748341A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-05-14 | 东北大学 | 一种钢铁企业海水淡化系统 |
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |