Einige Inhalte dieser Anwendung sind momentan nicht verfügbar.
Wenn diese Situation weiterhin besteht, kontaktieren Sie uns bitte unterFeedback&Kontakt
1. (WO2019024070) SYSTEM FOR EFFICIENT SEAWATER DESALINATION UTILIZING NEW-ENERGY
Document

说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031  

权利要求书

1   2   3  

附图

0001   0002   0003  

说明书

发明名称 : 新能源高效海水淡化系统

技术领域

[0001]
本发明涉及一种新能源高效海水淡化系统,属于海水淡化技术领域。

背景技术

[0002]
海水淡化技术发展的一个重要目标是降低运行成本,在运行成本的构成中能耗所占的比重最大,所以降低能耗是降低海水淡化成本最有效的手段。反渗透海水淡化是目前海水淡化的主流技术之一,反渗透海水淡化过程需消耗大量电能提升进水压力以克服水的渗透压,反渗透膜排出的浓水余压高达5MPa,排放的浓盐水中还蕴含约60%的进料水压力能量,将这一部分能量回收变成进水能量可大幅降低反渗透海水淡化的能耗,而这一目的实现有赖于利用能量回收技术。
[0003]
自70年代以来,随着反渗透技术应用于海水/苦咸水淡化,各种形式的能量回收装置也相继出现。80年代,出现了一种新的能量回收技术,其工作原理是“功交换”,通过界面或隔离物,直接把高压浓盐水的压力传递给进料海水,过程得到简化,只需要经过“水压能—水压能”一步能量转换,能量回收效率可得到提高。目前反渗透海水淡化工程中应用的功交换式能量回收装置主要为转子式压力交换器和活塞式阀控压力交换器两类,效率可高达90-97%。
[0004]
目前我国南海的开发利用已经提上日程,海水淡化项目就是其中的重点工程之一,但是由于南海岛礁众多,分布零散,九段线疆域内面积达二百多万平方公里,但是岛礁面积加起来仅十三平方公里,由于岛礁面积限制,而现有海水淡化系统需要的占地面积大,岛礁很难满足需要。
[0005]
发明内容
[0006]
本发明要解决的技术问题是,针对现有技术中海水淡化系统占地面积大,能量回收和高压泵为分离单元,使得系统结构不紧凑,制造难度大,成本高的问题,提出一种将海水的反渗透淡化装置和能量回收集成为一体并集成到风机的塔体内从而大幅减少占地面积且有效降低成本的新能源高效海水淡化系统。
[0007]
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是:一种新能源高效海水淡化系统,包括风机、反渗透海水淡化装置和增压装置,所述反渗透海水淡化装置和增压装置均安装在风机的塔体内,所述风机的塔体上设有低压新鲜海水进口和低压浓海水出口;
[0008]
所述增压装置包括控制装置、安装在机架上的第一水缸、第二水缸以及分别 套设在第一水缸、第二水缸内的第一液压缸和第二液压缸,所述第一液压缸的活塞杆固定在第一水缸的缸体上,所述第一液压缸的缸体兼作第一水缸的活塞杆,所述第一液压缸的缸体将第一水缸分隔成第一腔体和第二腔体,所述第二液压缸的活塞杆固定在第二水缸的缸体上,所述第二液压缸的缸体兼作第二水缸的活塞杆,所述第二液压缸的缸体将第二水缸分隔成第三腔体和第四腔体;
[0009]
所述风机的转轴直接带动柱塞泵来驱动所述第一液压缸和第二液压缸;
[0010]
所述低压新鲜海水进口通过第一进液单向阀和第二进液单向阀分别与第二腔体和第四腔体连通;所述第二腔体和第四腔体分别通过第一排液单向阀和第二排液单向阀与反渗透海水淡化装置的反渗透膜组连通;所述反渗透膜膜组的高压浓海水出口通过第一配水阀和第二配水阀分别与第一腔体和第三腔体连通;所述第一腔体和第三腔体分别通过第五单向排液阀和第六排液单向阀与低压浓海水出口连通;
[0011]
使用时,当第一水缸向反渗透膜组输送新鲜海水时,所述控制装置控制反渗透膜组排出的高压浓海水进入第一腔体,高压浓海水和第一液压缸共同压缩已进入到第二腔体内的低压新鲜海水,与此同时,第二水缸的第四腔体补充低压新鲜海水,第三腔体排出低压浓海水;当第二水缸向反渗透膜组供新鲜海水时,所述控制装置控制反渗透膜组排出的高压浓海水进入第三腔体,高压浓海水与第二液压缸共同压缩已进入到第四腔体内的低压新鲜海水,与此同时,第一水缸的第二腔体补充低压新鲜海水,第一腔体排出低压浓海水。
[0012]
本发明由于将反渗透海水淡化和增压装置集成到风机的塔体内,大大减少了占地面积,符合南海岛礁的现有环境特征,便于应用。而为了将海水的反渗透海水淡化和增压装置集成到风机的塔体内,最好将反渗透海水淡化和增压装置竖起设置,本发明的增压装置包括第一、二液压缸以及第一、二水缸,并在实施时将第一、二液压缸分别设置在第一、二水缸内制成复合缸体,这样与将液压缸与水缸分开设置相比,液压缸的活塞杆长度可以大大减小,从而可以大幅降低增压装置的高度,从而可以降低塔体的高度,大幅提高风机的可靠性和整个海水淡化系统的稳定性。
[0013]
此外,本发明采用上述技术方案还具有以下有益效果:1)由于高压浓海水直接进入第一腔体和第三腔体,用于压缩第二腔体和第四腔体中的低压新鲜海水,直接利用了高压浓海水中的能量,能量回收利用率提高;3)由于海水淡化处理装 置与能量回收装置集成一体,缩短了中间步骤,减少了高压浓海水的能量损失,提高了能量回收利用率,且机构更加简单,降低了成本。
[0014]
上述技术方案的改进是:还包括设置在反渗透膜组之前的缓冲罐,用于缓冲即将进入反渗透膜组的高压新鲜海水。由于海水淡化处理装置中设置了缓冲罐,减少了高压新鲜海水对反渗透膜组的冲击,防止反渗透膜组损坏,延长了使用寿。
[0015]
上述技术方案的改进是:还包括通过风机提供动力的发电机以及与发电机连接的蓄电装置,所述蓄电装置为控制装置供电。由于采用风机直接发电来为控制装置供电,不但充分利用了清洁能源,而且减少了对电网的依赖,保护了环境。

附图说明

[0016]
下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0017]
图1是本发明实施例新能源高效海水淡化系统的结构示意图。
[0018]
图2是风机的结构示意图。
[0019]
图3是备用能量供给装置的结构示意图.
[0020]
图中标号示意如下:1-第一进液单向阀;2-第二腔体;3-第二进液单向阀;4-第四腔体;5-第一水缸;6-第二水缸;7-第一排液单向阀;8-第二排液单向阀;9-第三排液单向阀;10-第四排液单向阀;11-第一腔体;12-第三腔体;13-第五单向排液阀;14-第六排液单向阀;15-第一液压缸;16-第二液压缸;21-缓冲罐;22-反渗透膜组;23-淡水收集装置;24-第一液压泵;25-第二液压泵;26-风机;29-转轴;30-叶轮;31-塔体;32-低压新鲜海水进口;33-低压浓海水出口;34-电动机;35-非并网多能源协同供电装置;36-电网;37-太阳能;38-生物质能;39-潮汐能。

具体实施方式

[0021]
实施例
[0022]
如图1所示,本实施例的新能源高效海水淡化系统,包括风机26、反渗透海水淡化装置22和增压装置。如图2所示,风机26包括叶轮30、转轴29和塔体31,所述反渗透海水淡化装置22和增压装置均安装在风机26的塔体31内,所述风机26的塔体31上设有低压新鲜海水进口32和低压浓海水出口33。
[0023]
所述增压装置包括控制装置、安装在机架上的第一水缸5、第二水缸6以及分别套设在第一水缸5、第二水缸6内的第一液压缸15和第二液压缸16,所述第一液压缸15的活塞杆固定在第一水缸5的缸体上,所述第一液压缸15的缸体兼作 第一水缸5的活塞杆,所述第一液压缸15的缸体将第一水缸5分隔成第一腔体和11和第二腔体2,所述第二液压缸16的活塞杆固定在第二水缸6的缸体上,所述第二液压缸16的缸体兼作第二水缸6的活塞杆,所述第二液压缸16的缸体将第二水缸6分隔成第三腔体12和第四腔体4。
[0024]
如图1所示,所述第一液压缸15和第二液压缸16分别通过第一液压泵24和第二液压泵25驱动,第一液压泵24和第二液压泵25均采用柱塞泵,所述风机26的转轴29直接为两个柱塞泵供动力。第一液压泵24和第二液压泵25分别与第一液压缸15和第二液压缸16的进程腔、回程腔相连,用于驱动第一液压缸15和第二液压缸16的缸体分别沿第一水缸5、第二水缸6的缸体内往复移动,从而压缩新鲜海水。
[0025]
所述低压新鲜海水进口32通过第一进液单向阀1和第二进液单向阀3分别与第二腔体2和第四腔体4连通;所述第二腔体2和第四腔体4分别通过第一排液单向阀7和第二排液单向阀8与反渗透海水淡化装置的反渗透膜组22连通;所述反渗透膜组22的高压浓海水出口通过第三排液单向阀9和第四排液单向阀10分别与第一腔体11和第三腔体12连通;所述第一腔体11和第三腔体12分别通过第五单向排液阀13和第六排液单向阀14与低压浓海水出口33连通。
[0026]
使用时,第一液压缸15和第二液压缸16采用差动式配合,即当第一水缸5向反渗透膜组22输送新鲜海水时,所述控制装置控制反渗透膜组22排出的高压浓海水进入第一腔体11,高压浓海水和第一液压缸15共同压缩已进入到第二腔体2内的低压新鲜海水,与此同时,第二水缸6的第四腔体4补充低压新鲜海水,第三腔体12排出低压浓海水;当第二水缸6向反渗透膜组22输送新鲜海水时,所述控制装置控制反渗透膜组22排出的高压浓海水进入第三腔体12,高压浓海水与第二液压缸16共同压缩已进入到第四腔体4内的低压新鲜海水,与此同时,第一水缸5的第二腔体2补充低压新鲜海水,第一腔体11排出低压浓海水。如此反复上述双向过程。
[0027]
为了减少了高压新鲜海水对反渗透膜组22的冲击,防止反渗透膜组22损坏,本实施例还可以在反渗透膜组22之前的缓冲罐21,用于缓冲即将进入反渗透膜组22的高压新鲜海水。
[0028]
本实施例中控制装置可以通过电池供电,但为了更好的利用风能,本实施例优选通过风机26驱动发电机发电,然后通过蓄电装置储存电量,用于给控制装置 供电。
[0029]
另外,第一液压泵24和第二液压泵25的输出管路上均设有蓄能器20,蓄能器20在输出管路上液压大时,吸收能量,液压小时,释放能量,从而调节输出管路上的压力,保持相对稳定。
[0030]
当风力过小,风机不能稳定输出机械能时,本实施例还配有备用能量供给装置,如图3所示,备用能量供给装置由电动机34和非并网多能源协同供电装置35,非并网多能源协同供电装置35用于为电动机34供电,电动机34用于驱动第一液压泵24和第二液压泵25,电动机34与风机26通过离合器切换,使用电动机34时,发电机27不工作,由控制系统保障蓄电装置27a使用储存的电能为液缸控制装置正常供电。非并网多能源协同供电装置35包括电网36、太阳能37、生物质能38和潮汐能39。由于生物质能38的输出较为稳定,受环境影响小,在非并网多能源协同供电装置35中比重固定。白天阳光充足,太阳能36并入非并网多能源协同供电装置35一起供电,夜晚当潮汐能39充足,代替太阳能37并入非并网多能源协同供电装置35一起供电,当太阳能37、生物质能38和潮汐能39共同供电都不能满足供电需要时,电网36并入非并网多能源协同供电装置35协同供电。
[0031]
本发明不局限于上述实施例,本实施例的海水淡化处理装置只是一组,可以根据产量需要,设置多组海水淡化装置。凡采用等同替换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。

权利要求书

[权利要求 1]
一种新能源高效海水淡化系统,包括风机、反渗透海水淡化装置和增压装置,所述反渗透海水淡化装置和增压装置均安装在风机的塔体内,所述风机的塔体上设有低压新鲜海水进口和低压浓海水出口;其特征在于: 所述增压装置包括控制装置、安装在机架上的第一水缸、第二水缸以及分别套设在第一水缸、第二水缸内的第一液压缸和第二液压缸,所述第一液压缸的活塞杆固定在第一水缸的缸体上,所述第一液压缸的缸体兼作第一水缸的活塞杆,所述第一液压缸的缸体将第一水缸分隔成第一腔体和第二腔体,所述第二液压缸的活塞杆固定在第二水缸的缸体上,所述第二液压缸的缸体兼作第二水缸的活塞杆,所述第二液压缸的缸体将第二水缸分隔成第三腔体和第四腔体; 所述风机的转轴直接带动柱塞泵来驱动所述第一液压缸和第二液压缸; 所述低压新鲜海水进口通过第一进液单向阀和第二进液单向阀分别与第二腔体和第四腔体连通;所述第二腔体和第四腔体分别通过第一排液单向阀和第二排液单向阀与反渗透海水淡化装置的反渗透膜组连通;所述反渗透膜膜组的高压浓海水出口通过第一配水阀和第二配水阀分别与第一腔体和第三腔体连通;所述第一腔体和第三腔体分别通过第五单向排液阀和第六排液单向阀与低压浓海水出口连通; 使用时,当第一水缸向反渗透膜组输送新鲜海水时,所述控制装置控制反渗透膜组排出的高压浓海水进入第一腔体,高压浓海水和第一液压缸共同压缩已进入到第二腔体内的低压新鲜海水,与此同时,第二水缸的第四腔体补充低压新鲜海水,第三腔体排出低压浓海水;当第二水缸向反渗透膜组供新鲜海水时,所述控制装置控制反渗透膜组排出的高压浓海水进入第三腔体,高压浓海水与第二液压缸共同压缩已进入到第四腔体内的低压新鲜海水,与此同时,第一水缸的第二腔体补充低压新鲜海水,第一腔体排出低压浓海水。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的新能源高效海水淡化系统,其特征在于:还包括设置在反渗透膜组之前的缓冲罐,用于缓冲即将进入反渗透膜组的高压新鲜海水。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的新能源高效海水淡化系统,其特征在于:还包括通过风机提供动力的发电机以及与发电机连接的蓄电装置,所述蓄电装置为控制装置供电。

附图

[ 图 0001]  
[ 图 0002]  
[ 图 0003]