CN102092807B - 一种风电海水淡化系统 - Google Patents

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Abstract

一种风电海水淡化系统，包括：风力发电机组，第一电加热器，电动机，空气压缩机，热交换室，储气室，热交换器，蒸馏设备，透平，发电机，第二电加热器；风力发电机组同第一电加热器及电动机相连；第一电加热器加热进入热交换器的海水；电动机带动空气压缩机，形成高温高压的压缩空气，压缩空气对海水进行预热，而后进入储气室，从热交换室中流出的海水进入热交换器；储气室中的压缩空气经预热后驱动透平，转变为低温空气；透平带动发电机，发电机同第二电加热器相连，以辅助第一电加热器对海水进行加热；从热交换器流出的海水进入蒸馏设备，低温空气也被导入到蒸馏设备，海水被蒸馏后，其中大部分水分被蒸发成水蒸气，冷凝后成为淡水。

Description

一种风电海水淡化系统
技术领域
本发明涉及一种海水淡化系统，尤其涉及一种以风力发电为动力源的海水淡化系统。
背景技术
在此处键入技术领域描述段落。传统的海水淡化技术的种类主要有蒸馏法和反渗透法。
蒸馏海水淡化技术需要在海水淡化前对海水加热，这需要消耗大量的热蒸汽，通常是与火电厂相结合，从火电厂汽轮机低压缸抽取蒸汽，加热海水。这样做的缺点是，大大降低了火电厂的发电效率，发同样多的电就需要燃烧更多的化石燃料、排放更多的温室气体及硫化物氮化物等污染气体，严重污染了大气。
反渗透海水淡化技术是用一张只透过水而不能透过盐的半透膜将淡水和盐水隔开，在盐水一侧加一个大于渗透压的压力，盐水中的水就会透过半透膜到淡水处，实现海水淡化。反渗透海水淡化系统是用电能驱动离心泵，在盐水一侧加一个大于渗透压的压力，使盐水中的水透过半透膜到淡水处。这样做的缺点是：消耗了大量的电能，增加了海水淡化的成本。
发明内容
本发明提供了一种风电海水淡化系统，将风力发电与蒸馏法海水淡化系统相结合，利用风能进行海水淡化，不需要燃烧化石燃料，不产生温室气体及硫化物氮化物等污染气体，同时利用了空气压缩及膨胀过程中产生的热量和冷量对海水进行预热和对水蒸汽进行冷凝，提高了能源利用率、降低了海水淡化成本，保证淡水输出稳定。
       本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种风电海水淡化系统，包括：风力发电机组，第一电加热器，电动机，空气压缩机，热交换室，储气室，热交换器，蒸馏设备，透平，发电机，第二电加热器，其特征在于：
风力发电机组包括至少一个风力发电机，所述风力发电机组同第一电加热器及电动机相连；
第一电加热器用以加热进入热交换器中的经过预热的海水；
电动机带动空气压缩机，将空气压缩到4MPa至10MPa，形成高温高压的压缩空气，高温高压的压缩空气进入热交换室的热侧，用以对热交换室的冷侧的海水进行预热，高温高压的压缩空气转变为低温高压的压缩空气进入储气室，从热交换室中流出的经过预热的海水进入热交换器；
储气室中的低温高压的压缩空气通过热交换室，经预热后驱动透平，通过透平做功后，低温高压的压缩空气转变为低温常压空气；
透平带动发电机，发电机同第二电加热器，第二电加热器用以辅助第一电加热器对进入热交换器中的经过预热的海水进行加热；
从热交换器流出的高热海水进入蒸馏设备，从透平排出的低温常压空气也被导入到蒸馏设备，所述高热海水在蒸馏设备中被蒸馏，其中的大部分水分被蒸发成水蒸气，经过所述常压低温空气的冷却，最终冷凝为淡水，剩余的浓盐水部分则被分离出去。
优先的，第一电加热器通过管路同热交换器的热侧相连，并形成密封的第一循环回路，所述第一循环回路中灌注饱和的换热介质，所述换热介质可根据传递热流量的大小，在第一循环回路内实现热力动态平衡。
优先的，第二电加热器通过管路同热交换器的热侧相连，并形成密封的第二循环回路，所述第二循环回路中灌注饱和的换热介质，所述换热介质可根据传递热流量的大小，在第二循环回路内实现热力动态平衡。
优先的，在第一或第二循环回路中还设置有动力泵，以保证循环持续进行。
优先的，所述换热介质为R22、R134a、R410A或R32中的任意一种。
优先的，蒸馏设备还连接有其它热源，以保证当风力发电机组的供电能力不足时，整个海水淡化系统还能正常运行。
优先的，所述的其它热源为热电厂的废热、通过太阳能设备收集的热量、或者除此之外的其它一切可能的热量来源方式。
由以上技术方案可知，本发明的海水淡化系统优点是：
1、利用风能进行海水淡化，不需要燃烧化石燃料，不产生温室气体及硫化物、氮化物等污染气体，清洁无污染。
2、综合利用了空气压缩及膨胀过程中产生的热量和冷量，使用热量对海水进行预热，使用冷量对水蒸气进行冷凝，提高了能源利用率、降低了海水淡化成本，同时也保证了淡水输出稳定。
附图说明
图1为本发明“实施例一”的海水淡化系统示意图。
图2为本发明“实施例二”的海水淡化系统示意图。
图3为本发明“实施例三”的海水淡化系统示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
实施例一
图1为本发明“实施例一”的海水淡化系统示意图。海水淡化系统包括：风力发电机组1，第一电加热器2，电动机3，空气压缩机4，热交换室5，储气室6，热交换器7，蒸馏设备8，透平11，发电机12，第二电加热器14，其特征在于：风力发电机组1包括至少一个风力发电机，所述风力发电机组1同第一电加热器2及电动机3相连；第一电加热器2用以加热进入热交换器7中的经过预热的海水；电动机3带动空气压缩机4，将空气压缩到4MPa至10MPa，形成高温高压的压缩空气，高温高压的压缩空气进入热交换室5的热侧，用以对热交换室5的冷侧的海水进行预热，高温高压的压缩空气转变为低温高压的压缩空气进入储气室6，从热交换室5中流出的经过预热的海水进入热交换器7；储气室6中的低温高压的压缩空气通过热交换室5，经预热后驱动透平11，通过透平11做功后，低温高压的压缩空气转变为低温常压空气；透平11带动发电机12，发电机12同第二电加热器14，第二电加热器14用以辅助第一电加热器2对进入热交换器7中的经过预热的海水进行加热；从热交换器7流出的高热海水进入蒸馏设备8，从透平11排出的低温常压空气也被导入到蒸馏设备8，所述高热海水在蒸馏设备8中被蒸馏，其中的大部分水分被蒸发成水蒸气，经过所述常压低温空气的冷却，最终冷凝为淡水，剩余的浓盐水部分则被分离出去。
实施例二
图２为本发明“实施例二”的海水淡化系统示意图。本实施例同实施例一的区别在于：第一电加热器2、第二电加热器14分别通过管路同热交换器7的热侧相连，并各自形成密封的循环回路，所述循环回路中灌注饱和的换热介质，所述换热介质可根据传递热流量的大小，在循环回路内实现热力动态平衡。此外，在循环回路中还设置有动力泵15，以保证循环持续进行。
实施例三
图3为本发明“实施例三”的海水淡化系统示意图。本实施例同实施例一的区别在于：蒸馏设备8还连接有其它热源，以保证当风力发电机组1的供电能力不足时，整个海水淡化系统还能正常运行。所述的其它热源可以是热电厂的废热，也可以是通过太阳能设备收集的热量，或者除此之外的其它一切可能的热量来源方式。

Claims (7)

1.一种风电海水淡化系统，包括：风力发电机组(1)，第一电加热器(2)，电动机(3)，空气压缩机(4)，热交换室(5)，储气室(6)，热交换器(7)，蒸馏设备(8)，透平(11)，发电机(12)，第二电加热器(14)，其特征在于：
风力发电机组(1)包括至少一个风力发电机，所述风力发电机组(1)同第一电加热器(2)及电动机(3)相连；
第一电加热器(2)用以加热进入热交换器(7)中的经过预热的海水；
电动机(3)带动空气压缩机(4)，将空气压缩到4MPa至10MPa，形成高温高压的压缩空气，高温高压的压缩空气进入热交换室(5)的热侧，用以对热交换室(5)的冷侧的海水进行预热，高温高压的压缩空气转变为低温高压的压缩空气进入储气室(6)，从热交换室(5)中流出的经过预热的海水进入热交换器(7)；
储气室(6)中的低温高压的压缩空气通过热交换室(5)，经预热后驱动透平(11)，通过透平(11)做功后，低温高压的压缩空气转变为低温常压空气；
透平(11)带动发电机(12)，发电机(12)同第二电加热器(14)连接，第二电加热器(14)用以辅助第一电加热器(2)对进入热交换器(7)中的经过预热的海水进行加热；
从热交换器(7)流出的高热海水进入蒸馏设备(8)，从透平(11)排出的低温常压空气也被导入到蒸馏设备(8)，所述高热海水在蒸馏设备(8)中被蒸馏，其中的大部分水分被蒸发成水蒸气，经过所述常压低温空气的冷却，最终冷凝为淡水，剩余的浓盐水部分则被分离出去。
2.根据权利要求1所述的风电海水淡化系统，其特征在于，第一电加热器(2)通过管路同热交换器(7)的热侧相连，并形成密封的第一循环回路，所述第一循环回路中灌注饱和的换热介质，所述换热介质可根据传递热流量的大小，在第一循环回路内实现热力动态平衡。
3.根据权利要求2所述的风电海水淡化系统，其特征在于，第二电加热器(14)通过管路同热交换器(7)的热侧相连，并形成密封的第二循环回路，所述第二循环回路中灌注饱和的换热介质，所述换热介质可根据传递热流量的大小，在第二循环回路内实现热力动态平衡。
4.根据权利要求3所述的风电海水淡化系统，其特征在于，在所述的第一和/或第二循环回路中还设置有动力泵，以保证循环持续进行。
5.根据权利要求2至4任一项所述的风电海水淡化系统，其特征在于，所述换热介质为R22、R134a、R410A或R32中的任意一种。
6.根据权利要求2至4任一项所述的风电海水淡化系统，其特征在于，蒸馏设备(8)还连接有其它热源，以保证当风力发电机组的供电能力不足时，整个海水淡化系统还能正常运行。
7.根据权利要求6所述的风电海水淡化系统，其特征在于，所述的其它热源为热电厂的废热、或者通过太阳能设备收集的热量。
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