CN103101932A - 海水提盐、饮用水及发电能量回收综合利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海水提盐、饮用水及发电能量回收综合利用系统，属于海水利用技术领域。所述系统包括海水汲取子系统、海水制盐子系统、空气压缩子系统、饮用水制取子系统和海水发电子子系统，其特征在于，所述海水汲取子系统用于将海水提供给海水制盐子系统，海水制盐子系统用于将海水制成盐并及高压蒸汽；空气压缩子系统利用高压蒸汽将空气进行压缩并进行储存并将高压蒸汽冷凝成水，饮用水制取子系统用于将所冷凝的制成饮用水；海水发电子子系统利用所储存的压缩空气进行发电。所述换向阀可以调节供气量、供气时间且持久耐用。
Description
技术领域
本发明涉及一种海水综合利用系统，尤其涉及一种效率高且成本低的海水综合利用系统，属于海水利用技术领域。
背景技术
随着常规水资源的污染与枯竭，开发蕴藏量丰富的海水成为必然趋势，淡化海水也完全能成为安全健康的放心水。目前海水淡化的方法：主要有冷冻法、反渗透法、太阳能法、低温多效蒸馏法、多级闪蒸法、电渗析法和压汽蒸馏等：其中，冷冻法就是将海水冷冻使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。反渗透法又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。太阳能法主要是利用太阳能进行蒸馏。低温多效蒸馏淡法是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。多级闪蒸法是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下，部分海水急骤蒸发。电渗析法是新型离子交换膜的研制。压汽蒸馏法指是海水预热后，进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。但上述方法都没有将海水的能量利用起来，要么效率低，要么成本高。
发明内容
为克服现有技术中存在的技术问题，本申请的发明目的是提供一种海水综合利用系统，所述系统能够提供优质的饮用水，能够进行发电并能够制盐，其效率高且成本低。
为实现所述发明目的，本发明提供一种海水综合利用系统，其包括海水汲取子系统、海水制盐子系统、空气压缩子系统、饮用水制取子系统和海水发电子系统，其特征在于，所述海水汲取子系统用于将海水提供给海水制盐子系统，海水制盐子系统用于将海水加热并生成盐及高压蒸汽；空气压缩子系统利用高压蒸汽将空气进行压缩形成高压空气并进行储存，饮用水制取子系统用于将高压蒸汽冷凝成水并制成饮用水；海水发电子系统利用所储存的高压空气进行发电。
优选地，所述的海水汲取子系统包括：气囊式泵、第一换向阀、第二换向阀和第一高压储气罐，其中，气囊式泵包括第一容器、第二容器、设置在第一容器内的第一气囊和设置在第二容器内的第二气囊，第一气囊和第二气囊通过第一换向阀交替与第一高压储气罐连通；第一容器和第二容器分别通过第二换向阀交替与海水制盐子系统和海水源连通。
优选地，海水制盐子系统包括高频气化器和盐池，其中高频气化器将海水加热生成高压蒸汽和浓盐水，盐池用于存放浓盐水并将浓盐水中的水蒸发形成成品盐。
优选地，空气压缩子系统包括气囊空气压缩机、第三换向阀、第四换向阀、中压风机和第二高压储气罐，其中，气囊空气压缩机包括第三容器、第四容器、设置在第三容器内的第三气囊和设置在第四容器内的第四气囊，中压风机和第二高压储气罐分别通过第三换向阀交替与第三气囊和第四气囊连通；第三容器和第四容器分别通过第二换向阀交替与高频气化器和饮用水制取子系统连通。
优选地，饮用水制取子系统包括冷凝器、蒸馏水盛水器和矿物质器，其中，冷凝器将高压蒸汽冷凝成蒸馏水并存储在蒸馏水盛水器中，蒸馏水经过矿物质器将对人体有益的矿物质溶入蒸馏水形成供人们饮用的水。
优选地，海水发电子子系统包括低压气轮发电机，第二高压储气罐的高压空气经减压阀减压后形成低压空气，所述低压气轮发电机利用低压空气所存储的气能进行发电。
与现有技术相比，本发明所提供的系统能够提供优质的饮用水，能够进行发电并能够制盐，其效率高且成本低。
附图说明
图1A是本发明提供的电动换向阀在阀芯处于第一位置时的沿轴线的纵向截面示意图；
图1B是本发明提供的电动换向阀在阀芯处于第二位置时的沿轴线的纵向截面示意图；
图2A是本发明提供的换向阀的阀体的立体示意图；
图2B是本发明提供的换向阀的阀体的沿轴线纵向截面示意图；
图3A是本发明提供的换向阀的阀芯立体示意图；
图3B是本发明提供的换向阀的阀芯的沿轴线纵向截面示意图；
图4是本发明提供海水棕合利用系统的示意图；
图5是本发明提供的海水汲取子系统的示意图；
图6是本发明提供的空气压缩子系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明。
图1A是本发明提供的电动换向阀在阀芯处于第一位置时的沿轴线的纵向截面示意图；图1B是本发明提供的电动换向阀在阀芯处于第二位置时的沿轴线的纵向截面示意图，截面图中，阀体的通孔14、15、16和17并不存在，而图中标出，只是为了说明问题。如图1所示，本发明提供的电动换向阀包括阀体2、阀芯18和设置于阀体两端并与阀体密封配合的阀盖1和3，其中，阀芯18的一端沿轴线设置有轴5，调速电机可以带到该轴旋转，轴5旋转时可以带动阀芯18在阀体2的圆柱形腔体内旋转。阀体2沿径向设置有横截面为圆形的通孔6、通孔7、通孔8、通孔9、通孔14、通孔15、通孔16和通孔17，其中通孔6和通孔7关于轴线AB对称，通孔8和通孔9关于轴线AB对称，通孔14和通孔15关于轴线AB对称，通孔16和通孔17关于轴线AB对称。阀芯18沿轴线设置有横截面为椭圆形的贯通孔10、贯通孔11、贯通孔12和贯通孔13。圆形的直径等于椭圆形的短轴长。阀芯18在阀体2的圆柱形腔体内旋转到一定位置时，通孔6和通孔7经贯通孔10连通，通孔16和通孔17经贯通孔12连通。通孔8和通孔9被阀芯阻断，通孔14和通孔15被阀芯阻断。阀芯18在阀体2的圆柱形腔体内旋转到另一位置时，通孔8和通孔9经贯通孔13连通，通孔14和通孔15经贯通孔11连通。通孔6和通孔7被阀芯阻断，通孔16和通孔17被阀芯阻断。
图2A是本发明提供的换向阀的阀体的立体示意图；图2B是本发明提供的换向阀的阀体的沿轴线纵向截面示意图。如图2所示，换向阀的阀体2沿轴向设置有圆柱形腔体，沿径向设置彼此相错90度的4排横截面为圆形的通孔6、8、15、17、7、9、14和16，其中，通孔6和8为第一排，通孔15和17为第二排，通孔7和9为第三排，通孔14和16为第四排，即每排通孔为2个，第一、第二、第三和第四排通孔彼此相错90度。阀体2还设有三个注油孔，这三个注油孔设置在第三排中。
图3A是本发明提供的换向阀的阀芯立体示意图；图3B是本发明提供的换向阀的阀芯的沿轴线纵向截面示意图。如图3所示，所述阀芯为圆柱形，其直径等于阀体沿轴向设置的圆柱形腔体的直径，阀芯沿径向设置有2排相互彼此相错90度的横截面为椭圆形的贯通孔10、11、12和13，贯通孔10和11为第一排，贯通孔12和13为第二排，第一排和第二排贯通孔相互垂直。所述阀体和阀芯均采用耐磨材料制成。
图4是本发明提供海水综合利用系统的示意图。如图4所示，本发明提供的海水综合利用系统包括海水汲取子系统、海水制盐子系统、空气压缩子系统、饮用水制取子系统和海水发电子子系统，所述海水汲取子系统用于将海水提供给海水制盐子系统，海水制盐子系统用于将海水加热形成盐并及高压蒸汽(所述高压蒸汽的压强是标准大气压的10倍以上)；空气压缩子系统利用高压蒸汽将空气(常压)进行压缩形成高压空气并进行储存，饮用水制取子系统用于将高压蒸汽冷凝成水并将所冷凝的水制成饮用水；海水发电子系统利用所储存的高压空气进行发电。
图5是本发明提供的海水汲取子系统的示意图。如图5所示，气囊式泵28、第一换向阀26、第二换向阀27和第一高压储气罐，其中，气囊式泵28包括第一容器31、第二容器32、设置在第一容器内的第一气囊33和设置在第二容器内的第二气囊34，所述第一容器31的上端设置有三通，该三通的一端与第一气囊连通，另两端可与进气管和排气管分别相连，所述第一容器31的底部设置有第一进水管，第一进水管处设置有第一单向进水阀；第一容器31的侧壁设置有第一出水管，第一出水管处设置有第一单向出水阀；所述第二容器32的上端设置有三通，该三通的一端与第二气囊34连通，另两端可与进气管和排气管分别相连，所述第二容器32的底部设置有第二进水管，第二进水管处设置第二单向进水阀；第二容器32的侧壁设置有第二出水管，第二出水管处设置有第二单向出水阀。将与气囊34连通的进气管连接到换向阀26的阀体的通孔6，高压储气罐的排气管连接到换向阀26的阀体的通孔7，将与气囊34连通的排气管连接到换向阀26的阀体的通孔14。将与气囊32连通的进气管连接到换向阀26的阀体的通孔8，高压储气罐的排气管连接到换向阀26的阀体的通孔9，将与气囊32连通的排气管连接到第一换向阀26的阀体的通孔16。将与容器32连通的进水管连接到换向阀27的阀体的通孔8，海水源经水管连接到换向阀26的阀体的通孔9，将与容器32连通的排水管连接到换向阀27的阀体的通孔16，高频气化器连接到通孔17。将与容器31连通的进水管连接到换向阀27的阀体的通孔6，海水源经水管连接到换向阀27的阀体的通孔7，将与容器32连通的排水管连接到换向阀27的阀体的通孔14，高频气化器还连接到通孔15。当第一换向阀26的阀芯在阀体内旋转时，第一气囊33和第二气囊34通过第一换向阀26交替与第一高压储气罐连通；当第二换向阀27的阀芯在阀体内旋转时，第一容器31和第二容器32通过第二换向阀27交替与海水制盐子系统的高频气化器和海水源连通。如此，就将海水抽到高频气化器。
海水制盐子系统包括高频气化器和盐池，其中高频气化器将海水加热生成高压蒸汽和浓盐水，盐池用于存放浓盐水并将浓盐水中的水蒸发形成成品盐。
图6是本发明提供的空气压缩子系统的示意图。如图6所示，空气压缩系统包括气囊空气压缩机、第三换向阀20和第四换向阀21、中压风机和第二高压储气罐，其中，气囊空气压缩机包括第三容器23、第四容器25、设置在容器23内的第三气囊22和设置在第四容器25内的第四气囊24，第三容器23的上端设置有三通A，该三通A的一端与气囊22连通，另两端可与进气管和排气管分别相连；第三容器23的下端设置有三通B，该三通B的一端与容器23连通，另两端可与进气管(或者进水管)和排气管(或者排水管)分别相连。第四容器25的上端设置有三通C，该三通C的一端与气囊24连通，另两端可与进气管和排气管分别相连；第四容器25的下端设置有三通D，该三通D的一端与容器5连通，另两端可与和排气管分别相连。换向阀20和21具有相同的结构。如图6所示，将与第三气囊22连通的进气管连接到第三换向阀20的阀体的通孔6，中压风机的排气管连接到第三换向阀20的阀体的通孔7，将与第四气囊24连通的排气管连接到第三换向阀20的阀体的通孔14，第三换向阀20的阀体的通孔15经三通连接到第二高压储气罐。将与第三气囊22连通的进气管连接到第三换向阀20的阀体的通孔8，中压风机的排气管连接到换向阀20的阀体的通孔9，将与第三气囊22连通的排气管连接到第一换向阀的阀体的通孔16，换向阀20的阀体的通孔17经三通连接到高压储气罐。将与第四容器25连通的进气管连接到第四换向阀21的阀体的通孔8，高频气化器的排气管经单向阀连接到第四换向阀21的阀体的通孔9，将与第四容器25连通的排气管连接到第四换向阀21的阀体的通孔16。将与第三容器23连通的进气管连接到第四换向阀21的阀体的通孔6，高频气化器的排气管经单向阀连接到第四换向阀21的阀体的通孔7，将与第三容器23连通的排气管连接到第四换向阀21的阀体的通孔14。第四换向阀21的阀体的通孔15和17经两气管接入一三通的两端，该三通的第三端端以单向阀连接到冷凝器。
本发明提供的空气压缩子系统的工作原理如下：第四容器25和第三容器23相当于人的心脏的两个心室，安装于第四容器25内的顶部的第四气囊24和安装于第三容器23内的顶部的第三气囊22相当于人心脏的两个心房，控制第四气囊24和第三气囊22交替收缩与膨胀，就会将气囊内的空气压缩到第二高压储气罐。在0到
时间段内，中压风机的进气管与第四气囊24的进气管接通，第三气囊22的排气管与第二高压储气罐接通，第四容器25与冷凝器接通，第三容器23与高频气化器接通，通过中压风机将空气充入到第四气囊24，高频气化器所排出的蒸汽充入到第三容器23，当第四气囊24充满空气后，控制第三换向阀20和第四换向阀21换向，即
到
时间段内，中压风机的进气管与第三气囊22的进气管接通，第四气囊24的排气管与第二高压储气罐接通，第三容器23与冷凝器接通，第四容器25与高频气化器接通，通过中压风机给第三气囊22充气，同时高频气化器通过第四容器25底部的进气管进入第四容器25，高频气化器通过第四换向阀21给第四容器25充高压蒸气，第四气囊24的空气受到挤压，通过第三换向阀20充入到第二高压储气罐，当第三气囊22内的空气充满且第四气囊24完全充收缩后，控制第三换向阀20和第四换向阀21动作，即在
到时间段内，中压风机的进气管与第四气囊24的进气管接通，第三气囊22的排气管与第二高压储气罐接通，第四容器25与冷凝器接通，第三容器23与高频气化器接通，通过中压风机将空气充入到第四气囊24，高频气化器所排出的蒸汽充入到第三容器23，第三气囊22内的空气充入到第二高压储气罐，中压风机给第四气囊24充气，第四容器25内的蒸汽进入冷凝器，重复
到的过程，就将空气压缩到第高压储气罐。
饮用水制取子系统包括冷凝器、蒸馏水盛水器和矿物质器，其中，冷凝器将高压蒸汽冷凝成蒸馏水并存储在蒸馏水盛水器中，蒸馏水经过矿物质器将对人体有益的矿物质溶入蒸馏水形成供人们饮用的水。
海水发电子子系统包括低压气轮发电机，第二高压储气罐的高压空气经减压阀减压后形成低压空气，所述低压气轮发电机利用低压空气所存储的气能进行发电。
以上结合附图详细说明了本发明的工作原理，但是具体实施方式仅是用于示范地说明本发明。说明书仅是用于解释权利要求书。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明批露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种海水提盐、饮用水及发电能量回收综合利用系统，其包括海水汲取子系统、海水制盐子系统、空气压缩子系统、饮用水制取子系统和海水发电子子系统，其特征在于，所述海水汲取子系统用于将海水提供给海水制盐子系统，海水制盐子系统将海水加热得到盐及高压蒸汽。空气压缩子系统利用高压蒸汽将空气进行压缩并进行储存。饮用水制取子系统用于将高压蒸汽冷凝成水并制成饮用水。海水发电子系统利用所储存的高压空气进行发电。
2.根据权利要求1所述的海水提盐、饮用水及发电能量回收综合利用系统，其特征在于，所述的海水汲取子系统包括：气囊式泵、第一换向阀、第二换向阀和第一高压储气罐，其中，气囊式泵包括第一容器、第二容器、设置在第一容器内的第一气囊和设置在第二容器内的第二气囊，第一气囊和第二气囊通过第一换向阀交替与第一高压储气罐连通；第一容器和第二容器分别通过第二换向阀交替与海水制盐子系统和海水源连通。
3.根据权利要求2所述的海水提盐、饮用水及发电能量回收综合利用系统，其特征在于，海水制盐子系统包括高频气化器和盐池，其中高频气化器将海水加热生成高压蒸汽和浓盐水，盐池用于存放浓盐水并将浓盐水中的水蒸发形成成品盐。
4.根据权利要求3所述的海水提盐、饮用水及发电能量回收综合利用系统，其特征在于，空气压缩子系统包括气囊空气压缩机、第三换向阀、第四换向阀、中压风机和第二高压储气罐，其中，气囊空气压缩机其包括第三容器、第四容器、设置在第三容器内的第三气囊和设置在第四容器内的第四气囊，中压风机和第二高压储气罐分别通过第三换向阀交替与第三气囊和第四气囊连通；第三容器和第四容器分别通过第二换向阀交替与高频气化器和饮用水制取子系统连通。
5.根据权利要求4所述的海水提盐、饮用水及发电能量回收综合利用系统，其特征在于，饮用水制取子系统包括冷凝器、蒸馏水盛水器和矿物质器，其中，冷凝器将高压蒸汽冷凝成蒸馏水并存储在蒸馏水盛水器中，蒸馏水经过矿物质器将对人体有益的矿物质溶入蒸馏水形成供人们饮用的水。
6.根据权利要求5所述的海水提盐、饮用水及发电能量回收综合利用系统，其特征在于，海水发电子系统包括低压气轮发电机，第二高压储气罐的高压空气经减压阀减压后形成低压空气，所述低压气轮发电机利用低压空气所存储的气能进行发电。
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