CN105731598A - 海流能水下海水淡化机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海流能水下海水淡化机,它包括壳体、垂直轴水力机、升速箱、永磁直流发电机、防反二极管、负荷控制器、蓄电池组、直流电机高压泵、反渗透膜组件、淡水收集箱、直流电机输送泵、进料海水管道、排放海水管道、淡水收集管道、淡水输送管道。海流能通过垂直轴水力机带动永磁直流发电机发电,输出电能通过负荷控制器进行分配,依次满足直流电机输送泵、直流电机高压泵、蓄电池组等负载的需求。深层海水经高压泵升压后进入反渗透膜组件进行分离过程,制取的淡水送入淡水收集箱,再由输送泵送至用户。本发明具有高效利用海流能、淡水价值高、能耗低、设备结构简单、对环境友好,运行性能好、适应性强等特点,可被广泛应用于海水淡化领域中。

Description

海流能水下海水淡化机
技术领域
[0001]本发明属于海洋能利用技术领域,特别是涉及一种海流能水下海水淡化机。
背景技术
[0002]海流能是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动而产生的能量。海流能具有来源稳定可靠、能量密度高、储藏量大的特点。我国海域辽阔,拥有非常丰富且具备良好开发条件的海流能资源。海流能目前主要的利用方式是发电,大型海流能发电装置需要着手解决向陆地输送电力的难题,由于水力涡轮机周围的高速水流总会扰动海底电缆并使其与支撑结构不断发生摩擦,而电缆的输入输出端及任何接头处都存在漏电可能,因此需要改进发电机和电缆的连接方式以及远程输电时海底电缆的铺设方式。解决上述问题最有效的方法是海流发电能量直接应用于水下装置构成整体设备,就能彻底避免电力输送的困难和费用,目前世界多个国家正积极开发各种水下设备,但主要应用于军事和国防的需要。另一方面,我国的沿海城市、海岛、远洋船舶和海上作业平台都面临着淡水资源缺乏的问题,而解决淡水缺乏的有效方法是海水淡化,其中的反渗透法近年来得到了较快的发展和较广泛的应用。反渗透法主要是消耗电能,因此可以考虑利用海流能发电装置提供水下反渗透海水淡化设备所需的电能。设计水下反渗透装置与目前的陆上反渗透装置相比,有利于解决目前反渗透海水淡化面临的两大难题:一是陆上反渗透装置的进水取自海洋表面的海水,而世界各大海域的表层海水正日益受到各种化学化合物以及环境激素的污染,进料海水中含有悬浮物、有机物、微生物等杂质,不仅要求进行混凝、澄清、过滤、消毒等复杂的预处理工艺,而且容易造成膜污染和能耗增加,更不可忽视的是目前的反渗透装置制取的淡水的出水品质较差,容易达不到饮用水的标准;二是陆上反渗透装置的水回收率仍然较低,剩余浓盐水的排放将对海洋生态环境产生难以估量的影响。而采用水下反渗透装置能够取用清洁的深层海水,排出的浓海水也可以迅速被周围海水稀释,因此具有很大的优势。与此同时,水下反渗透装置制取的深海淡水比陆地净水和表层海水的淡化水更有利于人类健康,作为饮用水将产生更高的市场价值和经济效益,有利于推动未来海水淡化产业的发展。
发明内容
[0003]本发明的目的在于提供一种高效利用海流能、淡水价值高、能耗低、设备结构简单、对环境友好,运行性能好、适应性强的水下海水淡化机。
[0004]本发明的目的是通过下述的技术方案加以实现的:
本发明是一种海流能水下海水淡化机,它包括壳体、垂直轴水力机、升速箱、永磁直流发电机、防反二极管、负荷控制器、蓄电池组、直流电机高压栗、反渗透膜组件、淡水收集箱、直流电机输送栗、进料海水管道、排放海水管道、淡水收集管道、淡水输送管道。所述的垂直轴水力机布置在壳体顶部外表面的上方位置;所述的升速箱、永磁直流发电机、防反二极管、负荷控制器、蓄电池组布置在壳体内部空间的上方位置;所述的直流电机高压栗、反渗透膜组件布置在壳体内部空间的中间位置;所述的淡水收集箱、直流电机输送栗布置在壳体内部空间的下方位置;所述的垂直轴水力机的转轴通过升速箱与永磁直流发电机的转轴连接;所述的永磁直流发电机的输出端通过电线路与负荷控制器的输入端连接,并在该电线路上设置防反二极管;所述的负荷控制器有三个输出端,分别通过电线路与直流电机输送栗负载、直流电机高压栗负载以及蓄电池组负载的接线端口连接并与永磁直流发电机的地端形成回路;所述的进料海水管道的一端与外部海水接触,另一端穿过壳体与反渗透膜组件的海水进口连接,并在壳体内部的进料海水管道上设置直流电机高压栗;所述的排放海水管道的一端与反渗透膜组件的海水出口连接,另一端穿过壳体与外部海水接触;所述的淡水收集箱的进水口通过淡水收集管道与反渗透膜组件的淡水出口连接;所述的淡水输送管道的一端与淡水收集箱的出水口连接,另一端穿过壳体与其他设备连接,并在壳体内部的淡水输送管道上设置直流电机输送栗。
[0005]采用上述方案后,本发明具有以下特点:
一、本发明利用海流能发电直接用于水下反渗透海水淡化机,避免了远程电力输送的困难,更节省了铺设海底电缆的费用。
[0006] 二、本发明得到深层海水制取的淡水,淡水品质好,有益于人类健康,经济价值比普通淡水高,有助于提高海水淡化的市场竞争力。
[0007]三、本发明与陆地反渗透装置相比,利用海水的势能提高了高压栗的进水压力,减少了高压栗的电耗,有利于降低海水淡化的成本。
[0008]四、本发明的原料为不受污染的深层海水,可以省略海水预处理的工艺,另外排放海水与外部海水的压力差较小,能量损失也较小,从技术经济出发不必要采用能量回收装置,因此本发明很大程度上简化了反渗透海水淡化的工艺流程,可有效降低海水淡化的综合成本。
[0009]五、本发明向海洋深处排放浓海水可迅速被周围海水稀释,有效地避免了陆地反渗透装置向局部海域表层排放浓海水造成的环境污染问题。
[0010]六、本发明的负荷控制器可以在很大的功率范围内协调控制反渗透膜组件的产水量和淡水收集箱的输水量,使淡水收集箱的水位维持在恒定的范围内,另外,利用蓄电池组很好地保证了装置在超大功率和无功率下的较长时间稳定运行。
[0011]七、本发明根据海流的情况可以布置在浅海,也可以布置在深海,不占用场地,并且可以结合大型船舶和远洋作业平台进行安置,适应性强,应用范围广。
[0012]综上所述,本发明具有高效利用海流能、淡水价值高、能耗低、设备结构简单、对环境友好,运行性能好、适应性强等特点,可被广泛应用于海水淡化领域中。
[0013]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
[0014]图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0015]如图1所示,本发明是一种海流能水下海水淡化机,它包括壳体1、垂直轴水力机2、升速箱3、永磁直流发电机4、防反二极管5、负荷控制器6、蓄电池组7、直流电机高压栗8、反渗透膜组件9、淡水收集箱1、直流电机输送栗11、进料海水管道12、排放海水管道13、淡水收集管道14、淡水输送管道15。所述的垂直轴水力机2布置在壳体I顶部外表面的上方位置;所述的升速箱3、永磁直流发电机4、防反二极管5、负荷控制器6、蓄电池组7布置在壳体I内部空间的上方位置;所述的直流电机高压栗8、反渗透膜组件9布置在壳体I内部空间的中间位置;所述的淡水收集箱10、直流电机输送栗11布置在壳体I内部空间的下方位置;所述的垂直轴水力机2的转轴通过升速箱3与永磁直流发电机4的转轴连接;所述的永磁直流发电机4的输出端41通过电线路与负荷控制器6的输入端61连接,并在该电线路上设置防反二极管5 ;所述的负荷控制器6有三个输出端62、63、64,分别通过电线路与直流电机输送栗11负载、直流电机高压栗8负载以及蓄电池组7负载的接线端口连接并与永磁直流发电机4的地端42形成回路;所述的进料海水管道12的一端与外部海水接触,另一端穿过壳体I与反渗透膜组件9的海水进口 91连接,并在壳体I内部的进料海水管道12上设置直流电机高压栗8;所述的排放海水管道13的一端与反渗透膜组件9的海水出口 92连接,另一端穿过壳体I与外部海水接触;所述的淡水收集箱10的进水口 101通过淡水收集管道14与反渗透膜组件9的淡水出口 93连接;所述的淡水输送管道15的一端与淡水收集箱10的出水口 102连接,另一端穿过壳体I与其他设备连接,并在壳体I内部的淡水输送管道15上设置直流电机输送栗11。
[0016]如图1所示,本发明的工作原理如下:
海流能推动垂直轴水力机2的转轴旋转,通过升速箱3改变转速后带动永磁直流发电机4的转轴旋转从而输出电能。永磁直流发电机4输出的电能进入负荷控制器6内进行电量分配,按照负荷的优先保证次序依次满足直流电机输送栗负载11、直流电机高压栗负载8的用电需求以及蓄电池组7的充放电过程。深层海水由进料海水管道12经直流电机高压栗8升压后进入反渗透膜组件9进行分离淡化过程,所得的淡水通过淡水收集管道14进入淡水收集箱10,剩余的浓海水利用压力差由排放海水管道13排向外界。淡水收集箱10的淡水通过淡水输送管道15由直流电机输送栗11输送至其他设备。
[0017]以上所述,仅为本发明较佳实施例而已,故不能以此限定本发明实施的范围,即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (2)

1.一种海流能水下海水淡化机,其特征在于:它包括壳体、垂直轴水力机、升速箱、永磁直流发电机、防反二极管、负荷控制器、蓄电池组、直流电机高压栗、反渗透膜组件、淡水收集箱、直流电机输送栗、进料海水管道、排放海水管道、淡水收集管道、淡水输送管道;所述的垂直轴水力机的转轴通过升速箱与永磁直流发电机的转轴连接;所述的永磁直流发电机的输出端通过电线路与负荷控制器的输入端连接,并在该电线路上设置防反二极管;所述的负荷控制器有三个输出端,分别通过电线路与直流电机输送栗负载、直流电机高压栗负载以及蓄电池组负载的接线端口连接并与永磁直流发电机的地端形成回路;所述的进料海水管道的一端与外部海水接触,另一端穿过壳体与反渗透膜组件的海水进口连接,并在壳体内部的进料海水管道上设置直流电机高压栗;所述的排放海水管道的一端与反渗透膜组件的海水出口连接,另一端穿过壳体与外部海水接触;所述的淡水收集箱的进水口通过淡水收集管道与反渗透膜组件的淡水出口连接;所述的淡水输送管道的一端与淡水收集箱的出水口连接,另一端穿过壳体与其他设备连接,并在壳体内部的淡水输送管道上设置直流电机输送栗。
2.根据权利要求1所述的海流能水下海水淡化机,其特征在于:所述的垂直轴水力机布置在壳体顶部外表面的上方位置;所述的升速箱、永磁直流发电机、防反二极管、负荷控制器、蓄电池组布置在壳体内部空间的上方位置;所述的直流电机高压栗、反渗透膜组件布置在壳体内部空间的中间位置;所述的淡水收集箱、直流电机输送栗布置在壳体内部空间的下方位置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106592691A (zh) * 2016-11-21 2017-04-26 大连理工大学 一种利用海流能的淡水供给站
CN112854398A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 大连理工大学 一种浓盐水排海扩散器

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