CN106630224A - 一种潮流能海水淡化系统 - Google Patents

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Abstract

一种潮流能海水淡化系统，包括海水预过滤装置、桨叶、海水柱塞泵、蓄能器、反渗透膜组件、水压马达和叶片泵；海水预过滤装置的出水端的第一管道和第二管道分别连通在柱塞泵的进水端和叶片泵的进水端；柱塞泵的出水端和叶片泵的出水端分别通过第三管道和第四管道与蓄能器连通，蓄能器通过第五管道与反渗透膜组件进水口连通，反渗透膜组件浓海水出口通过第六管道与水压马达进水端连通，水压马达与叶片泵传动连接；桨叶通过单向离合器与柱塞泵传动连接，在第三管道上安装有第一单向阀，在第四管道上安装有第二单向阀，在第五管道上安装有电磁阀。

Description

一种潮流能海水淡化系统
技术领域
本发明属于可再生能源海水淡化技术领域，特别是涉及一种潮流能海水淡化系统。
背景技术
随着淡水资源的短缺以及传统化石能源的减少和成本的上升，以可再生能源作为驱动力的海水淡化技术受到了越来越多的关注。特别是在远离大陆的岛屿上，电能和淡水都极其缺乏，而制淡水的反渗透海水淡化设备大多数是通过稳定的电能来驱动，如何因地制宜地充分利用海岛周围丰富的海洋能资源进行海水淡化已成为迫切需要解决的问题。
潮流能作为海洋能的一种，其蕴含量丰富，相对于太阳能和风能，潮流能的能量更加集中，其能量密度约为太阳能的30倍，风能的4倍，且具有可预测性，开发前景非常可观，被认为是全球很有潜力的可再生能源。但是，目前国内外潮流能的研究主要集中于发电，对于利用潮流能进行海水淡化的研究相对较少，而在远离大陆的岛屿上均存在缺电、缺水的问题，因此开发潮流能海水淡化技术具有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种潮流能海水淡化系统，可以利用潮流能对海水进行淡化，解决远离大陆的岛屿缺乏淡水的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种潮流能海水淡化系统，包括海水预过滤装置、桨叶、海水柱塞泵、蓄能器、反渗透膜组件、水压马达和叶片泵；
海水预过滤装置的出水端的第一管道和第二管道分别连通在柱塞泵的进水端和叶片泵的进水端；柱塞泵的出水端和叶片泵的出水端分别通过第三管道和第四管道与蓄能器连通，蓄能器通过第五管道与反渗透膜组件进水口连通，反渗透膜组件浓海水出口通过第六管道与水压马达进水端连通，水压马达与叶片泵传动连接；桨叶通过单向离合器与柱塞泵传动连接，在第三管道上安装有第一单向阀，在第四管道上安装有第二单向阀，在第五管道上安装有电磁阀。
在第一压力传感器与电磁阀之间的管道上安装有溢流阀。
单向离合器通过行星齿轮增速器与柱塞泵传动连接。
在第三管道上安装还第一压力传感器，在第四管道上还安装有第一流量传感器，在第五管道上安装有第二流量传感器,在第六管道上安装有第二压力传感器。
一种潮流能海水淡化系统淡化海水的方法，包括如下步骤：
一、桨叶采集潮流能带动柱塞泵工作，柱塞泵将经过海水预过滤装置的海水输送到蓄能器中稳压，同时第一压力传感器实时监测蓄能器中的海水压力；
二、当第一压力传感器检测到压力超过预设值时，电磁阀开启，蓄能器中的海水被蓄能器推送到反渗透膜组件内；
三、反渗透膜组件将海水分滤成淡水和浓海水，淡水流向储水池，浓海水流经水压马达排入废水池，浓海水在流经水压马达时，水压马达驱动叶片泵运转，叶片泵将经过海水预过滤装置的海水由第二管道经过第二单向阀输送到第五管道中。
本发明的有益效果为：
本发明是利用桨叶和海水柱塞泵将低压海水变成高压海水进行反渗透海水淡化，只经过一次能量转换，减少了中间过程的能量转化次数，提高了潮流能转换效率；蓄能器和溢流阀能够让海水以一个较为稳定的压力进入反渗透膜组件过滤，让反渗透膜组件能够在一定的时间内持续出水过滤，并且能够避免过大的液压冲击，防止反渗透膜组件损坏；水压马达与叶片泵传动连接，能够对浓海水中的能量进行再次利用，提高能量的利用效率。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的系统结构示意图,
图2为本发明在对海水进行过滤的工艺流程图。
图中：海水预过滤装置1、桨叶2、单向离合器3、蓄能器4、溢流阀5、反渗透膜组件6、水压马达7、叶片泵8、海水柱塞泵9、废海水池10、第一管道11、第二管道12、第三管道13、第四管道14、第五管道15、第六管道16、行星齿轮增速器17、第一单向阀21、第二单向阀22、第一压力传感器31、第二压力传感器32、第一流量传感器41、第二流量传感器42、电磁阀51。
具体实施方式
如图1和2所示：一种潮流能海水淡化系统，包括海水预过滤装置1、桨叶2、海水柱塞泵9、蓄能器4、反渗透膜组件6、废海水池10、水压马达7和叶片泵8；海水预过滤装置1的作用在于对海水进行初步过滤，以去除海水中的杂质；
海水预过滤装置1的出水端的第一管道11和第二管道12分别连通在柱塞泵9的进水端和叶片泵8的进水端；柱塞泵9的出水端和叶片泵8的出水端分别通过第三管道13和第四管道14与蓄能器4连通，蓄能器4通过第五管道15与反渗透膜组件6进水口连通，反渗透膜组件6浓海水出口通过第六管道16与水压马达7进水端连通，反渗透膜组件6浓海水出口通过管道输送到指定地点，水压马达7与叶片泵8传动连接；桨叶2通过单向离合器3与柱塞泵9传动连接，在第三管道13上安装有第一单向阀21，在第四管道14上安装有第二单向阀22，在第五管道15上安装有电磁阀51。
在第一压力传感器31与电磁阀51之间的管道上安装有溢流阀5。
蓄能器4主要吸收获能装置采集而来的海水压能和能量回收装置回收的海水压能，能够把不稳定的海水压能变成稳定的高压海水，溢流阀5能够限定海水压力范围。
单向离合器3通过行星齿轮增速器17与柱塞泵9传动连接。在潮流能海水推动桨叶顺时针转动时，桨叶与单向离合器3啮合，桨叶通过单向离合器3驱动行星齿轮增速器17旋转；在潮流能海水推动桨叶逆时针转动时，桨叶浆轴与单向离合器3脱离，单向离合器3空转；使海水柱塞泵9能够间隙的为蓄能器4注入海水；行星齿轮增速器17能提高海水柱塞泵9的转速，从而快速为蓄能器4提供足够流量的高压海水。
在第三管道13上安装还第一压力传感器31，在第四管道14上还安装有第一流量传感器41，在第五管道15上安装有第二流量传感器42,在第六管道16上安装有第二压力传感器32。
各个压力传感器和流量传感器的作用在于：可以实时监测系统各个位置的流量和压力，了解整个系统的运行情况，以便在系统故障检查时及时发现问题所在。
经过预过滤后的低压海水在高压海水柱塞泵9的作用下转换成高压海水，再经蓄能装置稳压后输送到反渗透膜组件6，由于水通过半透膜的机理是水分子通过亲水性半透膜而扩散的能力要远强于盐分和海水中的其他成分，在高压力驱动下，海水中的水通过半透膜而迁移到反渗透膜组件6淡水侧，盐分和其他成分则遗留在反渗透膜组件6海水侧，由于反渗透系统中大部分的能量损失来源于排放的海水的压力，因而配置水压马达7以回收排放的浓盐水中的压能。
在水压马达7转动后，水压马达7驱动叶片泵8转动；水压马达7是通过浓海水的压力驱动。高压海水经过反渗透膜组件6后，变成淡水和浓海水两部分。淡水部分流向储水池，而浓海水部分还有相当多的能量和相当大的压力，流经水压马达7时，浓海水的压力驱动水压马达7旋转，从而带动叶片泵8工作。叶片泵8能够吸收过海水预过滤装置1过滤的海水，和海水柱塞泵9压入的高压海水一起，共同向蓄能稳压系统中提供高压海水，如此实现将反渗透后浓海水中能量的回收利用，从而提高系统的能量使用效率。
最后，后处理进一步将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质除去，获得高质量的纯净水，流入储水池。
一种潮流能海水淡化系统淡化海水的方法，包括如下步骤：
一、桨叶2采集潮流能带动柱塞泵9工作，柱塞泵9将经过海水预过滤装置1的海水输送到蓄能器4中稳压，同时第一压力传感器31实时监测蓄能器4中的海水压力；
二、当第一压力传感器31检测到压力超过预设值时，电磁阀51开启，蓄能器4中的海水被蓄能器4推送到反渗透膜组件6内；
三、反渗透膜组件6将海水分滤成淡水和浓海水，淡水流向储水池，浓海水流经水压马达7排入废水池10，浓海水在流经水压马达7时，水压马达7驱动叶片泵8运转，叶片泵8将经过海水预过滤装置1的海水由第二管道经过第二单向阀22输送到第五管道15中。
综上所述：本发明是利用桨叶和海水柱塞泵9将低压海水变成高压海水进行反渗透海水淡化，只经过一次能量转换，减少了中间过程的能量转化次数，提高了潮流能转换效率；蓄能器4和溢流阀5能够让海水以一个较为稳定的压力进入反渗透膜组件6过滤，让反渗透膜组件6能够在一定的时间内持续出水过滤，并且能够避免过大的液压冲击，防止反渗透膜组件6损坏；水压马达7与叶片泵8传动连接形成一个能量回收装置，能够对浓海水中的能量进行再次利用，提高能量的利用效率。

Claims (5)

1.一种潮流能海水淡化系统，其特征在于：包括海水预过滤装置（1）、桨叶（2）、海水柱塞泵（9）、蓄能器（4）、反渗透膜组件（6）、水压马达（7）和叶片泵（8）；
海水预过滤装置（1）的出水端第一管道（11）和第二管道（12）分别连通在柱塞泵（9）的进水端和叶片泵（8）的进水端；柱塞泵（9）的出水端和叶片泵（8）的出水端分别通过第三管道（13）和第四管道（14）与蓄能器（4）连通，蓄能器（4）通过第五管道（15）与反渗透膜组件（6）进水口连通，反渗透膜组件（6）浓海水出口通过第六管道（16）与水压马达（7）进水端连通，水压马达（7）与叶片泵（8）传动连接；桨叶（2）通过单向离合器（3）与柱塞泵（9）传动连接，在第三管道（13）上安装有第一单向阀（21），在第四管道（14）上安装有第二单向阀（22），在第五管道（15）上安装有电磁阀（51）。
2.根据权利要求1所述的一种潮流能海水淡化系统，其特征在于：在第一压力传感器（31）与电磁阀（51）之间的管道上安装有溢流阀（5）。
3.根据权利要求2所述的一种潮流能海水淡化系统，其特征在于：单向离合器（3）通过行星齿轮增速器（17）与柱塞泵（9）传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种潮流能海水淡化系统，其特征在于：在第三管道（13）上安装还第一压力传感器（31），在第四管道（14）上还安装有第一流量传感器（41），在第五管道（15）上安装有第二流量传感器（42）,在第六管道（16）上安装有第二压力传感器（32）。
5.一种使用权利要求4所述的一种潮流能海水淡化系统淡化海水的方法，其特征在于：包括如下步骤：
一、桨叶（2）采集潮流能带动柱塞泵（9）工作，柱塞泵（9）将经过海水预过滤装置（1）的海水输送到蓄能器（4）中稳压，同时第一压力传感器（31）实时监测蓄能器（4）中的海水压力；
二、当第一压力传感器（31）检测到压力超过预设值时，电磁阀（51）开启，蓄能器（4）中的海水被蓄能器（4）推送到反渗透膜组件（6）内；
三、反渗透膜组件（6）将海水分滤成淡水和浓海水，淡水流向储水池，浓海水流经水压马达（7）排入废水池(10)，当浓海水在流经水压马达（7）时，水压马达（7）驱动叶片泵（8）运转，叶片泵（8）将经过海水预过滤装置（1）的海水由第二管道（12）经过第二单向阀（22）输送到第五管道（15）中。
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