CN106995253A - 一种淡水、盐及冷热电联供设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及领海设备技术领域，尤其是指一种淡水、盐及冷热电联供设备，包括发电装置、海水泵、淡水泵、海水淡化装置及吸收式热泵装置，海水泵和淡水泵分别与发电装置电性连接，海水淡化装置包括多个第一反渗透膜组件及蒸发结晶池，吸收式热泵装置包括的空气隙膜组件、换热器、增压泵、第二反渗透膜组件、吸湿组件及溶液泵，空气隙膜组件连通于溶液泵，海水泵、淡水泵和换热器均与第一反渗透膜组件连通，海水泵连通于第二反渗透膜组件。本发明可以满足海岛淡水、盐以及冷热电的需求，且采用清洁能源作为设备所需的能源，不需要额外提供不可再生能源，工质无污染，节能环保。

Description

一种淡水、盐及冷热电联供设备

技术领域

本发明涉及领海设备技术领域，尤其是指一种淡水、盐及冷热电联供设备。

背景技术

我国是海洋大国，众多海岛构成了我国海疆的重要支点。海岛是壮大海洋经济、拓展发展空间、实施远海战略的重要依托，是保护海洋环境、维护生态平衡的重要平台，是维护国家海洋权益、保障国防安全的战略前沿。由于受水资源时空地域分布不均匀的限制以及海岛地层、岩性、构造、地貌的影响，我国海岛地区的水资源短缺、热冷电缺乏的问题严重，近岸岛屿供水多依靠大陆引水，电力也是靠近岸岛屿输送，但是我国多数岛屿离大陆较远，淡水资源主要靠天然降水和船运，补给量有限，远距离的电力输送必然损耗大量的电能，也增加了输送成本。海岛水资源相对独立，共享性差，调水补水困难，水资源和电力短缺已严重影响和制约了海岛的开发建设，同时冷热水的缺乏也给海岛生活带来了不便，特别是随着海岛开发热潮的来临，解决海岛淡水、盐以及冷热电资源短缺的问题对维持海岛正常生产、生活和发展海岛经济已迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种淡水、盐及冷热电联供设备。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种淡水、盐及冷热电联供设备，其包括发电装置、海水泵、淡水泵、海水淡化装置及吸收式热泵装置，所述海水泵和淡水泵分别与发电装置电性连接，所述海水淡化装置包括多个第一反渗透膜组件及连通于第一反渗透膜组件的蒸发结晶池，所述吸收式热泵装置包括连通于海水泵的空气隙膜组件、连通于空气隙膜组件的换热器、连通于换热器的增压泵、连通于增压泵的第二反渗透膜组件、连通于第二反渗透膜组件的吸湿组件及连通于吸湿组件的溶液泵，所述空气隙膜组件连通于溶液泵，所述海水泵、淡水泵和换热器均与第一反渗透膜组件连通，所述海水泵连通于第二反渗透膜组件。

进一步地，所述发电装置包括太阳能光伏发电机组及耦合于太阳能光伏发电机组的聚光器，海水淡化装置和吸收式热泵装置均电性连接于太阳能光伏发电机组。

进一步地，所述第一反渗透膜组件连接有压力调节阀，所述海水泵经由压力调节阀与第一反渗透膜组件连通。

进一步地，所述吸湿组件包括吸湿容器及装设于吸湿容器内的吸湿剂。

进一步地，所述第一反渗透膜组件连通有化学处理器。

进一步地，所述空气隙膜组件包括聚偏氟乙烯多孔膜及涂覆于聚偏氟乙烯多孔膜表面的聚二甲基氧烷层。

进一步地，所述第一反渗透膜组件和第二反渗透膜组件均为亲水性膜。

进一步地，所述第二反渗透膜组件和吸湿组件之间设置有管路压力调节阀。

本发明的有益效果：工作时，发电装置进行发电，为海水泵和淡水泵提供电力来源，驱动海水泵和淡水泵工作，海水由海水泵泵进多个第一反渗透膜组件中，而且淡水由淡水泵泵进各级的第一反渗透膜组件中，水分子在被增压的海水和淡水之间的渗透压差的推动下由海水一侧透过膜进入淡水一侧，海水经过多个第一反渗透膜组件深度利用之后进入蒸发结晶池蒸发结晶，形成盐和母液从出口排出，同时海水由海水泵泵进空气隙膜组件中，吸湿组件中的浓吸湿溶液由吸湿泵进空气隙膜组件中，在空气隙膜组件中，海水和浓吸湿溶液进行热湿交换，在海水和吸湿溶液平衡水蒸气分压差的推动力下，水蒸气由海水一侧透过膜与空气隙内空气进入吸湿溶液一侧，被吸湿溶液吸收并释放出潜热，导致吸湿溶液温度升高，海水作为制冷剂，空气隙膜组件的温度降低，空气隙膜组件中的空气隙的热阻较大，阻止被加热的吸湿剂将热传递回海水一侧，从而实现将海水中的热量传递于吸湿剂中，由空气隙膜组件中排出的溶液作为废旧溶液，被加热和被稀释的吸湿溶液进入换热器中，同时多个第一反渗透膜组件中排出来的一部分淡水进入换热器，被加热和被稀释的吸湿溶液对淡水进行加热，加热后的淡水排出，作为热水供应；由换热器出来的稀吸湿溶液经过增压泵增压，进入第二反渗透膜组件，海水由海水泵泵进第二反渗透膜组件中，在第二反渗透膜组件中，在稀吸湿溶液和海水的渗透压差下，水分子由稀吸湿溶液的一侧进入海水的一侧，从而使稀吸湿溶液变得浓缩和实现吸湿溶液再生，再生后的吸湿溶液重新回到吸湿组件中，形成一个循环；本淡水、盐及冷热电联供设备可以满足海岛淡水、盐以及冷热电的需求，且采用清洁可再生能源作为设备所需的能源，不需要额外提供不可再生能源，工质无污染，节能环保。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的空气隙膜组件的结构示意图。

附图标记说明：

1、发电装置；11、太阳能光伏发电机组；12、聚光器；2、海水泵；

3、淡水泵；4、海水淡化装置；41、第一反渗透膜组件；42、蒸发结晶池；

5、吸收式热泵装置；51、空气隙膜组件；511、聚偏氟乙烯多孔膜；

512、聚二甲基氧烷层；52、换热器；53、增压泵；54、第二反渗透膜组件；

55、吸湿组件；551、吸湿容器；552、吸湿剂；56、溶液泵；

6、压力调节阀；7、化学处理器；8、管路压力调节阀。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

如图1至图2所示，本发明提供的一种淡水、盐及冷热电联供设备，其包括发电装置1、海水泵2、淡水泵3、海水淡化装置4及吸收式热泵装置5，所述海水泵2和淡水泵3分别与发电装置1电性连接，所述海水淡化装置4包括多个第一反渗透膜组件41及连通于第一反渗透膜组件41的蒸发结晶池42，所述吸收式热泵装置5包括连通于海水泵2的空气隙膜组件51、连通于空气隙膜组件51的换热器52、连通于换热器52的增压泵53、连通于增压泵53的第二反渗透膜组件54、连通于第二反渗透膜组件54的吸湿组件55及连通于吸湿组件55的溶液泵56，所述空气隙膜组件51连通于溶液泵56，所述海水泵2、淡水泵3和换热器52均与第一反渗透膜组件41连通，所述海水泵2连通于第二反渗透膜组件54。

实际工作时，发电装置1进行发电，为海水泵2和淡水泵3提供电力来源，驱动海水泵2和淡水泵3工作，海水由海水泵2泵进多个第一反渗透膜组件41中，而且淡水由淡水泵3泵进各级的第一反渗透膜组件41中，水分子在被增压的海水和淡水之间的渗透压差的推动下由海水一侧透过膜进入淡水一侧，海水经过多个第一反渗透膜组件41深度利用之后进入蒸发结晶池42蒸发结晶，形成盐和母液从出口排出，同时海水由海水泵2泵进空气隙膜组件51中，吸湿组件55中的浓吸湿溶液由吸湿泵进空气隙膜组件51中，在空气隙膜组件51中，海水和浓吸湿溶液进行热湿交换，在海水和吸湿溶液平衡水蒸气分压差的推动力下，水蒸气由海水一侧透过膜与空气隙内空气进入吸湿溶液一侧，被吸湿溶液吸收并释放出潜热，导致吸湿溶液温度升高，海水作为制冷剂，空气隙膜组件51的温度降低，空气隙膜组件51中的空气隙的热阻较大，阻止被加热的吸湿剂552将热传递回海水一侧，从而实现将海水中的热量传递于吸湿剂552中，由空气隙膜组件51中排出的溶液作为废旧溶液，被加热和被稀释的吸湿溶液进入换热器52中，同时多个第一反渗透膜组件41中排出来的一部分淡水进入换热器52，被加热和被稀释的吸湿溶液对淡水进行加热，加热后的淡水排出，作为热水供应；由换热器52出来的稀吸湿溶液经过增压泵53增压，进入第二反渗透膜组件54，海水由海水泵2泵进第二反渗透膜组件54中，在第二反渗透膜组件54中，在稀吸湿溶液和海水的渗透压差下，水分子由稀吸湿溶液的一侧进入海水的一侧，从而使稀吸湿溶液变得浓缩和实现吸湿溶液再生，再生后的吸湿溶液重新回到吸湿组件55中，形成一个循环；本淡水、盐及冷热电联供设备可以满足海岛淡水、盐以及冷热电的需求，且采用清洁可再生能源作为设备所需的能源，不需要额外提供不可再生能源，工质无污染，节能环保。其中，第一反渗透膜组件41和第二反渗透膜组件54采用被加压的海水和淡水之间的渗透压差作为传质推动力，将水分子从海水一侧压入淡水一侧，从而实现海水淡化。

作为优选，所述海水淡化装置4设置有三个第一反渗透膜组件41，形成三级海水淡化装置4，每一个第一反渗透膜组件41的海水淡化效率大约为45%，提高海水淡化装置4的海水淡化效率及质量，三级海水淡化装置4效率达90%以上，实现对海水深度利用，节约能源和水资源；具体地，三个第一反渗透膜组件41串联设置，第三个第一反渗透膜组件41中出来的溶液接近饱和，进入蒸发结晶池42进行蒸发结晶，形成盐和母液，实现对海水资源的充分利用。

本实施例中，所述发电装置1包括太阳能光伏发电机组11及耦合于太阳能光伏发电机组11的聚光器12，海水泵2和淡水泵3均电性连接于太阳能光伏发电机组11。

实际工作时，聚光器12聚集太阳光产生高温热量，从而使太阳能光伏发电机组11发电，所产生的电量一部分用来满足海岛照明、机器运转等生活和生产电力需求，另外一部分用于驱动海水泵2和淡水泵3的运作，通过太阳能转换成电能，采用清洁绿色可再生能源作为设备所需的能源，不但节能环保，还能够独立的工作，适合远离陆地的小船或荒岛上使用，适用范围广。

本实施例中，每个第一反渗透膜组件41连接有压力调节阀6，所述海水泵2经由压力调节阀6与第一反渗透膜组件41连通，通过调节每一个第一反渗透膜组件41前的压力调节阀6，控制第一反渗透膜组件41的海水淡化效率，有效防止结晶。

本实施例中，所述吸湿组件55包括吸湿容器551及装设于吸湿容器551内的吸湿剂552，所述吸湿剂552为二甘醇、三甘醇、LiBr溶液、LiCl溶液、CaCl₂溶液等溶液中的一种或两种以上的混合液，因为一定浓度的溶液平衡水蒸气分压比一定温度下纯水流体表面的水蒸气分压小，所以这些溶液作为吸湿溶液具有强烈的吸水性。

本实施例中，所述第一反渗透膜组件41连通有化学处理器7，从多个第一反渗透膜组件41中出来的另外一部分淡水经过化学处理器7进行除菌等处理并从出口排出，形成饮用水。所述化学处理器7为现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，所述空气隙膜组件51作为吸收器，所述空气隙膜组件51包括聚偏氟乙烯多孔膜511及涂覆于聚偏氟乙烯多孔膜511表面的聚二甲基氧烷层512，增加聚偏氟乙烯多孔膜511的疏水性，使聚偏氟乙烯多孔膜511具有选择透过性，从而只允许水蒸气通过聚偏氟乙烯多孔膜511进行传递，而其它的气体和液体不能透过膜。

本实施例中，所述第一反渗透膜组件41和第二反渗透膜组件54均为醋酸纤维素膜或芳香族聚酰肼膜等亲水性膜，能够截留氯化钠等物质，允许水分子透过。

本实施例中，所述第二反渗透膜组件54和吸湿组件55之间设置有管路压力调节阀8，便于对吸收式热泵装置5的管路压力的调节，便于第二反渗透膜组件54排出的稀吸湿溶液进入吸湿组件55。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种淡水、盐及冷热电联供设备，其特征在于：包括发电装置（1）、海水泵（2）、淡水泵（3）、海水淡化装置（4）及吸收式热泵装置（5），所述海水泵（2）和淡水泵（3）分别与发电装置（1）电性连接，所述海水淡化装置（4）包括多个第一反渗透膜组件（41）及连通于第一反渗透膜组件（41）的蒸发结晶池（42），所述吸收式热泵装置（5）包括连通于海水泵（2）的空气隙膜组件（51）、连通于空气隙膜组件（51）的换热器（52）、连通于换热器（52）的增压泵（53）、连通于增压泵（53）的第二反渗透膜组件（54）、连通于第二反渗透膜组件（54）的吸湿组件（55）及连通于吸湿组件（55）的溶液泵（56），所述空气隙膜组件（51）连通于溶液泵（56），所述海水泵（2）、淡水泵（3）和换热器（52）均与第一反渗透膜组件（41）连通，所述海水泵（2）连通于第二反渗透膜组件（54）。

2.根据权利要求1所述的一种淡水、盐及冷热电联供设备，其特征在于：所述发电装置（1）包括太阳能光伏发电机组（11）及耦合于太阳能光伏发电机组（11）的聚光器（12），海水淡化装置（4）和吸收式热泵装置（5）均电性连接于太阳能光伏发电机组（11）。

3.根据权利要求1所述的一种淡水、盐及冷热电联供设备，其特征在于：所述第一反渗透膜组件（41）连接有压力调节阀（6），所述海水泵（2）经由压力调节阀（6）与第一反渗透膜组件（41）连通。

4.根据权利要求1所述的一种淡水、盐及冷热电联供设备，其特征在于：所述吸湿组件（55）包括吸湿容器（551）及装设于吸湿容器（551）内的吸湿剂（552）。

5.根据权利要求1所述的一种淡水、盐及冷热电联供设备，其特征在于：所述第一反渗透膜组件（41）连通有化学处理器（7）。

6.根据权利要求1所述的一种淡水、盐及冷热电联供设备，其特征在于：所述空气隙膜组件（51）包括聚偏氟乙烯多孔膜（511）及涂覆于聚偏氟乙烯多孔膜（511）表面的聚二甲基氧烷层（512）。

7.根据权利要求1所述的一种淡水、盐及冷热电联供设备，其特征在于：所述第一反渗透膜组件（41）和第二反渗透膜组件（54）均为亲水性膜。

8.根据权利要求1所述的一种淡水、盐及冷热电联供设备，其特征在于：所述第二反渗透膜组件（54）和吸湿组件（55）之间设置有管路压力调节阀（8）。