CN111003872A - 一种船用海水淡化及发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船用海水淡化及发电装置，包括通过管道从上到下依次连接的太阳能热水器、闪蒸室、温差发电装置、反渗透装置以及淡水储存装置；太阳能热水器利用太阳能将常温的海水加热到预设的水温；闪蒸室使加热后的海水沸腾气化，形成浓缩海水，闪蒸室的顶部连接有蒸汽管道，蒸汽管道向下延伸穿过温差发电装置后与淡水储存装置连接；温差发电装置用于将浓缩海水的热能、船体的发动机冷却水的热能以及蒸汽管道内水蒸气的热能转换为电能；反渗透装置用于对浓缩海水进行淡化，得到淡水。本发明能够有效的利用太阳能和发动机冷却水的能量，在淡化海水的同时并发电，能够节约能源并提高能源的利用率。

Description

一种船用海水淡化及发电装置
技术领域
本发明涉及海水淡化及发电技术领域，尤其涉及一种船用海水淡化及发电装置。
背景技术
目前，船舶远洋捕鱼或者运输，一般时间是数周到几个月，在此期间生活所需淡水需要自备，而携带大量的淡水将占用不小的货舱容积，减少收入。因此携带的淡水有限，也会严重影响船员的生活质量。因此为了提高船员生活质量，提高经济效应，需要船用海水淡化。而太阳能海水淡化将是一种潜力巨大的发展方向，太阳能海水淡化装置不断产生，然而现有的技术还有不完善的地方，淡化困难，消耗资源大，因此需要一种新型的船用海水淡化系统，以此来提高能源利用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种船用海水淡化及发电装置，能够有效的利用太阳能和发动机冷却水的能量，在淡化海水的同时并发电，能够节约能源并提高能源的利用率。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种船用海水淡化及发电装置，包括通过管道从上到下依次连接的太阳能热水器、闪蒸室、温差发电装置、反渗透装置以及淡水储存装置；
所述太阳能热水器利用太阳能将常温的海水加热到预设的水温；
所述闪蒸室使加热后的海水沸腾气化，形成浓缩海水，所述闪蒸室的顶部连接有蒸汽管道，所述蒸汽管道向下延伸穿过所述温差发电装置后与所述淡水储存装置连接；
所述温差发电装置用于将浓缩海水的热能、船体的发动机冷却水的热能以及所述蒸汽管道内水蒸气的热能转换为电能；
所述反渗透装置用于对浓缩海水进行淡化，得到淡水。
进一步，所述闪蒸室由真空器提供真空环境。
进一步，所述蒸汽管道上设置有第一发电器，所述蒸汽管道内的水蒸气推动所述第一发电器的汽轮做功发电，所述第一发电器通过导线与所述真空器连接。
进一步，所述温差发电装置包括液氨吸热器、换热器、以及设置在所述换热器内的冷凝室，所述冷凝室通过循环管道与所述液氨吸热器的顶部和底部连通，所述换热器内部的热交换物质从下往上流动，用于流动浓缩海水的浓缩海水管道、用于流动船体的发动机冷却水的冷却水管道以及所述蒸汽管道均穿设在所述液氨吸热器内，位于顶部的所述循环管道上设置有第二发电器；所述冷凝室的中部设置有第三发电器。
进一步，所述换热器内部的热交换物质为常温海水，所述换热器顶部通过管道与所述太阳能热水器连通。
进一步，所述温差发电装置和反渗透装置之间的管道上设置有高压水泵。
进一步，所述反渗透装置包括淡化腔和设置在所述淡化腔内的反渗透膜，所述淡化腔的顶部与所述高压水泵连通。
进一步，所述淡化腔内部于反渗透膜下方设置有活性炭颗粒。
进一步，所述太阳能热水器的出水口上设置有温控阀。
进一步，所述太阳能热水器的顶面倾斜设置，所述顶面底端与淡水储存装置之间通过集水管连通。
本发明的有益效果：
(1)本发明的船用海水淡化及发电装置主要以太阳能为主，电能为辅，依靠太阳能为主要能源将海水淡化并从中得到电能，而且能够加快船体发动机冷却水的冷却速度并将余能转化为所需要的电能。本装置结构紧凑，可以淡化海水以满足航行需求，减少船体出航时所携带的淡水量，提高货舱利用率携带更多经济货物，同时本装置可以得到高品质淡水，提高船员生活质量，减少因为水质变质引发的各种问题。
(2)本装置采用多种海水淡化方式，以太阳能为主要能量来源进行海水淡化，同时本装置利用发动机冷却水的热量余能发电，以此提高冷却水降温速度，同时充分的利用能源，提高了能源利用率，减少利用外部能源并达到自给自足。同时占地小，施工简单。本装置可在不同条件下实施海水淡化，且建造简单，并无过多复杂结构，可实施性高。
附图说明
图1是本发明一种船用海水淡化及发电装置的结构示意图；
图2是本发明一种船用海水淡化及发电装置的温差发电装置的结构示意图；
图3是本发明一种船用海水淡化及发电装置的反渗透装置的结构示意图；
其中，太阳能热水器1、温控阀2、闪蒸室3、温差发电装置4、反渗透装置5、淡水储存装置6、第一发电器7、真空器8、高压水泵9、蒸汽管道10、液氨吸热器11、换热器12、冷凝室13、浓缩海水管道14、冷却水管道15、第二发电器16、第三发电器17、淡化腔18、反渗透膜19、活性炭颗粒20、集水管21。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
如图1所示，本发明的一种船用海水淡化及发电装置，包括通过管道从上到下依次连接的太阳能热水器1、闪蒸室3、温差发电装置4、反渗透装置5以及淡水储存装置6。太阳能热水器1利用太阳能将常温的海水加热到预设的水温，太阳能热水器1的出水口上设置有温控阀2，在太阳能热水器1内的海水加热到70℃时，温控阀2打开，太阳能热水器1内的海水通过管道流入闪蒸室3内。太阳能热水器1的顶面倾斜设置，顶面底端与淡水储存装置6之间通过集水管21连通。海水在太阳能热水器1中被太阳能加热蒸发以后，水气会凝结在太阳能热水器1的顶面上，然后汇集成淡水，通过集水管21流入淡水储存装置6中储存。淡水储存装置6可以是密闭的罐体或其他容器均可。
闪蒸室3由真空器8提供真空环境，由于闪蒸室3内的气压低于正常压力，加热后的海水进入闪蒸室3内沸点降低，从而迅速沸腾气化，从而得到大量的水蒸气和浓缩海水，闪蒸室3的顶部连接有蒸汽管道10，水蒸气从蒸汽管道10排出，蒸汽管道10向下延伸穿过温差发电装置4后与淡水储存装置6连接；蒸汽管道10上设置有第一发电器7，蒸汽管道10内的水蒸气推动第一发电器7的汽轮做功发电，第一发电器7通过导线与真空器8连接，用于为真空器8供电。
温差发电装置4用于将浓缩海水的热能、船体的发动机冷却水的热能以及蒸汽管道10内水蒸气的热能转换为电能。
具体的，如图2所示，温差发电装置4包括液氨吸热器11、换热器12、以及设置在换热器12内的冷凝室13，液氨吸热器11内装有液氨，冷凝室13通过循环管道与液氨吸热器11的顶部和底部连通，换热器12内部的热交换物质从下往上流动，用于流动浓缩海水的浓缩海水管道14、用于流动船体的发动机冷却水的冷却水管道15以及蒸汽管道10均穿设在液氨吸热器11内，位于顶部的循环管道上设置有第二发电器16；冷凝室13的中部设置有第三发电器16。
船体的发动机冷却水温度可以达到70摄氏度以上，余热可利用空间大。通过浓缩海水，发动机冷却水和水蒸气的热量将液氨吸热器11内的液氨气化后，气化后的液氨推动第二发电器16的汽轮做功发电，最后汇入冷凝室13，冷凝室13被由海水作为热交换物质的换热器12包裹着，换热器12内的海水采用逆流方式，自下而上的吸收冷凝室13中液氨的热量使液氨液化。冷凝成为液态的液氨将会从高处落下，推动位于冷凝室13中部的第三发电器17的气轮做功发电，液氨通过底部的循环管道重新流回液氨吸热器11中。海水可以在换热器12内升高到一定的温度，并通过换热器12顶部的管道进入太阳能热水器1中进一步加热，从而减少太阳能热水器1内海水的加热时间，提高效率。
为提高能源利用率，在温差发电装置4内，在浓缩海水管道14内、冷却水管道15内均设置有减流板，通过减缓水流流速从而更充分的进行热交换。为减少热量的损失，可以在太阳能热水器1与温差发电装置4之间的管道外壁上、及蒸汽管道10的外壁上缠绕绝热防护层，以便尽可能的减少热量的损耗。
反渗透装置5用于对浓缩海水进行淡化，得到淡水，淡水流入淡水储存装置6中存储。温差发电装置4和反渗透装置5之间的管道上设置有高压水泵9，浓缩海水经过热交换后达到与常温海水相近的温度后，通过高压水泵9加压，进入反渗透装置5中。
如图3所示，反渗透装置5包括淡化腔18和设置在淡化腔18内的反渗透膜19，淡化腔18的顶部与高压水泵9连通。浓缩海水通过反渗透膜19渗透过滤以后得到淡水。淡化腔18内部于反渗透膜19下方设置有活性炭颗粒20，活性炭颗粒20吸收气味从而得到高质量淡水。
为了提高反渗透装置5的使用寿命，在反渗透膜19左侧的淡化腔18外壁上设置排污孔，可定期通过高压水泵清洗反渗透膜19表面污垢，从而提高反渗透膜19的使用寿命。
当然，本发明的装置在使用时也可以关闭温控阀2和真空器8，只依靠电力驱动高压水泵9工作，反渗透装置5也可以对海水进行淡化。
综上所述，本发明的船用海水淡化及发电装置主要以太阳能为主，电能为辅，依靠太阳能为主要能源将海水淡化并从中得到电能，而且能够加快船体发动机冷却水的冷却速度并将余能转化为所需要的电能。本装置结构紧凑，可以淡化海水以满足航行需求，减少船体出航时所携带的淡水量，提高货舱利用率携带更多经济货物，同时本装置可以得到高品质淡水，提高船员生活质量，减少因为水质变质引发的各种问题。
本装置采用多种海水淡化方式，以太阳能为主要能量来源进行海水淡化，同时本装置利用发动机冷却水的热量余能发电，以此提高冷却水降温速度，同时充分的利用能源，提高了能源利用率，减少利用外部能源并达到自给自足。同时占地小，施工简单。本装置可在不同条件下实施海水淡化，且建造简单，并无过多复杂结构，可实施性高。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种船用海水淡化及发电装置，其特征在于：包括通过管道从上到下依次连接的太阳能热水器(1)、闪蒸室(3)、温差发电装置(4)、反渗透装置(5)以及淡水储存装置(6)；
所述太阳能热水器(1)利用太阳能将常温的海水加热到预设的水温；
所述闪蒸室(3)使加热后的海水沸腾气化，形成浓缩海水，所述闪蒸室(3)的顶部连接有蒸汽管道(10)，所述蒸汽管道(10)向下延伸穿过所述温差发电装置(4)后与所述淡水储存装置(6)连接；
所述温差发电装置(4)用于将浓缩海水的热能、船体的发动机冷却水的热能以及所述蒸汽管道(10)内水蒸气的热能转换为电能；
所述反渗透装置(5)用于对浓缩海水进行淡化，得到淡水。
2.根据权利要求1所述的一种船用海水淡化及发电装置，其特征在于：所述闪蒸室(3)由真空器(8)提供真空环境。
3.根据权利要求2所述的一种船用海水淡化及发电装置，其特征在于：所述蒸汽管道(10)上设置有第一发电器(7)，所述蒸汽管道(10)内的水蒸气推动所述第一发电器(7)的汽轮做功发电，所述第一发电器(7)通过导线与所述真空器(8)连接。
4.根据权利要求1所述的一种船用海水淡化及发电装置，其特征在于：所述温差发电装置(4)包括液氨吸热器(11)、换热器(12)、以及设置在所述换热器(12)内的冷凝室(13)，所述冷凝室(13)通过循环管道与所述液氨吸热器(11)的顶部和底部连通，所述换热器(12)内部的热交换物质从下往上流动，用于流动浓缩海水的浓缩海水管道(14)、用于流动船体的发动机冷却水的冷却水管道(15)以及所述蒸汽管道(10)均穿设在所述液氨吸热器(11)内，位于顶部的所述循环管道上设置有第二发电器(16)；所述冷凝室(13)的中部设置有第三发电器(16)。
5.根据权利要求4所述的一种船用海水淡化及发电装置，其特征在于：所述换热器(12)内部的热交换物质为常温海水，所述换热器(12)顶部通过管道与所述太阳能热水器(1)连通。
6.根据权利要求1所述的一种船用海水淡化及发电装置，其特征在于：所述温差发电装置(4)和反渗透装置(5)之间的管道上设置有高压水泵(9)。
7.根据权利要求6所述的一种船用海水淡化及发电装置，其特征在于：所述反渗透装置(5)包括淡化腔(18)和设置在所述淡化腔(18)内的反渗透膜(19)，所述淡化腔(18)的顶部与所述高压水泵(9)连通。
8.根据权利要求7所述的一种船用海水淡化及发电装置，其特征在于：所述淡化腔(18)内部于反渗透膜(19)下方设置有活性炭颗粒(20)。
9.根据权利要求1所述的一种船用海水淡化及发电装置，其特征在于：所述太阳能热水器(1)的出水口上设置有温控阀(2)。
10.根据权利要求1所述的一种船用海水淡化及发电装置，其特征在于：所述太阳能热水器(1)的顶面倾斜设置，所述顶面底端与淡水储存装置(6)之间通过集水管(21)连通。
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