CN113060883B - 风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，包括：风力发电组件、光伏发电组件、电解水制氢单元、水加热单元、燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器；光伏发电组件和风力发电组件均与电解水制氢单元电连接，用于将太阳能和风能转化为电能以提供制氢过程所需电能；风力发电组件与水加热单元连接，水加热单元、电解水制氢单元均与燃氢换热器连接，从而制取饱和水；燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器依次连接，利用生成的饱和水加热待淡化的海水并将待淡化的海水进行淡化处理，实现多能互补发电，并采用显热+潜热的储能方式，进行海水淡化，能源利用率高，能源利用种类丰富，海水淡化效率高，可适应于大型海水淡化场景。

Description

风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统

技术领域

本发明涉及新能源利用技术领域，尤其涉及一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统。

背景技术

海水淡化是一种解决淡水短缺问题的有效方法。从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧，得到了快速发展。根据资料查证，2016年全球海水淡化的产量达到了380亿立方/天。这些海水淡化的淡水是通过消耗大量化石燃料(即煤、石油和天然气)而获得的,海水淡化耗能非常大,实际上是“以能源换水源”的方式，这种海水淡化的方法会带来资源短缺,环境污染等问题。为解决这个问题,最先考虑的是用太阳的日晒热能蒸发海水来脱盐获得淡水,所以就出现了太阳能蒸馏器,它结构简单，运行费用低，能够有效地去除细菌、易挥发和不易挥发的产物。当时具有较大的经济优势,但它最大缺点是产水量小,只有3～4L/m²，相当于35％的蒸馏率。这种太阳能蒸馏器也只能用在太阳能资源丰富、需淡水量不大的地区。因此,这就限制了这种太阳日晒蒸馏法进一步地大规模利用。直到1987年美国德州大学推出了太阳池多级闪蒸单元海水淡化的方法,这种用太阳能直接日晒蒸发技术的产水率、太阳能的利用率均不太理想。而且在阴雨天气和夜间,产水率基本为零。这就大大限制了这些日晒技术进行海水淡化的使用范围。在这种情况下,利用光伏电池组进行海水淡化的新技术快速发展,出现了太阳能光伏发电与反渗透膜的联合海水淡化,同样也派生出来地热能、生物能、海洋能发电进行海水淡化。

但是,目前的诸多方法都是适应于小型的海水淡化,对于大型的海水淡化量,这些方法都显得力不从心了。主要原因包括不论是风能还是太阳能都有它的时效性和随机性,季节的变化、天气的变化、白天与夜间的交替、风能资源的随机性变化等等,都会影响到海水淡化的产水率。要想使海水淡化大规模化,必须要有能源的大规模化,储能的大容量化,要解决这些问题,需要合理利用自然能源，采用多能互补的方式进行海水淡化。

发明内容

本发明提供一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，用以解决现有技术海水淡化的能源利用率低，能源利用单一，海水淡化效率低，无法适应于大型海水淡化场景的缺陷。

本发明提供一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，包括：风力发电组件、光伏发电组件、电解水制氢单元、水加热单元、燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器；其中，所述光伏发电组件和所述风力发电组件均与所述电解水制氢单元电连接，用于将太阳能和风能转化为电能以提供制氢过程所需电能；所述风力发电组件与所述水加热单元连接，所述水加热单元、所述电解水制氢单元均与所述燃氢换热器连接，从而制取饱和水；所述燃氢换热器、所述海水蒸发器和所述冷凝器依次连接，利用生成的饱和水加热待淡化的海水并将待淡化的海水进行淡化处理。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，还包括整流单元、蓄电池和直流控制单元，所述风力发电组件通过所述整流单元与所述直流控制单元电连接，所述光伏发电组件与所述直流控制单元电连接，所述蓄电池与所述直流控制单元双向电连接以形成互补供电模式。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，还包括变流器和配电室，所述变流器与所述蓄电池电连接，所述配电室与所述变流器电连接。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，所述风力发电组件为垂直轴涡轮风力发电单元，所述光伏发电组件分别设置于所述垂直轴涡轮风力发电单元的顶部和底部以构成风电和光伏联合发电机构，所述风电和光伏联合发电机构的电能输出端与所述电解水制氢单元电连接以提供制氢过程所需电能。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，所述垂直轴涡轮风力发电单元包括塔架、风力发电机静子、风力发电机转子、变桨风门和集风器，所述风力发电机静子安装于所述塔架，所述变桨风门和所述集风器依次安装于所述风力发电机静子的外侧，用于收集来风并通入所述风力发电机转子进行发电。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，所述垂直轴涡轮风力发电单元还包括防雨罩，所述防雨罩设置于所述风力发电机转子的顶部，并支撑于所述塔架上。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，还包括饱和水储罐、氢气储罐和淡化水储罐，所述饱和水储罐设置于所述燃氢换热器与所述海水蒸发器之间，用于储存饱和水，所述氢气储罐设置于所述燃氢换热器与所述电解水制氢单元之间，用于储存氢气，所述淡化水储罐分别与所述水加热单元、所述燃氢换热器和所述冷凝器连接，用于储存淡化水。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，还包括泵站和海水过滤器，所述泵站通过所述海水过滤器与所述海水蒸发器连接。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，所述海水蒸发器包括筒体、列管、汽化腔和气液分离器，所述列管、所述汽化腔和所述气液分离器均设置于所述筒体内，所述列管间隔设置于所述汽化腔内部从而实现待淡化的海水与饱和水的换热，所述列管的入口与所述饱和水储罐连接，所述汽化腔的入口与所述海水过滤器连接，所述气液分离器设置于所述汽化腔的上方，用于分离所述汽化腔内部的气液混合物。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，所述燃氢换热器包括氢气燃烧室、燃氢载热气体烟道、换热段、燃氢载热体排出段、热水进入段和饱和水排出段，所述热水进入段与所述水加热单元连通，所述饱和水排出段与所述饱和水储罐连通，所述氢气燃烧室与所述氢气储罐连通，所述燃氢载热体排出段与所述淡化水储罐连通；

其中，所述燃氢载热气体烟道与所述氢气燃烧室相连通，所述燃氢载热气体烟道通过所述换热段与所述燃氢载热体排出段相连通；

其中，所述氢气燃烧室包括氢气燃烧室外套管和氢气燃烧内管，所述氢气燃烧室外套管和所述氢气燃烧内管之间形成空腔，所述换热段和所述饱和水排出段均与所述空腔相连通，所述热水进入段通过所述换热段与所述空腔相连通。

本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，通过风力发电组件和光伏发电组件将风能和光能转化为电能以供电解水制氢单元电解水制氢，将制备得到的氢气通入到燃氢换热器中燃烧，产生的热能通入到燃氢换热器的第一换热管道，风力发电组件产生的电能将水加热单元中的水加热并通入到燃氢换热器的第二换热管道，通过氢气燃烧产生的热能加热制备得到饱和水，将饱和水通入到海水蒸发器中对待淡化的海水进行换热蒸发，之后将得到的蒸汽通过冷凝器冷凝生成纯水，从而完成海水淡化操作。通过本发明的海水淡化系统，可综合利用风能和太阳能，实现多能互补发电，并采用显热+潜热的储能方式，进行海水淡化，能源利用率高，能源利用种类丰富，海水淡化效率高，可适应于大型海水淡化场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统的模块示意图；

图2是本发明提供的海水蒸发器的结构示意图；

图3是本发明提供的气液分离器的结构示意图；

图4是本发明提供的风电和光伏联合发电机构的结构示意图；

图5是本发明提供的垂直轴涡轮风力发电单元的底层结构示意图；

图6是本发明提供的燃氢换热器的结构示意图；

附图标记：

1：光伏发电组件；2：垂直轴涡轮风力发3：水加热单元；电单元；

4：燃氢换热器；5：饱和水储罐；6：氢气储罐；

7：燃料电池；8：海水蒸发器；9：冷凝器；

10：淡化水储罐；11：泵站；12：海水过滤器；

13：抽气器；14：整流单元；15：蓄电池；

16：直流控制单元；17：电解水制氢单元； 18：氧气储罐；

19：变流器；20：配电室；

801：蒸发器收敛段；802：连接法兰；803：气液分离器；

804：淡化蒸气出口；805：列管；806：气化腔；

807：右封头；808：载热体饱和水进809：载热体水出口；口；

810：右管板；811：高盐海水排出812：海水进口；口；

813：筒体；814：左封头；815：左管板；

8031：支撑板；8032：填料；8033：填料入口；

8035：壳体；8036：填料出口；

101：第一光伏发电组102：第二光伏发电组 201：塔架；件；件；

202：风力发电机转203：风力发电机静204：防雨罩；子；子；

205：变桨风门；206：封顶平台；207：集风器；

208：发电机房；209：塔架底层结构；

401：饱和水排出段；402：氢气燃烧室；403：燃氢载热气体烟道；

404：换热段；405：燃氢载热体排出 406：热水进入段。段；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图6描述本发明的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，包括：风力发电组件、光伏发电组件1、电解水制氢单元17、水加热单元3、燃氢换热器4、海水蒸发器8和冷凝器9。在本实施例中，通过风力发电组件和光伏发电组件1分别利用风能和太阳能进行发电，以供海水淡化电能所需；使用海水蒸发器8和冷凝器9对海水进行蒸发和冷凝，对海水中的纯水进行提炼，从而完成海水淡化。

其中，光伏发电组件1和风力发电组件均与电解水制氢单元17电连接，用于将太阳能和风能转化为电能以提供制氢过程所需电能。在本例中，通过风力发电组件将风能转化为电能，通过光伏发电组件1将光能转化为电能，可实现风能和太阳能的互补发电，产生的电能提供给电解水制氢单元17，进行电解水制氢使用。

风力发电组件与水加热单元3连接，水加热单元3、电解水制氢单元17均与燃氢换热器4连接，从而制取饱和水。在本例中，风力发电组件产生的电能用于水加热单元3，将加热的水通入到燃氢换热器4的第一换热通道中，电解水制氢单元17产生的氢气于燃氢换热器4中燃烧，产生的热能通入到第二换热管道，从而将热量带给加热的水，进一步加热至液态水与蒸气处于动态平衡状态的饱和水状态，充分释放并利用饱和水和氢能。应当理解的是，燃氢换热器4与公开专利《燃氢换热器4》(申请号：CN202011110732.8)的换热原理类似，只是换热对象和换热段数量不同，本领域技术人员可对照该专利的公开技术进行相应调整。一般地，首先采用水加热单元3对水进行加热，若加热后的水依然不符合海水淡化的热力要求时，才开启燃氢换热器4，对水进一步加热，以符合海水淡化时蒸发的热力需求。

燃氢换热器4、海水蒸发器8和冷凝器9依次连接，利用生成的饱和水加热待淡化的海水并将待淡化的海水进行淡化处理。在本例中，通过饱和水携带的热量对待淡化的海水进行换热，饱和水释放出一部分显热能，使得待淡化的海水中的水分蒸发为水蒸汽，之后再通过冷凝器9将气态水液化成为纯水，完成海水淡化操作。

本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，通过风力发电组件和光伏发电组件1将风能和光能转化为电能以供电解水制氢单元17电解水制氢，将制备得到的氢气通入到燃氢换热器4中燃烧，产生的热能通入到燃氢换热器4的第一换热管道，风力发电组件产生的电能将水加热单元3中的水加热并通入到燃氢换热器4的第二换热管道，通过氢气燃烧产生的热能加热制备得到饱和水，将饱和水通入到海水蒸发器8中对待淡化的海水进行换热蒸发，之后将得到的蒸气通过冷凝器9冷凝生成纯水，从而完成海水淡化操作。通过本发明的海水淡化系统，可综合利用风能和太阳能，实现多能互补发电，并采用显热+潜热的储能方式，进行海水淡化处理，能源利用率高，能源利用种类丰富，海水淡化效率高，可适应于大型海水淡化场景。

在其中一个实施例中，该风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统还包括整流单元14、蓄电池15和直流控制单元16，风力发电组件通过整流单元14与直流控制单元16电连接，光伏发电组件1与直流控制单元16电连接，蓄电池15与直流控制单元16双向电连接以形成互补供电模式，光伏发电组件1和风力发电组件均通过直流控制单元16与电解水制氢单元17电连接以提供制氢过程所需电能。在本实施例中，整流单元14、蓄电池15、直流控制单元16和电解水制氢单元17构成了制氢系统。整流单元14接受风力发电组件送来的无规则的交流电能，经过整流单元14整流后变为直流电，送至直流控制单元16；而光伏发电组件1产生的是直流电，则直接送至直流控制单元16，将两路来电合并经过直流控制单元16调配处理，配送至电解水制氢单元17，保证其正常工作，多余的电能储存在蓄电池15中。另外，当直流控制单元16供电不足时，则可以利用蓄电池15中储存的电能，实现互补供电模式。

进一步地，太阳能年变化量相对比较平稳，而风能的变化就比较复杂，输出的电能随机性比较强，这就增加系统的复杂性，增加了设计、运行、维护的难度和工作量。因此，合理安排季节性负荷，昼夜负荷，光电和风电的负荷比例，对于发挥这个复杂系统的效能是比较重要的。直流控制单元16它可以根据太阳日照的强弱，和风力大小的负荷变化，不断地对蓄电池15的充放电运行状态进行调整，使蓄电池15充放电能交替稳定进行，从而保证风光互补发电和电解水制氢的稳定运行；直流控制单元16还要防止蓄电池15过充电或过放电，加长蓄电池15的使用寿命；直流控制单元16还要具备高低压电能的报警和断开的能力，还要配备常规的电流，电压指示，稳压输出，按时数计量系统。整个直流控制单元16实现智能化控制，并配备了5G网络系统，配合遥感技术，大数据进行云端服务。

在其中一个实施例中，该风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统还包括变流器19和配电室20，变流器19与蓄电池15电连接，配电室20与变流器19电连接。在本例中，还可以将蓄电池15产生的电能经过变流器19变流为380V(或220V)50HZ的交流电配送至配电室20，供给厂内动力和生活用电。

在其中一个实施例中，风力发电组件为垂直轴涡轮风力发电单元2，光伏发电组件1分别设置于垂直轴涡轮风力发电单元2的顶部和底部(的向阳面)以构成风电和光伏联合发电机构，风电和光伏联合发电机构的电能输出端与电解水制氢单元17电连接以提供制氢过程所需电能。在本例中，垂直轴涡轮风力发电单元2不同于三叶式水平轴风力发电装置，它不设偏航装置，可接受八面来风，风力转换系数可达到0.6～0.7之间。将风力发电组件和光伏发电组件1采用立体布置，减少了占地面积，并降低了整机的重心，提高了结构抗台风的稳定性。该光伏发电机构包括第一光伏发电组件101和第二光伏发电组件102，分别布置于垂直轴涡轮风力发电单元2的顶部和底部以接收阳光，与垂直轴涡轮风力发电单元2形成了风电和光伏联合发电机构，光伏发电可利用阳光进行发电，风力发电机可利用风力进行发电，形成了一种风光联合互补的发电模式，充分利用自然资源，可实现日夜发电，提高整个系统的发电连续性，稳定性和可靠性。

在其中一个实施例中，垂直轴涡轮风力发电单元2包括塔架201、风力发电机静子203、风力发电机转子202、变桨风门205和集风器207，风力发电机静子203安装于塔架201，变桨风门205和集风器207依次安装于风力发电机静子203的外侧，用于收集来风并通入风力发电机转子202进行发电。进一步地，垂直轴涡轮风力发电单元2还包括防雨罩204，防雨罩204设置于风力发电机转子202的顶部，并支撑于(坐落于)塔架201上，避免雨水进入发电机内部，实现发电机防雨。本实施例中的垂直轴涡轮风力发电机构还包括必要的封顶平台206、塔架底层结构209和发电机房208等，其滚轮推力轴承，刹车装置，增速机，发电机，变流组件等均布置在塔架201的最下部发电机房208中，使之整体重心下移，保持着整体运转平稳性，提高抗台风的能力。该风力发电机构通过变桨风门205和集风器207收集来风，通过风力发电机静子203和风力发电机转子202配合利用风力进行发电，采用垂直轴构造结构，减少了占地面积，提高了发电效率。

在其中一个实施例中，该风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统还包括饱和水储罐5、氢气储罐6、氧气储罐18和淡化水储罐10，饱和水储罐5设置于燃氢换热器4与海水蒸发器8之间，用于储存饱和水，氢气储罐6设置于燃氢换热器4与电解水制氢单元17之间，用于储存氢气，淡化水储罐10分别与水加热单元3、燃氢换热器4和冷凝器9连接，用于储存淡化水，氧气储罐18连接于电解水制氢单元17，用于收集电解水的另一产物，即氧气。进一步地，本系统还设置燃料电池7，氢气储罐6内的氢气可用于燃料电池7的工作，而燃料电池7产生的电能可储存在蓄电池15中，保证了蓄电池15的电能充足，以电的形式放出氢气的潜热能量。饱和水储罐5、氢气储罐6、水加热单元3、燃氢换热器4和燃料电池7构成了“饱和水+氢气”的储能系统，也是一种“显热+潜热”的储能系统。

进一步地，该风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统还包括泵站11和海水过滤器12，泵站11通过海水过滤器12与海水蒸发器8连接。在本例中，通过泵站11将海水泵入到系统中，经海水过滤器12过滤掉浮游生物和海蛎子等悬浮物，之后依次通入到海水蒸发器8和冷凝器9中，进行海水淡化。海水过滤器12可定期进行反冲洗，保证其过滤效果。进一步地，冷凝器9配置了抽气器13，使之冷凝器9中的真空度保持稳定，也就保持海水蒸发器8中的压力稳定，温度稳定。海水蒸发器8、冷凝器9、淡化水储罐10、泵站11和海水过滤器12构成了海水淡化系统。

在其中一个实施例中，海水蒸发器8包括筒体813、列管805、汽化腔和气液分离器803，列管805、汽化腔和气液分离器803均设置于筒体813内，列管805间隔设置于汽化腔内部从而实现待淡化的海水与饱和水的换热，列管805的入口与饱和水储罐5连接，列管805的出口与水加热单元3连接，使得列管805中的载体水可以循环使用，汽化腔的入口与海水过滤器12连接，气液分离器803设置于汽化腔的上方，用于分离汽化腔内部的气液混合物。可以理解的是，列管805中的载体水的循环过程为：在水加热单元3中加热，之后进入燃氢换热器4进一步加热至饱和状态，随后通入至蒸发器中与海水换热，消耗显热能量，降温后的载体水重新通入至水加热单元3中，以实现载体水的循环利用。在本例中，海水蒸发器8采用列管式换热器的形式，将饱和水通入到列管805中，将待淡化海水通入到汽化腔中，从而实现饱和水与待淡化海水的换热，待淡化海水中的纯水蒸发汽化，当海水的温度达到一定压力下的饱和温度，海水快速蒸发出含有小水珠的两相蒸汽，由气液分离器803将两相蒸汽进行气液分离，将少量的水珠分离出去，由气液分离器803顶部的淡化蒸气出口804输出的是不含水珠的干蒸气，它是一种淡化蒸气，进入冷凝器9中冷凝成淡化水，完成海水淡化的过程，获得了高品质的含盐量很低的蒸气，以便通入到冷凝器9中进行冷凝。冷凝器9也可以采用列管式换热器，其采用的冷却水可采用海水，冷却效果好，无需引入其他冷却液。应当理解的是，海水蒸发器8也可采用填料8032蒸发器，降膜蒸发器，列管805蒸发器等，本发明不局限于此。鉴于进行海水淡化的特定条件下，只有采用列管805蒸发器比较适用，因为在本发明中列管805内的水为纯水，不会结垢，但海水虽经过过滤，低温蒸发，但久而久之也难免有结垢现象的产生，但这个垢是附着在列管805的外表面，筒体813和封头的内表面上，这样就给定期脱垢提供了一个方便条件，降低了维护费用，延长蒸发器的使用寿命。

另外，海水蒸发器8采用了低温蒸发的形式，使海水蒸发器8中温度低于100℃状态下蒸发，那也就是说，海水蒸发器8中的压力小于大气压，处在真空状态，真空度越高，海水达到蒸发的温度越低，结垢的程度越小，在我们大量的试验数据下，得出的结论，一般来说，在海水蒸发器8中采用的蒸发温度为81℃左右，而此时，海水蒸发器8中压力要维持在50KPa左右，这是比较经济的，因为在海水蒸发器8中保持这个参数，降低了结垢的程度，另外还保持着海水的蒸发效率。更重要的是在这个参数下，海水蒸发器8中蒸发的蒸汽中含水珠比较少，而这些水珠中含有大量的盐，所以水珠越少，蒸汽中含盐量越少。通过气液分离器803将水珠分离出去，能够获得高品质的含盐量很低的蒸气。而且，采用低温蒸发的形式，燃氢换热器4可采用较低的氢气浓度比，本例中的氢气和空气的浓度比采用4％～8％的稀薄氢气燃烧的模式，其远离爆炸极限，更加安全可靠，又能满足水加热到饱和温度的要求。

进一步地，海水蒸发器8还包括蒸发器收敛段801和连接法兰802等，蒸发器收敛段801设置于筒体813的上部，并与气液分离器803连接，用于引导两相蒸汽进入到气液分离器803中。筒体813由右封头807、左封头814、左管板815和右管板810构成，并构建海水进口812、高盐海水排出口811、载热体饱和水进口808、载热体水出口809和各类监测元件等。待淡化海水由海水进口812进入到汽化腔，饱和水由载热体饱和水进口808进入到列管805中，两者进行换热，海水经过换热加热后，产生的两相蒸汽通入到气液分离器803中，余下的高盐海水由高盐海水排出口811排出筒体813，换热后的饱和水降温由饱和状态变为不饱和状态，从载热体水出口809排出。

更进一步地，气液分离器803由支撑板8031和壳体8035组成，在壳体8035上构造有填料入口8033、淡化蒸气出口804和填料出口8036，在支撑板8031上填充填料8032，两相蒸汽由支撑板8031的通孔进入到壳体8035内，通过填料8032气液分离的方式，分离细小的液珠，余下的蒸气由上部的淡化蒸气出口804排出，随后进入到冷凝器9中。填料8032采用鲍尔环堆积层，当两相流汽体进入鲍尔环填料8032区，气流的流动路径是曲折的并且气流会突然加速，形成一个小的离心分离的过程，两相流的水滴被甩在鲍尔环的壁面上形成水膜，这个水膜加厚之后，流入下一个鲍尔环，并和下一个鲍尔环上的水膜合并成更厚的水膜，越到下面的鲍尔环上水膜越厚，到一定程度，依靠重力流回蒸发器的气化腔806中，而由鲍尔环填料8032中流出蒸汽已经不含或含极少量的水珠，以便冷凝器9冷凝。

在其中一个实施例中，燃氢换热器4包括氢气燃烧室402、燃氢载热气体烟道403、换热段404、燃氢载热体排出段405、热水进入段406和饱和水排出段401，热水进入段406与水加热单元3连通，饱和水排出段401与饱和水储罐5连通，氢气燃烧室402与氢气储罐6连通，燃氢载热体排出段405与淡化水储罐10连通；其中，燃氢载热气体烟道403与氢气燃烧室402相连通，燃氢载热气体烟道403通过换热段404与燃氢载热体排出段405相连通；其中，氢气燃烧室402包括氢气燃烧室402外套管和氢气燃烧内管，氢气燃烧室402外套管和氢气燃烧内管之间形成空腔，换热段404和饱和水排出段401均与空腔相连通，热水进入段406通过换热段404与空腔相连通。在本例中，采用燃氢换热器4实现氢气燃烧放出热能，并将热能通过换热的形式传递给热水，使其变为饱和状态。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，包括：风力发电组件、光伏发电组件、电解水制氢单元、水加热单元、燃氢换热器、饱和水储罐、氢气储罐、淡化水储罐、泵站、海水过滤器、海水蒸发器和冷凝器；其中，

所述光伏发电组件和所述风力发电组件均与所述电解水制氢单元电连接，用于将太阳能和风能转化为电能以提供制氢过程所需电能；

所述风力发电组件、所述水加热单元与所述燃氢换热器依次连接，以使所述风力发电组件产生的电能将所述水加热单元中的水加热并通入到所述燃氢换热器的第一换热管道，所述电解水制氢单元与所述燃氢换热器连接，以将制备得到的氢气通入到所述燃氢换热器中燃烧，产生的热能通入到所述燃氢换热器的第二换热管道，其中所述第二换热管道中氢气燃烧产生的热能加热所述第一换热管道中的水以制备得到饱和水；

所述燃氢换热器、所述海水蒸发器和所述冷凝器依次连接，以将饱和水通入到所述海水蒸发器中对待淡化的海水进行换热蒸发，得到的蒸气通过所述冷凝器冷凝生成纯水，以完成海水淡化操作；

所述饱和水储罐设置于所述燃氢换热器与所述海水蒸发器之间，用于储存饱和水，所述氢气储罐设置于所述燃氢换热器与所述电解水制氢单元之间，用于储存氢气，所述淡化水储罐分别与所述水加热单元、所述燃氢换热器和所述冷凝器连接，用于储存淡化水；

所述泵站通过所述海水过滤器与所述海水蒸发器连接；

所述海水蒸发器包括筒体、列管、汽化腔和气液分离器，所述列管、所述汽化腔和所述气液分离器均设置于所述筒体内，所述列管间隔设置于所述汽化腔内部从而实现待淡化的海水与饱和水的换热，所述列管的入口与所述饱和水储罐连接，所述汽化腔的入口与所述海水过滤器连接，所述气液分离器设置于所述汽化腔的上方，用于分离所述汽化腔内部的气液混合物，所述海水蒸发器采用低温蒸发形式，使所述海水蒸发器中温度低于100℃状态下蒸发，所述海水蒸发器中的压力小于大气压，处在真空状态；

所述燃氢换热器包括氢气燃烧室、燃氢载热气体烟道、换热段、燃氢载热体排出段、热水进入段和饱和水排出段，所述热水进入段与所述水加热单元连通，所述饱和水排出段与所述饱和水储罐连通，所述氢气燃烧室与所述氢气储罐连通，所述燃氢载热体排出段与所述淡化水储罐连通；

其中，所述燃氢载热气体烟道与所述氢气燃烧室相连通，所述燃氢载热气体烟道通过所述换热段与所述燃氢载热体排出段相连通；

其中，所述氢气燃烧室包括氢气燃烧室外套管和氢气燃烧内管，所述氢气燃烧室外套管和所述氢气燃烧内管之间形成空腔，所述换热段和所述饱和水排出段均与所述空腔相连通，所述热水进入段通过所述换热段与所述空腔相连通。

2.根据权利要求1所述的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，还包括整流单元、蓄电池和直流控制单元，所述风力发电组件通过所述整流单元与所述直流控制单元电连接，所述光伏发电组件与所述直流控制单元电连接，所述蓄电池与所述直流控制单元双向电连接以形成互补供电模式。

3.根据权利要求2所述的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，还包括变流器和配电室，所述变流器与所述蓄电池电连接，所述配电室与所述变流器电连接。

4.根据权利要求1所述的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，所述风力发电组件为垂直轴涡轮风力发电单元，所述光伏发电组件分别设置于所述垂直轴涡轮风力发电单元的顶部和底部以构成风电和光伏联合发电机构，所述风电和光伏联合发电机构的电能输出端与所述电解水制氢单元电连接以提供制氢过程所需电能。

5.根据权利要求4所述的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，所述垂直轴涡轮风力发电单元包括塔架、风力发电机静子、风力发电机转子、变桨风门和集风器，所述风力发电机静子安装于所述塔架，所述变桨风门和所述集风器依次安装于所述风力发电机静子的外侧，用于收集来风并通入所述风力发电机转子进行发电。

6.根据权利要求5所述的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，所述垂直轴涡轮风力发电单元还包括防雨罩，所述防雨罩设置于所述风力发电机转子的顶部，并支撑于所述塔架上。

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