CN205820944U - 一种利用波浪能的新型海水淡化系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种利用波浪能的新型海水淡化系统，包括波浪能采集装置、液压泵、海水淡化装置和废水后处理装置，波浪能采集装置与液压泵连接，波浪能采集装置和液压泵均布置于近海海床上，波浪能采集装置将波浪能转化为机械能，驱动液压泵泵取海水，通过进水管将海水输送到海水淡化装置，海水淡化装置将海水过滤分离成淡水和浓海水，浓海水经废水后处理装置处理后排入大海。实现零能耗、低排放，形成一个能量循环体系，完成自我供给的高效管理系统。

Description

一种利用波浪能的新型海水淡化系统
技术领域
本实用新型涉及海水淡化设备技术领域，具体涉及一种利用波浪能的新型海水淡化系统。
背景技术
我国被联合国认定为世界上13个最贫水的国家之一。目前我国有300个城市缺水，其中110个城市严重缺水，他们主要分布在华北、东北、西北和沿海地区，水资源已经成为这些地区经济发展的瓶颈，沿海地区生产淡水通常采用传统海水淡化方式，而传统海水淡化技术能耗大、污染严重，难以大规模推广。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种利用波浪能的新型海水淡化系统，实现零能耗、低排放，形成一个能量循环体系，完成自我供给的高效管理系统。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种利用波浪能的新型海水淡化系统，包括波浪能采集装置、液压泵、海水淡化装置和废水后处理装置，波浪能采集装置与液压泵连接，波浪能采集装置和液压泵均布置于近海海床上，波浪能采集装置将波浪能转化为机械能，驱动液压泵泵取海水，通过进水管将海水输送到海水淡化装置，海水淡化装置将海水过滤分离成淡水和浓海水，浓海水经废水后处理装置处理后排入大海。
按照上述技术方案，波浪能采集装置包括能量采集板、底座和换向齿轮箱，能量采集板的下端与底座铰接，能量采集板的下端与换向齿轮箱的输入轴连接，换向齿轮箱的输出轴与液压泵连接。
按照上述技术方案，能量采集板包括浮筒和主挡板，浮筒中空，浮筒与主挡板的上端连接，主挡板的下端与底座铰接，换向齿轮箱设置于主挡板和底座之间，主挡板的下端与换向齿轮箱的输入轴连接。
按照上述技术方案，换向齿轮箱包括一对相对布置的输入锥齿轮和一个输出锥齿轮，输出锥齿轮分别与两个输入锥齿轮啮合，两个输入锥齿轮上均设有同向的单向离合器，两个输入锥齿轮的输入轴均与主动挡板连接，输出锥齿轮的输出轴与液压泵连接。
按照上述技术方案，海水淡化装置包括水塔、预处理装置、压力调节装置和反渗透淡化装置，液压泵通过进水管将海水泵入水塔中，海水从水塔流出后依次经过预处理装置和压力调节装置，输送至反渗透淡化装置，进行海水淡化。
按照上述技术方案，压力调节装置包括高压泵，海水通过高压泵提高压力，达到反渗透淡化装置所需的工作压力。
按照上述技术方案，压力调节装置还包括压差式能量回收装置和增压泵，预处理装置输出的海水一部分通过管道输送至压差式能量回收装置的一个输入口，从压差式能量回收装置的一个输出口通过管道经过增压泵输送至反渗透淡化装置，经过反渗透淡化装置分离出的浓海水为高压浓海水，高压海水通过管道输送至压差式能量回收装置的另一个输入口，从压差式能量回收装置的另一个输出口排出到废水后处理装置。
按照上述技术方案，废水后处理装置包括盐水沉降池和出水管，浓海水通过管道排入盐水沉降池中，经过沉降处理后，通过出水管排入大海中。
按照上述技术方案，废水后处理装置还包括涡轮发电机组，涡轮发电机组设置位置比海水淡化装置的位置地势低，浓海水经过涡轮发电机组后再通入到盐水沉降池中，浓海水从高处往下流，经过涡轮发电机组时，带动涡轮叶片转动，进而驱动发电机发电，发电机再给海水淡化装置供电。
按照上述技术方案，废水后处理装置还包括蓄电池，蓄电池分别与涡轮发电机组和海水淡化装置连接，涡轮发电机组为蓄电池充电，蓄电池反过来为海水淡化装置供电。
本实用新型具有以下有益效果：
1、通过波浪能采集装置和液压泵均布置于近海海床上，采集大海的波浪能为液压泵提供动能，在进行海水淡化的同时进行波浪能的采集，采集的能量反过来又为所述的海水淡化系统提供动能，实现零能耗、低排放，形成一个能量循环体系，完成自我供给的高效管理系统，近海海床上波浪能巨大且连续，且离岸近，缩短了管道布置的长度，减小传输损耗，且海床一般离海面不低于10m的距离，不影响海上交通及人文景观。
2、通过压差式能量回收装置和涡轮发电机组进一步回收一部分势能，进入能量循环体系中，节约能源，提高效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例中利用波浪能的新型海水淡化系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中利用波浪能的新型海水淡化系统的原理流程图；
图3是本实用新型实施例中能量采集板的结构示意图；
图4是本实用新型实施例中换向齿轮箱的结构示意图；
图中，1-能量采集板，2-底座，3-进水管，4-水塔，5-压力调节装置，6-浓海水，7-反渗透淡化装置，8-淡水，9-淡水槽，10-涡轮发电机组，11-出水管，12-第一单向离合器，13-第一锥齿轮，14-第二锥齿轮，15-第二单向离合器，16-第三锥齿轮，17-液压泵，18-盐水沉降池，19-换向齿轮箱，20-预处理装置，21-高压泵，22-开关，23-增压泵，24-压差式能量回收装置，25-第一单向阀，26-第二单向阀，27-蓄电池。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
参照图1～图4所示，本实用新型提供的一种实施例中利用波浪能的新型海水淡化系统，包括波浪能采集装置、液压泵17、海水淡化装置和废水后处理装置，波浪能采集装置与液压泵17连接，波浪能采集装置和液压泵17均布置于近海海床上，波浪能采集装置将波浪能转化为机械能，驱动液压泵17泵取海水，通过进水管3将海水输送到海水淡化装置，海水淡化装置将海水过滤分离成淡水和浓海水，浓海水经废水后处理装置处理后排入大海；通过波浪能采集装置和液压泵17均布置于近海海床上，采集大海的波浪能为液压泵17提供动能，在进行海水淡化的同时进行波浪能的采集，采集的能量反过来又为所述的海水淡化系统提供动能，实现零能耗、低排放，形成一个能量循环体系，完成自我供给的高效管理系统，近海海床上波浪能巨大且连续，且离岸近，缩短了管道布置的长度，减小传输损耗，且海床一般离海面不低于10m的距离，不影响海上交通及人文景观。
进一步地，所述的新型海水淡化系统还包括淡水槽9，海水淡化装置分离出淡水，将淡水排入淡水槽9中。
进一步地，波浪能采集装置和液压泵17布置于近海海面以下20m～30m。
进一步地，波浪能采集装置包括能量采集板1、底座2和换向齿轮箱19，底座2固定在海床上，能量采集板1的下端与底座2铰接，能量采集板1的下端与换向齿轮箱19的输入轴连接，换向齿轮箱19的输出轴与液压泵17连接；能量采集板1随波浪一起往复摆动；换向齿轮箱19将往复摆动转化为单向转动，直接驱动液压泵17，省去了电机，提高了能量利用率且避免了电机管道布置和密封问题。
进一步地，能量采集板1包括浮筒和主挡板，浮筒中空，浮筒用于保证能量采集板1处于一种动态平衡状态，浮筒与主挡板的上端连接，主挡板的下端与底座2铰接，换向齿轮箱19设置于主挡板和底座2之间，主挡板的下端与换向齿轮箱19的输入轴连接。
进一步地，换向齿轮箱19包括一对相对布置的输入锥齿轮和一个输出锥齿轮，输出锥齿轮分别与两个输入锥齿轮啮合，两个输入锥齿轮上均设有同向的单向离合器，两个输入锥齿轮的输入轴均与主动挡板连接，输出锥齿轮的输出轴与液压泵17连接。
进一步地，海水淡化装置包括水塔4、预处理装置20、压力调节装置5和反渗透淡化装置7，液压泵17通过进水管3将海水泵入水塔4中，水塔4用于海水的蓄能和稳压调节，水塔4还起到沉淀杂质的作用，海水从水塔4流出后依次经过预处理装置20和压力调节装置5，输送至反渗透淡化装置7，进行海水淡化；预处理装置20用于对海水过滤，去除海水中的泥沙和藻类等杂质，压力调节装置5将海水调节至反渗透淡化装置7工作所需压力。
进一步地，所述反渗透淡化装置7包括超低压卷式渗透膜，反渗透淡化装置7的前后均设有单向阀，单向阀保证了反渗透淡化装置7所需的工作压力。
进一步地，压力调节装置5包括高压泵21，海水通过高压泵21提高压力，达到反渗透淡化装置7所需的工作压力。
进一步地，压力调节装置5还包括压差式能量回收装置24和增压泵23，预处理装置20输出的海水一部分通过管道输送至压差式能量回收装置24的一个输入口，从压差式能量回收装置24的一个输出口通过管道经过增压泵23输送至反渗透淡化装置7，经过反渗透淡化装置7分离出的浓海水为高压浓海水，高压海水通过管道输送至压差式能量回收装置24的另一个输入口，从压差式能量回收装置24的另一个输出口排出到废水后处理装置；从预处理装置20中输出的一部分原海水通过压差式能量回收装置24与高压浓海水进行能量交换，利用高压浓海水的高压力提高过滤前的海水的压力，通过压差式能量回收装置24能够回收一部分能量，进入能量循环体系中，节约能源，提高效率。
进一步地，废水后处理装置包括盐水沉降池18和出水管11，浓海水通过管道排入盐水沉降池18中，经过沉降处理后，通过出水管11排入大海中。
进一步地，废水后处理装置还包括涡轮发电机组10，涡轮发电机组10设置位置比海水淡化装置的位置地势低，浓海水经过涡轮发电机组10后再通入到盐水沉降池18中，浓海水从高处往下流，经过涡轮发电机组10时，带动涡轮叶片转动，进而驱动发电机发电，发电机再给海水淡化装置供电；通过涡轮发电机组10进一步回收一部分势能，进入能量循环体系中，节约能源，提高效率。
进一步地，废水后处理装置还包括蓄电池27，蓄电池27分别与涡轮发电机组10和海水淡化装置连接，涡轮发电机组10为蓄电池27充电，蓄电池27反过来为海水淡化装置供电。
进一步地，预处理装置20的一部分输出海水通过管道与涡轮发电机组10的输入口连接，预处理装置20和涡轮发电机组10之间的水道上设有开关22。
本实用新型的一个实施例中，本实用新型的工作原理：
如图2所示，海水淡化装置至少包含以下两种工作状况：
工作状况一：当蓄电池27电压过低时，开关22闭合，海水直接通过涡轮发电机组10，给蓄电池27充电，当蓄电池27的电量满足高压泵21与增压泵23的使用时，则开关22断开，关闭此回路。
工作状况二：当蓄电池27电压正常时，开关22断开，大部分低压原海水经过高压泵21增压后经第一单向阀25进入反渗透淡化装置7生产淡水，未渗透的高压浓海水经第二单向阀26流入压差式能量回收装置24，第一单向阀25和第二单向阀26保证了反渗透淡化装置7所需的工作压力；本系统还包括压差式能量回收装置24，压差式能量回收装置24的功能是将排出的高压浓海水的压力传递给原海水，从而减小增压泵23的负载，降低能量的损耗。
废水后处理装置，如图2所示，经过反渗透的浓海水还具有势能，将其通过涡轮发电机组10，浓海水带动涡轮叶片转动，进而驱动发电机，发电机再给海水淡化厂供电，经过涡轮发电机组10的浓海水再进入盐水沉降池18，通过一系列处理工序后排入大海。
如图4所示，换向齿轮箱19包括第一锥齿轮13、第二锥齿轮14、第三锥齿轮16、第一单向离合器12和第二单向离合器15，第一锥齿轮13和第二锥齿轮14布置在能量采集板1的转轴上，之间布置第一单向离合器12和第二单向离合器15，第三锥齿轮16与变速箱相连，当能量采集板1顺时针转动时，第一单向离合器12锁紧，第二单向离合器15打滑，由第一锥齿轮13驱动第三锥齿轮16顺时针方向转动；当能量采集板1逆时针转动时，第二单向离合器15锁紧，第一单向离合器12打滑，由第二锥齿轮14驱动第三锥齿轮16顺时针方向转动；即无论能量采集板1如何摆动，液压泵17的旋转方向始终不变。
综上所述，利用浪涌的能量直接将海水泵至陆基的海水淡化厂，生产淡水的同时可将排出的浓海水用于发电，所述系统具有零能耗、低排放的特点，能完全实现能量的自循环供给，在持续不断生产淡水的同时还能生产电能，在保证工厂电器负载的前提下还能对外输出，具有显著的节能减排和社会经济效益，市场应用前景广阔。
以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用波浪能的新型海水淡化系统，其特征在于，包括波浪能采集装置、液压泵、海水淡化装置和废水后处理装置，波浪能采集装置与液压泵连接，波浪能采集装置和液压泵均布置于近海海床上，波浪能采集装置将波浪能转化为机械能，驱动液压泵泵取海水，通过进水管将海水输送到海水淡化装置，海水淡化装置将海水过滤分离成淡水和浓海水，浓海水经废水后处理装置处理后排入大海。
2.根据权利要求1所述的利用波浪能的新型海水淡化系统，其特征在于，波浪能采集装置包括能量采集板、底座和换向齿轮箱，能量采集板的下端与底座铰接，能量采集板的下端与换向齿轮箱的输入轴连接，换向齿轮箱的输出轴与液压泵连接。
3.根据权利要求2所述的利用波浪能的新型海水淡化系统，其特征在于，能量采集板包括浮筒和主挡板，浮筒中空，浮筒与主挡板的上端连接，主挡板的下端与底座铰接，换向齿轮箱设置于主挡板和底座之间，主挡板的下端与换向齿轮箱的输入轴连接。
4.根据权利要求3所述的利用波浪能的新型海水淡化系统，其特征在于，换向齿轮箱包括一对相对布置的输入锥齿轮和一个输出锥齿轮，输出锥齿轮分别与两个输入锥齿轮啮合，两个输入锥齿轮上均设有同向的单向离合器，两个输入锥齿轮的输入轴均与主动挡板连接，输出锥齿轮的输出轴与液压泵连接。
5.根据权利要求1所述的利用波浪能的新型海水淡化系统，其特征在于，海水淡化装置包括水塔、预处理装置、压力调节装置和反渗透淡化装置，液压泵通过进水管将海水泵入水塔中，海水从水塔流出后依次经过预处理装置和压力调节装置，输送至反渗透淡化装置，进行海水淡化。
6.根据权利要求5所述的利用波浪能的新型海水淡化系统，其特征在于，压力调节装置包括高压泵，海水通过高压泵提高压力，达到反渗透淡化装置所需的工作压力。
7.根据权利要求6所述的利用波浪能的新型海水淡化系统，其特征在于，压力调节装置还包括压差式能量回收装置和增压泵，预处理装置输出的海水一部分通过管道输送至压差式能量回收装置的一个输入口，从压差式能量回收装置的一个输出口通过管道经过增压泵输送至反渗透淡化装置，经过反渗透淡化装置分离出的浓海水为高压浓海水，高压海水通过管道输送至压差式能量回收装置的另一个输入口，从压差式能量回收装置的另一个输出口排出到废水后处理装置。
8.根据权利要求1所述的利用波浪能的新型海水淡化系统，其特征在于，废水后处理装置包括盐水沉降池和出水管，浓海水通过管道排入盐水沉降池中，经过沉降处理后，通过出水管排入大海中。
9.根据权利要求8所述的利用波浪能的新型海水淡化系统，其特征在于，废水后处理装置还包括涡轮发电机组，涡轮发电机组设置位置比海水淡化装置的位置地势低，浓海水经过涡轮发电机组后再通入到盐水沉降池中，浓海水从高处往下流，经过涡轮发电机组时，带动涡轮叶片转动，进而驱动发电机发电，发电机再给海水淡化装置供电。
10.根据权利要求9所述的利用波浪能的新型海水淡化系统，其特征在于，废水后处理装置还包括蓄电池，蓄电池分别与涡轮发电机组和海水淡化装置连接，涡轮发电机组为蓄电池充电，蓄电池反过来为海水淡化装置供电。
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