CN214299716U - 利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其利用海洋温差能驱动的输送器来提升淡水、且能够连续进行淡水提升,其使得整个装置机械输送稳定、输送效率提高。其包括反渗透海水淡化模块、淡水提升模块,所述反渗透海水淡化模块具体包括第一过滤装置、循环泵、反渗透膜组件、密闭容器,密闭容器内布置有第一过滤装置、循环泵、反渗透组件,第一过滤装置通过外置管路连接至外部的当地海水进口,所述第一过滤装置的出口连接所述循环泵的入口,所述循环泵的出口连接所述反渗透膜组件的入口,所述反渗透膜组件的海水出口通过第二管路连通至外部,所述反渗透膜组件的淡水出口通过第三管路连通至外部的淡水存储箱的入口。
Description
技术领域
本实用新型涉及海水淡化领域的技术领域,具体为利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统。
背景技术
随着全球人口和经济增长,淡水需求不断增长,对淡水供应形成了巨大压力。海水淡化提供了一种可行的解决方案。目前反渗透海水淡化、低温多效蒸馏海水淡化和多级闪蒸海水淡化为三大主流海水淡化技术。反渗透海水淡化由于投资及运行成本较低,装置紧凑、占地较少,操作简单,易于维修而占据海水淡化市场超过三分之二的份额。
反渗透海水淡化技术利用反向渗透原理,将海水压力增大至渗透压以上,使水分子通过反渗透膜并与盐分及杂质分离,从而获得淡水。海水压力即操作压力一般为5.5MPa~7MPa,由高压泵提供,高压泵所消耗的能耗为整个反渗透海水淡化系统的主要能耗。
为了降低高压泵的能耗,压力转换装置得到了广泛应用。压力转换装置可以利用从反渗透组件排出的浓海水所具有的较高压力,为进口海水加压,从而降低高压泵能耗。除此之外,还出现了利用水力静压来提供操作压力的系统结构方案。
然而现有技术再将海底的淡水输送到陆地或平台的过程中,仍需要外部的较大的动力来提供动力传输,其使得淡水提升过程中需要消耗较大的能量,且现有技术不能连续进行淡水提升,故急需研发对应的系统。
发明内容
针对上述问题,本实用新型提供了利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其利用海洋温差能驱动的输送器来提升淡水、且能够连续进行淡水提升,其使得整个装置机械输送稳定、输送效率提高。
利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其特征在于:其包括反渗透海水淡化模块、淡水提升模块,所述反渗透海水淡化模块具体包括第一过滤装置、循环泵、反渗透膜组件、密闭容器,所述密闭容器内布置有第一过滤装置、循环泵、反渗透组件,所述第一过滤装置通过外置管路连接至外部的当地海水进口,所述第一过滤装置的出口连接所述循环泵的入口,所述循环泵的出口连接所述反渗透膜组件的入口,所述反渗透膜组件的海水出口通过第二管路连通至外部,所述反渗透膜组件的淡水出口通过第三管路连通至外部的淡水存储箱的入口;
所述淡水提升模块除去外露管路外置于封闭壳体内布置,所述淡水提升模块具体包括输送泵、若干并联设置的输送器,每个输送器包括壳体、内部活塞、上部淡水入口、上部淡水出口、下部表面海水进口、下部表面海水出口、下部深度海水进口、下部深度海水出口,所述内部活塞将壳体的内腔分隔为上部腔体、下部腔体,所述下部腔体内还设置有蒸发器、冷凝器、工质,所述蒸发器、冷凝器均贴合工质布置,所述下部表面海水进口、下部表面海水出口和蒸发器组合形成连通结构,所述下部深度海水进口、下部深度海水出口和冷凝器组合形成连通结构,每个所述输送器的上部淡水入口、上部淡水出口分别连接有电磁控制阀,所述淡水存储箱的出口连通至所述输送泵的入口,所述输送泵分别通过对应管路连通至每个输送器的上部淡水入口的对应电磁控制阀端,每个所述上部淡水出口的对应电磁阀端分别通过管路接入淡水输送管,所述淡水输送管连通至海平面上的存储箱;
其还包括有垂直向布置的表面海水输送管,所述表面海水输送管分别通过支路接入对应的第一电磁控制三向阀的一端,第二过滤装置布置于反渗透海水淡化模块的对应深度位置,所述第二过滤装置的输出端连接第一电磁控制三向阀的另一端,所述第一电磁控制三向阀的输出端连接至第二电磁控制三相阀的第一端,所述第二电磁控制三向阀的第二端、第三端分别连接至下部表面海水进口、下部深度海水进口,所述下部表面海水出口、下部深度海水出口分别连接至第三电磁控制三向阀的第一端、第二端,所述第三电磁控制三向阀的第三端接入对应的海水出口支管,所述海水出口支管上布置有对应的热源泵,所有的海水出口支管汇总连接至海水出口总管。
其进一步特征在于:
所述反渗透海水淡化模块、淡水提升模块的底部支承于基座,确保整个结构位置稳固可靠;
所述输送器的数量为偶数个,并联的多个输送器处于蒸发—冷凝循环的不同状态,不同时刻始终保持数量恒定的输送器处于充入淡水的冷凝过程,数量恒定的输送器处于排除淡水的蒸发过程;
所述输送器的淡水进出口均配有电磁阀,以控制淡水流向,防止逆流,阀门系统通过中央控制系统保证正确地开合;
所述输送器的内部活塞为工字型,其为下部底面积大于上部底面积的结构,工质蒸发时,活塞下底面所受压力为蒸发压力,而工质上底面的压力则按某一比例增大,通过公式推导,可得出该比例与上下底面积之比有关。所以在相同的提升压力下,工作介质的蒸发压力可以更小,故降低工作介质的充入压力,节省输送器的制造成本;
另一方面,工质蒸发温度降低后,可选工质种类随之增加,输送器设计自由度上升,循环性能有更大的改进空间。使用传统活塞时,在20~35℃、5~7MPa条件下蒸发的候选工质仅有二氧化碳。使用该活塞后,可选工质种类显著增加,使输送器热力循环的性能有更大改进空间。
所述表面海水输送管采取保温措施,将表面海水送至输送器的蒸发器,其通过锚泊系统相对稳定地保持竖直状态;
淡水输送管道沿海床布置和固定;
所述表面海水输送管的入口段布置有第三过滤装置,确保海水的洁净度;
所述反渗透膜组件具体为RO组件。
采用上述系统后,反渗透膜组件产生的暂存在淡水存储箱中的淡水通过输送泵送入相应的输送器中,输送器再将充入的淡水通过淡水输送管送入岸上存储箱,表面海水通过表面海水输送管送入输送器内的蒸发器,表面海水输送管和冷源深度海水通过电磁控制三向阀连接,通过控制电磁控制三向阀的开合,交替地将热源或冷源送入蒸发器或冷凝器,蒸发器和冷凝器的出口管道也通过电磁控制三向阀连接,通过控制其开合,交替地将热源或冷源排出输送器,并联的多个输送器处于蒸发—冷凝循环的不同状态,不同时刻始终保持数量恒定的输送器处于充入淡水过程(冷凝过程),数量恒定的输送器处于排出淡水过程(蒸发过程),输送器的淡水进出口均配有电磁控制阀,以控制淡水流向,防止逆流。阀门系统通过中央控制系统保证正确地开合;其利用海洋温差能驱动的输送器来提升淡水、且能够连续进行淡水提升,其使得整个装置机械输送稳定、输送效率提高。
附图说明
图1为本实用新型的主视图结构示意简图;
图2为本实用新型的输送器的淡水提升过程结构示意图;
图3为本实用新型的输送器的淡水收集过程结构示意图;
图中序号所对应的名称如下:
反渗透海水淡化模块1、淡水提升模块2、第一过滤装置3、循环泵4、反渗透膜组件5、密闭容器6、当地海水进口7、第二管路8、第三管路9、淡水存储箱10、输送泵11、输送器12、壳体13、内部活塞14、上部淡水入口15、上部淡水出口16、下部表面海水进口17、下部表面海水出口18、下部深度海水进口19、下部深度海水出口20、上部腔体21、下部腔体22、蒸发器23、冷凝器24、工质25、电磁阀26、淡水输送管27、存储箱28、表面海水输送管29、第一电磁控制三向阀30、第二电磁控制三相阀31、第三电磁控制三向阀32、海水出口支管33、热源泵34、海水出口总管35、基座36、第三过滤装置37、第二过滤装置38。
具体实施方式
利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,见图1:其包括反渗透海水淡化模块1、淡水提升模块2,反渗透海水淡化模块1具体包括第一过滤装置3、循环泵4、反渗透膜组件5、密闭容器6,密闭容器6内布置有第一过滤装置3、循环泵4、反渗透组件5,第一过滤装置3通过外置管路连接至外部的当地海水进口7,第一过滤装置3的出口连接循环泵4的入口,循环泵4的出口连接反渗透膜组件5的入口,反渗透膜组件5的海水出口通过第二管路8连通至外部,反渗透膜组件5的淡水出口通过第三管路9连通至外部的淡水存储箱10的入口;
淡水提升模块2除去外露管路外置于封闭壳体内布置,淡水提升模块2具体包括输送泵11、若干并联设置的输送器12,每个输送器12包括壳体13、内部活塞14、上部淡水入口15、上部淡水出口16、下部表面海水进口17、下部表面海水出口18、下部深度海水进口19、下部深度海水出口20,内部活塞14将壳体13的内腔分隔为上部腔体21、下部腔体22,下部腔体22内还设置有蒸发器23、冷凝器24、工质25,蒸发器23、冷凝器24均贴合工质25布置,下部表面海水进口17、下部表面海水出口18和蒸发器23组合形成连通结构,下部深度海水进口19、下部深度海水出口20和冷凝器24组合形成连通结构,每个输送器12的上部淡水入口15、上部淡水出口16分别连接有电磁控制阀26,淡水存储箱10的出口连通至输送泵11的入口,输送泵11分别通过对应管路连通至每个输送器12的上部淡水入口15的对应电磁控制阀26端,每个上部淡水出口16的对应电磁阀26端分别通过管路接入淡水输送管27,淡水输送管27连通至海平面上的存储箱28;
其还包括有垂直向布置的表面海水输送管29,表面海水输送管29分别通过支路接入对应的第一电磁控制三向阀30的一端,第二过滤装置38布置于反渗透海水淡化模块1的对应深度位置,第二过滤装置38的输出端连接第一电磁控制三向阀30的另一端,第一电磁控制三向阀30的输出端连接至第二电磁控制三相阀31的第一端,第二电磁控制三向阀31的第二端、第三端分别连接至下部表面海水进口17、下部深度海水进口19,下部表面海水出口18、下部深度海水出口20分别连接至第三电磁控制三向阀32的第一端、第二端,第三电磁控制三向阀32的第三端接入对应的海水出口支管33,海水出口支管33上布置有对应的热源泵34,所有的海水出口支管33汇总连接至海水出口总管35。
反渗透海水淡化模块1、淡水提升模块2的底部支承于基座36,确保整个结构位置稳固可靠;
输送器12的数量为偶数个,并联的多个输送器12处于蒸发—冷凝循环的不同状态,同一时刻始终保持相同数量的输送器12处于充入淡水的冷凝过程,相同数量的输送器12处于排出淡水的蒸发过程;
输送器12的淡水进出口均配有电磁阀,以控制淡水流向,防止逆流,阀门系统通过中央控制系统保证正确地开合;
输送器12的内部活塞为工字型,其为下部底面积大于上部底面积的结构,工质蒸发时,活塞下底面所受压力为蒸发压力,而工质上底面的压力则按某一比例增大,通过公式推导,可得出该比例与上下底面积之比有关。所以在相同的提升压力下,工作介质的蒸发压力可以更小,故降低工作介质的充入压力,节省输送器的制造成本;
另一方面,工质蒸发温度降低后,可选工质种类随之增加,输送器设计自由度上升,循环性能有更大的改进空间。使用传统活塞时,在20~35℃、5~7MPa条件下蒸发的候选工质仅有二氧化碳。使用该活塞后,可选工质种类显著增加,如表1所示。除了表1所列纯工质,由它们按一定比例混合形成的非共沸工质也是一类重要的候选工质。可选工质种类增加,使输送器热力循环的性能有更大改进空间。
表1输送器候选工作流体的热物理性质
具体实施时:表面海水输送管29采取保温措施,将表面海水送至输送器12的蒸发器,其通过锚泊系统相对稳定地保持竖直状态;
淡水输送管27道沿海床布置和固定;
表面海水输送管29的入口段布置有第三过滤装置37,确保海水的洁净度;
反渗透膜组件5具体为RO组件。
其工作原理如下:反渗透膜组件产生的暂存在淡水存储箱中的淡水通过输送泵送入相应的输送器中,输送器再将充入的淡水通过淡水输送管送入岸上存储箱,表面海水通过表面海水输送管送入输送器内的蒸发器,表面海水输送管和冷源深度海水通过电磁控制三向阀连接,通过控制电磁控制三向阀的开合,交替地将热源或冷源送入蒸发器或冷凝器,蒸发器和冷凝器的出口管道也通过电磁控制三向阀连接,通过控制其开合,交替地将热源或冷源排出输送器,并联的多个输送器处于蒸发—冷凝循环的不同状态,不同时刻始终保持数量恒定的输送器处于充入淡水过程(冷凝过程),数量恒定的输送器处于排出淡水过程(蒸发过程),输送器的淡水进出口均配有电磁控制阀,以控制淡水流向,防止逆流。阀门系统通过中央控制系统保证正确地开合;多个输送器并联实现了输送泵的连续稳定工作,提高了其机械效率和使用寿命;同时实现了淡水的稳定输出,增大了系统的生产能力。
对于本领域技术人员而言,显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其特征在于:其包括反渗透海水淡化模块、淡水提升模块,所述反渗透海水淡化模块具体包括第一过滤装置、循环泵、反渗透膜组件、密闭容器,所述密闭容器内布置有第一过滤装置、循环泵、反渗透组件,所述第一过滤装置通过外置管路连接至外部的当地海水进口,所述第一过滤装置的出口连接所述循环泵的入口,所述循环泵的出口连接所述反渗透膜组件的入口,所述反渗透膜组件的海水出口通过第二管路连通至外部,所述反渗透膜组件的淡水出口通过第三管路连通至外部的淡水存储箱的入口;
所述淡水提升模块除去外露管路外置于封闭壳体内布置,所述淡水提升模块具体包括输送泵、若干并联设置的输送器,每个输送器包括壳体、内部活塞、上部淡水入口、上部淡水出口、下部表面海水进口、下部表面海水出口、下部深度海水进口、下部深度海水出口,所述内部活塞将壳体的内腔分隔为上部腔体、下部腔体,所述下部腔体内还设置有蒸发器、冷凝器、工质,所述蒸发器、冷凝器均贴合工质布置,所述下部表面海水进口、下部表面海水出口和蒸发器组合形成连通结构,所述下部深度海水进口、下部深度海水出口和冷凝器组合形成连通结构,每个所述输送器的上部淡水入口、上部淡水出口分别连接有电磁控制阀,所述淡水存储箱的出口连通至所述输送泵的入口,所述输送泵分别通过对应管路连通至每个输送器的上部淡水入口的对应电磁控制阀端,每个所述上部淡水出口的对应电磁阀端分别通过管路接入淡水输送管,所述淡水输送管连通至海平面上的存储箱;
其还包括有垂直向布置的表面海水输送管,所述表面海水输送管分别通过支路接入对应的第一电磁控制三向阀的一端,第二过滤装置布置于反渗透海水淡化模块的对应深度位置,所述第二过滤装置的输出端连接第一电磁控制三向阀的另一端,所述第一电磁控制三向阀的输出端连接至第二电磁控制三相阀的第一端,所述第二电磁控制三向阀的第二端、第三端分别连接至下部表面海水进口、下部深度海水进口,所述下部表面海水出口、下部深度海水出口分别连接至第三电磁控制三向阀的第一端、第二端,所述第三电磁控制三向阀的第三端接入对应的海水出口支管,所述海水出口支管上布置有对应的热源泵,所有的海水出口支管汇总连接至海水出口总管。
2.如权利要求1所述的利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其特征在于:所述反渗透海水淡化模块、淡水提升模块的底部支承于基座。
3.如权利要求1所述的利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其特征在于:所述输送器的数量为偶数个,并联的多个输送器处于蒸发—冷凝循环的不同状态,不同时刻始终保持数量恒定的输送器处于充入淡水的冷凝过程,数量恒定的输送器处于排除淡水的蒸发过程。
4.如权利要求1所述的利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其特征在于:所述输送器的内部活塞为工字型,其为下部底面积大于上部底面积的结构。
5.如权利要求1所述的利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其特征在于:所述表面海水输送管采取保温措施,将表面海水送至输送器的蒸发器,其通过锚泊系统相对稳定地保持竖直状态。
6.如权利要求1所述的利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其特征在于:淡水输送管道沿海床布置和固定。
7.如权利要求1所述的利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其特征在于:所述表面海水输送管的入口段布置有第三过滤装置。
8.如权利要求1所述的利用海洋温差能连续提升淡水的潜水反渗透海水淡化系统,其特征在于:所述反渗透膜组件具体为RO组件。
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