[发明专利]一种太阳能和海洋温差联合驱动的海水淡化系统

说明书

技术领域

本发明属于中低温热源回收利用领域，涉及一套太阳能和海洋温差联合驱动的海水淡化系统。

背景技术

随着国家经济的飞速发展，国家对能源的需求越来越大，而我国矿物燃料的储备却越来越少，且矿物燃料的燃烧使得环境日益恶化，因此，开发新能源成为我国解决能源危机和实现可持续发展的有效途径。海洋是一个巨大的能源库，蕴藏着多种可再生能源，其中海洋温差储量最大，是国际社会公认的最具开发潜力的能源之一。同时，海水还可以用来进行淡水制备，这为缓解某些沿海地区的淡水资源紧缺问题提供了新思路。

现有技术中，根据所用工质及流程的不同，海洋温差发电的主要方式有三种，即开式循环系统、闭式循环系统及混合式循环系统。

开式循环系统工作时，海洋表层的温海水由温水泵抽到闪蒸器中迅速沸腾蒸发，生成的蒸汽进入汽轮机进行做功，带动同轴连接的发电机进行发电。闪蒸器中剩余的浓海水排放回海洋中。汽轮机排出的废汽进入到冷凝器中，被由冷水泵从深层海水中抽上来的冷海水冷却，重新凝结为液态水，然后排入海洋中或作为淡水收集。在冷凝器中吸热后的冷海水也排放回海洋中。

闭式循环系统工作时，海洋表面的温海水由温水泵抽入到蒸发器中进行放热，然后排放回海洋中。低沸点工质在蒸发器中吸热沸腾，生成高温高压蒸汽，进入到有机透平中进行做功，带动同轴驱动的发电机进行发电。汽轮机排出的废汽进入到冷凝器中，被由冷水泵从深层海水中抽上来的冷海水冷却，然后由循环泵送回到蒸发器中开始下一循环。在冷凝器中吸热后的冷海水排放回海洋中。

混合式海洋温差发电系统综合了开式和闭式循环系统的优点，它以开式循环中闪蒸器产生的水蒸汽作为热源加热闭式循环中的低沸点工质，产生的高温高压工质蒸汽进入有机透平中做功，带动同轴连接的发电机发电。混合式循环系统不仅减小了蒸发器的体积，节省了材料，便于维护，还可收集淡水。

海水淡化技术按分离原理和方法可分为相变法和非相变法，现有技术中常用的海水淡化技术如下。1）太阳能蒸馏法；其是最原始的海水淡化方法，其基本原理是：先利用太阳能的热量加热海水，使海水蒸发，再将水蒸气引出冷凝，即得到淡水。2）低温多效蒸馏法，其基本原理是：低温多效蒸馏装置分为多个温度不同的蒸发器组。海水经泵抽出后，经过预处理，先进入到最低温度组中，液体在蒸发器中流动时部分吸热汽化，其余未汽化且被浓缩的海水进入到下一组较高温度蒸发器中，在新的一组中重复蒸发过程。最终的浓缩海水在温度最高的蒸发器后排放。每一组蒸发器中产生的蒸汽引出后冷凝即得到淡水。3）多级闪蒸法，其基本原理是：海水经过预热后，进入闪蒸室，因为闪蒸室的压力低于将要进入的海水所对应的饱和蒸汽压力，海水进入后即因过热而进行闪蒸，闪蒸出的蒸汽冷凝后即为淡水。4）反渗透法，其是用一种选择透过性膜将一容器分为两半，在膜的两侧同时分别加入淡水和海水，使膜两侧的液体一样高，经一定时间后，会发现海水侧的液面在升高，淡水侧的液面在下降。这是由于水分子透过半透膜向海水侧迁移的结果，这种现象称作渗透。相反，如果向海水侧施加压力并使压力超过海水的渗透压，则海水侧的水分子在压力的作用下，透过半透膜到淡水侧，这个过程叫做反渗透。运用这个原理，把原料海水经过预处理后进入高压泵，经升压后进入反透膜堆，这样就可以进行海水淡化。

但是在大规模海水淡化产业方面，反渗透法将是今后主要的发展方向。但是反渗透法有一个明显的缺点，就是其使用的高压泵需要消耗大量的电能，这势必会增加其生产出淡水的成本。但是现有技术中所述的海洋温差发电，由于海洋温差有限，因此其品位相对较低，无法直接用于对高压泵的驱动，使得两者无法实现结合。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种太阳能和海洋温差联合驱动的海水淡化系统，提高能源利用率，避免能量相互转换的损失，环境友好。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种太阳能和海洋温差联合驱动的海水淡化系统，包括热源循环回路、动力循环回路、冷源循环回路和海水淡化回路；所述的动力循环回路包括利用循环工质做功的有机透平；所述的热源循环回路包括抽取温海水的温水泵，温水泵的输出端通过蒸发器为动力循环回路提供循环工质蒸发的热源；所述的冷源循环回路包括抽取冷海水的冷水泵，冷水泵的输出端通过冷凝器为动力循环回路提供循环工质冷凝的冷源；所述的海水淡化回路为包括高压泵和反渗透装置的反渗透淡化系统；有机透平的动力输出端与高压泵的驱动轴连接；所述的热源循环回路或动力循环回路中设置太阳能集热器；太阳能集热器连接在温水泵与蒸发器之间或连接在蒸发器与有机透平之间。