[发明专利]一种差热式海底营养盐提升装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋技术装备领域，涉及一种差热式海底营养盐提升装置及方法。

背景技术

我国近海海域拥有近150万平方公里的富饶渔场，海洋渔业资源非常丰富。但是近年来，我国近海生态环境急剧恶化，渔业资源严重衰退，一些近海渔场的经济鱼类已基本形成不了鱼讯。因此改善近海生态环境，恢复与拓展海洋渔业资源已经迫在眉睫。人工上升流技术可以通过人工方法形成海底到海面的垂直海水流动。上升流可以把海底丰富的营养盐带入海表透光层，配合二氧化碳发生光合作用，是作为海洋生物食物链底端的浮游植物增产，即可创造优质的渔场生态环境。

人工上升流技术除应用于渔业环境改造外，在河道港口化冰、深海采矿等领域也具有重要实用意义。

现有的人工上升流技术主要有：对海底地形改造形成海底山脉，在海流作用下产生上升流，地形改造方式可能对原有海底生态环境造成较大破坏而且工程实施难度较高；利用水泵抽吸底层海水产生上升流，水泵抽吸方式能耗大且效率低；通过水底注气，气泡上升带动海水涌升产生上升流，注气提升方式需要在海洋中提供外接气源,因而容易增加系统的复杂度和不稳定性。

此外申请号为201210000180.4的发明专利公开了一种利用太阳能和波浪能来提升营养盐的装置，该装置采用一个在波浪作用下可反复压缩的塑料保温水囊来将表层被太阳能加热的热水通过保温导管输送到位于底层的给温装置。据述该装置“呈一个类似于上端口封闭的U型管形状”。工作时，由于该保温水囊的两个腔室在波浪作用下几乎同时处于被压缩状态，相当于同时对U形给温装置两端的保温导管加压，因此很难实现所述工质循环，保温导管内的工质水流动效率不高。而且保温水囊在一个波浪周期中只有在随波上升压缩的过程中才能工作，不能实现连续输液过程。因此该装置能量利用效率不高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种差热式海底营养盐提升装置及其提升方法。

针对上述技术问题，本发明的解决方案是：

一种差热式海底营养盐提升装置，包括集热装置、波能转换装置、工质输送装置、深海给热装置及定位装置，波能转换装置固定在集热装置下部，工质输送装置连通并固定在波能转换装置上，深海给热装置与工质输送装置连通。

所述集热装置包括聚光玻璃罩、内衬陶瓷罩、隔热底盘、浮子；其中聚光玻璃罩和内衬陶瓷罩之间为空气隔热层，内衬陶瓷罩与隔热底盘之间充有水，隔热底盘中央开有孔与波能转换装置固定，隔热底盘两侧开有孔与工质输送装置连通，所述浮子是中空环形结构；聚光玻璃罩、内衬陶瓷罩、隔热底盘、浮子通过螺栓连接；所述聚光玻璃罩外表面镀有增透膜，内衬陶瓷罩外表面覆盖有太阳能吸收涂层，隔热底盘上下表面均涂有隔热保温涂层。

所述波能转换装置包括双作用保温缸筒、活塞、活塞连杆、定位浮子，其中活塞连杆通过万向节与集热装置连接，定位浮子嵌套在双作用保温缸筒下端。

所述工质输送装置，包括一组保温软管，四个单向阀，其中第一单向阀和第二单向阀分别与双作用保温缸筒的上端进出水口连通，第三单向阀和第四单向阀分别与双作用保温缸筒下端进出水口连通，保温软管的总进出水口通过自紧卡箍与集热装置连通。

所述深海给热装置是一种螺旋铜管，螺旋铜管通过可自紧的卡箍与保温软管连接。

进一步说，所述保温软管表面涂有隔热保温涂料，且其长度根据实际需要确定。

利用上述装置提升液体的方法，包括以下步骤：

步骤1、位于海面上的集热装置吸收太阳光能并转化为热能，加热陶瓷罩下部内腔中的水，使其温度升高。

步骤2、集热装置随海面波浪上下浮动，带动波浪能装换装置的活塞在双作用保温缸筒内做活塞运动；活塞运动通过工质输送装置将深海给热装置内完成充分热传递的低温工质水提升回集热装置进行加热；同时迫使集热装置内的高温工质水被输送到深海给热装置，并通过热传递放出热量；从而形成一个连续工作的循环。

步骤3、海洋深层给温装置周围的海水被加热后，密度变小，就会在浮升力作用下自然上升，从而产生上升流。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明热能来自太阳能，机械能来自波浪能，有效节约了能源，并且绿色环保；

本发明能够利用波浪能实现工质的连续输送过程，能量利用效率较高，且安装布放方便。

附图说明

附图1为本发明装置结构示意图。

附图2为集热装置剖视图。