[發明專利]海洋熱能開式循環聯合深海反滲透海水淡化系統

有效

• 申請號: 201410055991.3
• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103771564A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 陳志強;何宏舟;蔣俊堯;林思洋;張亮
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;C02F1/06;C02F103/08
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌

技術領域

本發明屬于海水淡化技術領域，特別是涉及一種海洋熱能開式循環聯合深海反滲透海水淡化系統。

背景技術

海洋熱能是指海洋表層的溫海水和深層冷海水之間存在著溫差而蘊有的能量。海洋熱能具有能量來源穩定可靠，不受時間和氣候限制，不存在出力不均或間歇性問題等優點，因此海洋熱能不僅可以用于發電，而且也非常適合作為驅動能源，例如為水下運載器提供推進力等。海洋熱能利用的熱循環過程根據所用工質和流程的不同，可分為開式循環和閉式循環，目前開式循環的工作原理是將溫海水導入閃蒸器使其部分蒸發，水蒸氣在汽輪機內進行絕熱膨脹，做完功后引入表面式冷凝器，由冷海水冷卻成冷凝水。因為開式循環的冷凝水是質量很好的淡水，這是寶貴的副產品，為了回收淡水，開式循環必須使用表面式冷凝器。使用表面式冷凝器引起的傳熱溫差使開式循環作有效功的溫度差變小，循環效率降低，同時由于海洋熱能本身的溫差非常小，表面式冷凝器的可用傳熱溫差只有3～4℃，因此表面式冷凝器的傳熱面積將十分巨大，不僅金屬消耗量大造價高，而且給運行維護造成困難。

目前海水淡化方法主要是熱法（多效蒸發、多級閃蒸、壓汽蒸餾）和膜法（反滲透、電滲析）。由于熱法脫鹽是相變過程，一般需要加熱，能耗相對較高，而反滲透法工藝過程簡單，能耗較低，因此近年來反滲透法得到了較快的發展和較廣泛的應用。雖然目前的反滲透裝置應用已逐漸成熟，但仍存在以下幾個不足之處：一是反滲透裝置的進水取自海洋表面的海水，進料海水容易受到污染含有懸浮物、微生物等雜質，不僅要求進行混凝、澄清、過濾、消毒等復雜的預處理工藝，而且很容易造成膜污染，降低膜組件的使用壽命。同時不可忽視的是目前反滲透裝置制取的淡水的出水水質較差，容易達不到飲用水的標準；二是反滲透裝置的水回收率仍然較低，濃鹽水的排放將對海洋生態環境產生難以估量的影響；三是隨著能量回收裝置的迅速發展，反滲透裝置的能耗已經慢慢接近理論最低值，未來的發展空間受到較大的制約，亟需新的反滲透海水淡化技術的出現和發展。

發明內容

????本發明的目的在于提供一種由海洋能驅動的、能耗低、淡水產量大、淡水品質好的海洋熱能開式循環聯合深海反滲透海水淡化系統。

本發明的目的是通過下述的技術方案加以實現的：

本發明是一種海洋熱能開式循環聯合深海反滲透海水淡化系統，它包括閃蒸器、溫海水管道、溫海水泵、汽輪機、增速器、冷淡水泵、深海反滲透裝置、冷淡水管道、混合式冷凝器、淡水出口管道；

所述的閃蒸器的海水入口連接溫海水管道并在溫海水管道上設置溫海水泵，閃蒸器的蒸汽出口通過管道與汽輪機的蒸汽入口連接；所述的汽輪機的一側軸端與溫海水泵同軸連接，汽輪機的另一側軸端通過增速器與冷淡水泵同軸連接，汽輪機的排汽口與混合式冷凝器的進汽口連接；所述的深海反滲透裝置的出水口通過冷淡水管道與混合式冷凝器的噴淋口連接；所述的冷淡水管道上設置冷淡水泵；所述的混合式冷凝器的底部出口連接淡水出口管道。

采用上述方案后，本發明具有以下特點：

一、能耗低。本發明的深海反滲透裝置利用海水的勢能作為驅動能源制取淡水，再利用海洋熱能開式循環過程提供的動力帶動冷淡水泵將淡水抽取到地面上。該深海反滲透裝置只消耗抽取淡水的動力，?與地面上反滲透裝置需要對全部進料海水進行加壓的方式相比，能耗大為降低，是一種新的反滲透海水淡化技術。

二、熱循環效率較高。本發明利用深海反滲透裝置制取的冷淡水作為開式循環的冷卻水可與汽輪機的排汽直接接觸換熱，因此本發明的開式循環可用混合式冷凝器替代常規技術中的表面式冷凝器，?不僅使開式循環作有效功的溫度差變大，提高了熱循環效率，而且混合式冷凝器由于沒有金屬傳熱面、構造簡單，在金屬耗量、制造、投資及運行維護等方面都優于表面式冷凝器。因此本發明的開式循環得到了較大的改進，熱循環效率較高。

三、用能單一方便，運行成本低。本發明中僅有溫海水泵和冷淡水泵消耗動力，而這兩個水泵直接由海洋熱循環過程的汽輪機帶動，不消耗電力或其他能源。由于海洋熱能是穩定可靠、永不枯竭的免費能源，因此本發明具有用能單一方便，運行成本低的特點。

????四、淡水產量大，淡水品質好。本發明的淡水總量分為兩部分：一部分是開式循環所耗蒸汽量冷凝后的淡水量，另一部分是深海反滲透裝置制取的冷淡水量。隨著開式循環的總功率增加，所耗蒸汽量和提供的動力都增加，使得蒸汽冷凝后的淡水量和從深海反滲透裝置抽取的冷淡水量都同時增加，因此總淡水產量將大幅度增加。另外，開式循環的蒸汽冷凝水為高純度淡水，而深海反滲透裝置制取的淡水具有潔凈無菌的特點，因此本發明的淡水品質非常好。