[發明專利]一種利用洋流自主發電淡化海水的裝置及方法

有效

• 申請號: 201811523611.9
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109553167B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 朱紅鈞;戚宇航;趙宏磊;高岳;譚小年;胡潔
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;F03B13/26;C02F103/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種利用洋流自主發電淡化海水的裝置及方法，裝置由海水淡化系統和發電系統兩部分組成。葉輪在洋流的沖擊下旋轉發電，產生的電流由輸電線輸送至陰極電極片和陽極電極片，海水中的Na⁺穿過陽離子分離膜向陰極電極片靠近，海水中的Cl^?穿過陰離子分離膜向陽極電極片靠近，Cl^?和Na⁺匯集后形成濃縮水，通過濃縮水流動槽道排出，流失掉Cl^?和Na⁺的海水成為淡化水通過淡化水流動槽道收集，再依次通過淡化水流動通道、淡化水引流孔和淡化水導流孔，匯集到輸水立管中外輸。本裝置能充分利用洋流能，實現了無能耗的海水淡化，同時有效抑制了套管的渦激振動，延長了裝置的服役壽命。

技術領域

本發明屬于海水淡化技術領域，具體涉及一種利用洋流自主發電淡化海水的裝置及方法。

背景技術

淡水資源緊缺已發展成為一個全球性的問題，我國淡水資源形勢同樣嚴峻，特別是一些海島、苦咸水地區以及內陸西北地區缺水現象極為嚴重。發展海水淡化技術，向海洋要水是解決水資源短缺問題的重要途徑。常用的海水淡化方法包括離子交換膜法、蒸餾法、反滲透法等，其中離子交換膜法應用相對廣泛。但不管是哪一種淡化工藝都需要消耗能源，而我國是一個人口大國，電力消耗增長迅速，且目前的發電方式仍以火力發電為主，能耗過高的同時造成了能源浪費、成本過高、環境污染等問題。因此降低海水淡化能耗，實現工業化量產一直是科研人員關注的重要方向。

我國海洋蘊藏著豐富的礦產，除常規的油氣資源外，還有取之不竭的新能源，如波浪能、潮汐能、風能等，都是可再生的清潔能源。目前，我國海洋新能源開發利用程度仍很局限，而海水淡化身處海洋環境，能否就地取材，利用海洋可再生能源來滿足淡化的能耗需求，是一個潛在的研究方向。

發明內容

本發明所要解決的問題是針對當前背景技術中提出的現狀不足，提出一種高效、無污染的利用洋流自主發電淡化海水的裝置及方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種利用洋流自主發電淡化海水的裝置由海水淡化系統和發電系統兩部分組成。海水淡化系統由一根輸水立管、兩個密封軸承、一根套管和一個海水淡化分離盤組成。發電系統由四個葉輪、四個葉輪軸承、四個L形葉輪支撐架、四對磁極、四組發電線圈及輸電線組成。

輸水立管的上端設母螺紋、下端設公螺紋，輸水立管中部周向等間距布置有四列淡化水導流孔，每列設7個淡化水導流孔。在輸水立管軸向上間隔一根套管高度的距離布置兩個密封軸承，密封軸承為內嵌圓柱滾子的內外圈結構，密封軸承的外圈一端面連接有圓環形限位板，密封軸承的內徑與輸水立管外徑相等，密封軸承的外徑與套管內徑相同。套管卡裝在兩個密封軸承之間，并由圓環形限位板限位。兩個密封軸承將輸水立管與套管之間圍成一個隔絕外界海水的密閉空間。

海水淡化分離盤是一個高度與套管高度相同、寬度小于套管直徑、中部被挖空的殼體結構。海水淡化分離盤與套管焊接在一起，在海水淡化分離盤與套管銜接處的套管壁中部開設淡化水引流孔，使海水淡化分離盤淡化后的海水通過淡化水引流孔流入到套管與輸水立管之間的環形空間。在靠近套管一端的海水淡化分離盤內側壁上安裝有陰極電極片，遠離套管一端的海水淡化分離盤內側壁上安裝有陽極電極片。在陰極電極片和陽極電極片之間的海水淡化分離盤中部交替布置有平行的三個陰離子分離膜和四個陽離子分離膜，陰極電極片、四個陽離子分離膜、三個陰離子分離膜和陽極電極片將海水淡化分離盤內部空間分割成交替的濃縮水流動槽道和淡化水流動槽道。海水淡化分離盤底部靠近輸水立管一側開有海水進口，海水進口與濃縮水流動槽道和淡化水流動槽道連通。海水淡化分離盤的上部分為內、外兩層，內層設淡化水流動通道，連通淡化水流動槽道與套管壁開設的淡化水引流孔；外層設濃縮水流動通道，與濃縮水流動槽道連通。海水淡化分離盤遠離輸水立管一側頂端設有濃縮水排出口，連通濃縮水流動通道。海水淡化分離盤上部內、外兩層的淡化水流動通道和濃縮水流動通道相互獨立，互不干擾。