CN103708665B - 可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统。利用风能和太阳等可再生能源解决海水淡化是研究方向，但风能具有明显的波动性和间歇性，因此将风能直接用于海水淡化需要克服一些必要的技术限制。本发明的组成包括：风力发电机（1）、太阳能热发电系统，风力发电机、太阳能热发电系统与风光互补控制器(2)连接构成联合供电装置，所述的供电装置连接余电蓄电池(3)，所述的供电装置连接海水淡化系统、与所述的海水淡化系统连接的制盐系统和矿化设备、所述的供电装置连接民用用电设备(4)。本发明利用可再生能源联合热膜耦合海水淡化系统得到淡化水及制盐提卤。

Description

可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统

技术领域：

本发明涉及一种可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统。

背景技术：

目前海水淡化技术已经比较成熟，但海水淡化属于能耗密集型产业，运行能耗高是阻碍海水淡化产业在我国迅速发展的重要原因之一。目前海水淡化技术主要用电力和蒸汽等常规能源，利用风能和太阳等可再生能源是未来解决海水淡化高能耗的重要手段。但风能具有明显的波动性和间歇性，因此将风能直接用于海水淡化需要克服一些必要的技术限制。由于气象条件原因太阳能光热也会存在供电不足，难以保证稳定可靠供水。

反渗透海水淡化和低温多效蒸发海水淡化是目前世界上主要的海水淡化技术。反渗透海水淡化进水受温度的影响较大，在我国北方冬季低温环境产水量下降较大，影响系统的稳定运行。低温多效蒸发海水淡化装置主要消耗蒸汽，一般采用汽轮机抽汽作为装置的加热热源，但会影响汽轮机的发电效率，降低发电厂整体效率。

常规盐田晒盐效率低，受气候影响较大。热膜耦合海水淡化系统产生我们所需要的淡水的同时，对剩余海水进行了高倍的浓缩，如果直接排放将对周边海域生态环境产生长远影响。利用海水浓缩液进行晒盐可以大大的提高晒盐效率，还可以开展对海水中溴素、氯化钾等化学物质的提取。

对淡水资源短缺地区，尤其是沿海和岛屿地区，电网基础薄弱，同时这些地区一般具有丰富的风能、太阳能资源，将风能、太阳能直接用于海水淡化，一方面可以解决制约经济发展的淡水资源短缺，另一方面可以避免风电、太阳能大规模并网所带来的对电网的冲击。利用浓缩液同时也能生产盐、溴素、氯化钾等附加产品，通过该系统的建立，可实现能源节约与环境友好的可持续发展。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，解决沿海和岛屿地区淡水不足且电网基础薄弱、常规海水淡化能耗高等问题；风电和太阳能单独供电不稳定问题；反渗透海水淡化冬季供水稳定性差等问题；浓盐水排放影响生态环境等问题。实现海水淡化系统的稳定能源的供给，降低海水淡化能耗，优化海水淡化系统，提供生产生活用淡水，利用浓盐水制盐并提卤。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，其组成包括：风力发电机、太阳能热发电系统，所述的风力发电机、所述的太阳能热发电系统与风光互补控制器连接构成联合供电装置，所述的供电装置连接余电蓄电池，所述的供电装置连接海水淡化系统、与所述的海水淡化系统连接的制盐系统和矿化设备、所述的供电装置连接民用用电设备。

所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的太阳能热发电系统包括太阳能接收装置，所述的太阳能接收装置与蒸汽发生器连接，所述的蒸汽发生器与汽轮机连接，汽轮机与发电机连接。

所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的海水淡化系统为膜法海水淡化系统，包括前处理装置，所述的前处理装置与反渗透设备连接，所述的反渗透设备的盐水出水管路连接制盐提卤设备、淡水出水管路连接矿化设备连接，所述的供电装置连接海水淡化系统的用电装置。

所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的海水淡化系统为热法海水淡化系统，利用太阳能光热发电系统中蒸汽推动汽轮机做功后的乏汽作为低温多效蒸发海水淡化系统的热源，将低温多效蒸发器作为汽轮发电机组的凝汽器，其中低温多效蒸发器的加热气入口，连接至汽轮机的乏汽出口；所述的汽轮机的入口连接至所述的低温多效蒸汽发生器的汽侧出口；所述的低温多效蒸汽发生器的水侧入口连接至所述的低温多效蒸发器首效冷凝水出口，构成所述太阳能热发电水循环系统；所述的低温多效蒸发器与冷凝器连接，所述的冷凝器连接原料海水取水系统；所述的热法海水淡化系统中的低温多效蒸发器中的首效蒸发器作为太阳能热发电系统的冷凝器，冷凝水管路连接到太阳能热发电系统中的低温多效发生器的给水口，蒸发冷凝的淡水管路连接到矿化设备。

所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的低温多效蒸发器中海水蒸发后剩余的浓盐水和冷凝器冷却海水管路连接并连接到膜法海水淡化系统的进水口；所述的热法海水淡化系统的低温多效蒸发器的全部进水管及所述的膜法海水淡化系统中的进水管均连接所述的冷凝器的预热管路，所述的冷凝器入口管路连接原料海水取水系统，所述的冷凝器的热源管路连接到所述的低温多效蒸发器的末效蒸发器产生的蒸汽的管路。

所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的低温多效蒸发器和所述的膜法海水淡化系统的产生的淡水管路汇合，汇合后的管路连接进入矿化设备得到合格饮用水。

所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的低温多效蒸发器和膜法海水淡化系统的产生的浓盐水管路汇合，汇合后的管路连接到制盐或提卤设备。

有益效果：

1. 本发明采用“风力发电& 太阳能热发电互补系统+ 反渗透& 低温多效蒸发海水淡化+ 制盐”系统，利用风能和太阳能这些可再生能源进行海水淡化，通过使用风光互补发电系统克服风能和太阳能单独供电受自然环境影响较大的问题，为反渗透海水淡化系统和其他用电设备提供稳定的电能；根据低温多效蒸发海水淡化和膜法海水淡化子系统各自生产出的淡水不同的水质以及不同用水点的水质要求，合理分配处理产品水。低温多效蒸发海水淡化产水供给水质要求相对高的用户，膜法海水淡化产水供给水质要求相对低的用户，同时可以混合后进入矿化设备后得到合格饮用水，在改善水质的同时，也可降低后处理费用。利用热膜耦合海水淡化高倍浓缩的浓盐水制盐可以提高制盐效率，提取溴素和氯化钾等，获取有价值产品的同时消除浓盐水排放对海洋环境造成的影响。

本发明利用太阳能光热发电系统中蒸汽推动汽轮机做功后的乏汽作为低温多效蒸发海水淡化系统的热源，将低温多效蒸发器作为汽轮发电机组的凝汽器，减少发电系统的运行和投资成本，同时降低造水成本；

3. 本发明低温多效装置的浓水和冷凝器冷却海水混合，作为反渗透海水淡化的进水，即MED（多效蒸发）+SWRO（海水反渗透）过程耦合工艺，可以有效保证反渗透海水淡化装置在冬季运行时的产水量要求，同时提高整个海水淡化系统的回收率；

4. 本发明通过利用风能、太阳能这种可再生能源，进行低温多效蒸发反渗透的热膜耦合海水淡化，低温多效蒸发器产生的浓水出口连同至膜法海水淡化子系统中的反渗透设备的浓水出口一同连接至制盐或提卤设备进行制盐、提取溴素和氯化钾等。该系统具有利用效率高，运行能耗低，经济效益高，对环境无影响的优点。

附图说明：

附图1 是本发明的主视图。图中，1 为风力发电机、2 为风光互补控制器、3 为蓄电池、4为生活用电系统、5 为发电机、6 为汽轮机、7 为蒸汽发生器、8 为太阳能热发电子系统、9 为低温多效蒸发器、10 为冷凝器、11 为前处理装置、12 为反渗透设备、13 为制盐或提卤设备、14为矿化设备、15 为产水口、16 为膜法海水淡化系统、17 为原料海水取水系统。

具体实施方式：

实施例1 ：

一种可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，其组成包括：风力发电机1、太阳能热发电系统，所述的风力发电机、所述的太阳能热发电系统与风光互补控制器2 连接构成联合供电装置，所述的供电装置连接余电蓄电池3，所述的供电装置连接海水淡化系统、与所述的海水淡化系统连接的制盐系统和矿化设备、所述的供电装置连接民用用电设备4。

蓄电池的正负极两端分别连接至风光互补控制器，产生的电能若有富裕时可以储存到蓄电池中；电力不足时，也可由蓄电池放电，经风光互补控制器供设备运行。

实施例2 ：

实施例1 所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，太阳能热发电系统8包括太阳能接收装置，所述的太阳能接收装置与蒸汽发生器连接，所述的蒸汽发生器7 与汽轮机连接，汽轮机6 与发电机5 连接。

太阳能发电系统的导热介质的两端分别连接至蒸汽发生器的两端，作为蒸汽发生器的热源。

实施例3 ：

实施例1 所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的海水淡化系统为膜法海水淡化系统，包括前处理装置，所述的前处理装置与反渗透设备连接，所述的反渗透设备的盐水出水管路连接制盐提卤设备、淡水出水管路连接矿化设备连接，所述的供电装置连接海水淡化系统的用电装置。

实施例4 ：

实施例1 所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的海水淡化系统为热法海水淡化系统，其中低温多效蒸发器的加热气入口，连接至汽轮机的乏汽出口；所述的汽轮机的入口连接至所述的低温多效蒸汽发生器的汽侧出口；所述的低温多效蒸汽发生器的水侧入口连接至所述的低温多效蒸发器首效冷凝水出口，构成所述太阳能热发电水循环系统；所述的低温多效蒸发器与冷凝器连接，所述的冷凝器连接原料海水取水系统；所述的热法海水淡化系统中的低温多效蒸发器中的首效蒸发器作为太阳能热发电系统的冷凝器，冷凝水管路连接到太阳能热发电系统中的低温多效发生器的给水口，蒸发冷凝的淡水管路连接到矿化设备。

实施例5 ：

实施例4 所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的低温多效蒸发器中海水蒸发后剩余的浓盐水和冷凝器冷却海水管路连接，并连接到膜法海水淡化系统的进水口，作为膜法海水淡化的部分水源。；所述的热法海水淡化系统的低温多效蒸发器的全部进水管及所述的膜法海水淡化系统中的进水管均连接所述的冷凝器的预热管路，所述的冷凝器入口管路连接原料海水取水系统，所述的冷凝器的热源管路连接到所述的低温多效蒸发器的末效蒸发器产生的蒸汽的管路。

原料海水取水系统的原海水的取水管路连接至冷凝器的水侧进口（作为冷源），经加热后分成两部分，一部分接入低温多效蒸发器的水侧入口，作为热法海水淡化的水源。另一部分接至膜法海水淡化系统的进水口，作为膜法海水淡化的另一部分水源。

实施例6 ：

实施例4 或5 所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的低温多效蒸发器和所述的膜法海水淡化系统的产生的淡水管路汇合，汇合后的管路连接进入矿化设备得到合格饮用水。

低温多效蒸发器中海水蒸发产生的蒸汽连接至冷凝器的汽侧入口，作为冷凝器的热源，冷凝后的水与低温多效蒸发器中冷凝水汇合，一部分供给水质要求较高用户。反渗透产水一部分供给水质要求相对低的用户。低温多效蒸发蒸发器剩余部分产水与膜法海水淡化子系统中的反渗透设备剩余部分产水汇合，经过矿化设备后得到合格饮用水，或直接用作它用。

实施例7 ：

实施例4 或5 所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，所述的低温多效蒸发器和膜法海水淡化系统的产生的浓盐水管路汇合，汇合后的管路连接到制盐或提卤设备。

Claims (4)

1.一种可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，其组成包括：风力发电机、太阳能热发电系统，其特征是：所述的风力发电机、所述的太阳能热发电系统与风光互补控制器连接构成联合供电装置，所述的供电装置连接余电蓄电池，所述的供电装置连接海水淡化系统、与所述的海水淡化系统连接的制盐系统和矿化设备、所述的供电装置连接民用用电设备；

所述的太阳能热发电系统包括太阳能接收装置，所述的太阳能接收装置与蒸汽发生器连接，所述的蒸汽发生器与汽轮机连接，汽轮机与发电机连接；

所述的海水淡化系统为膜法海水淡化系统，包括前处理装置，所述的前处理装置与反渗透设备连接，所述的反渗透设备的盐水出水管路连接制盐提卤设备、淡水出水管路连接矿化设备连接，所述的供电装置连接海水淡化系统的用电装置；

所述的海水淡化系统为热法海水淡化系统，利用太阳能光热发电系统中蒸汽推动汽轮机做功后的乏汽作为低温多效蒸发海水淡化系统的热源，将低温多效蒸发器作为汽轮发电机组的凝汽器，其中低温多效蒸发器的加热气入口，连接至汽轮机的乏汽出口；所述的汽轮机的入口连接至所述的低温多效蒸汽发生器的汽侧出口；所述的低温多效蒸汽发生器的水侧入口连接至所述的低温多效蒸发器首效冷凝水出口，构成所述太阳能热发电水循环系统；所述的低温多效蒸发器与冷凝器连接，所述的冷凝器连接原料海水取水系统；所述的热法海水淡化系统中的低温多效蒸发器中的首效蒸发器作为太阳能热发电系统的冷凝器，冷凝水管路连接到太阳能热发电系统中的低温多效发生器的给水口，蒸发冷凝的淡水管路连接到矿化设备。

2.根据权利要求1所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，其特征是：所述的低温多效蒸发器中海水蒸发后剩余的浓盐水和冷凝器冷却海水管路连接并连接到膜法海水淡化系统的进水口；所述的热法海水淡化系统的低温多效蒸发器的全部进水管及所述的膜法海水淡化系统中的进水管均连接所述的冷凝器的预热管路，所述的冷凝器入口管路连接原料海水取水系统，所述的冷凝器的热源管路连接到所述的低温多效蒸发器的末效蒸发器产生的蒸汽的管路。

3.根据权利要求1或2所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，其特征是：所述的低温多效蒸发器和所述的膜法海水淡化系统的产生的淡水管路汇合，汇合后的管路连接进入矿化设备得到合格饮用水。

4.根据权利要求1 或2 所述的可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统，其特征是：所述的低温多效蒸发器和膜法海水淡化系统的产生的浓盐水管路汇合，汇合后的管路连接到制盐或提卤设备。