一种水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化系统和方法，包括：收集潮汐的上库，上库通过安装有控制阀的管路与安装在尾水箱中的至少一台水锤泵的动力水管连接，水锤泵的出水管与低压反渗透海水淡化器连接，尾水箱的侧墙靠近底部的位置设置向外海开启的止回阀。本发明专利技术利用水锤泵这种高效率、宽工作域、适应性强的自动泵水设备，产生1.5~2.0MPa的高压水，进行低压反渗透海水淡化。利用水锤泵将潮汐所具有的不稳定低落差水能转化为稳态高压水能，作为低压反渗透海水淡化技术的源动力。本发明专利技术直接将潮汐的低水头能量转化为海水淡化的能量，减少了能量转换环节，提高了能量转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化系统和方法
本专利技术涉及一种水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化系统和方法，是一种利用水锤泵将潮汐能聚集、增压，进行低压反渗透海水淡化的系统和方法，是一种无需燃料和电能的绿色环保海水淡化系统和方法。
技术介绍
早期的传统海水淡化技术，通常使用蒸馏法，使用太阳能、化石能源或电能分离海水中的水和盐分。尽管太阳能蒸馏法十分环保，但效率过低，无法进行工业化生产。而使用化石能源或电能所消耗的能量十分巨大，不但加剧了能源危机，碳排放也增加了全球环境的承载力。海水淡化的反渗透技术改变了传统的海水淡化能源消耗巨大的问题，使能源消耗大幅度降低，但反渗透所需要的压力还是来自于电能，最终还是部分来自于化石能源，对环境还有一定的影响。解决这一问题的根本途径之一是利用现有的储量巨大的海洋清洁能源，如波浪能、潮汐能等，为海水淡化提供驱动水盐分离的源动力。现有的为反渗透海水淡化提供驱动力的方式主要还是通过波能发电或潮汐发电的形式。这种形式通过能量转换，效率受到影响，其系统相对复杂，容易出现故障，影响海水淡化的稳定输出。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化系统和方法。所述的系统和方法利用潮汐的低水头直接驱动不用油、不用电的水锤泵，利用水锤泵所产生的高压为反渗透提供驱动水盐分离的源动力，实现清洁环保的海水淡化。本专利技术的目的是这样实现的：一种水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化系统，包括：收集潮汐的上库，所述上库通过安装有控制阀的管路与安装在尾水箱中的至少一台水锤泵的动力水管连接，所述的水锤泵的出水管与低压反渗透海水淡化器连接，所述的尾水箱的侧墙靠近底部的位置设置向外海开启的止回阀。进一步的，所述的上库的迎潮面向内倾斜0-30度。进一步的，所述的上库至少有一面与潮水接触的侧墙，所述与潮水接触的侧墙上沿竖直方向设置至少两个向库内开启的止回阀。进一步的，所述的上库的顶部高程高于高潮位0.5米，底部高程为低潮位。进一步的，所述的连接上库与水锤泵动力水管的管路为与水锤泵个数相同的直管，所述的控制阀设置在各个直管上。进一步的，所述的连接上库与水锤泵动力水管的管路为一根带有与水锤泵个数相同分支的分支管，所述的控制阀设置在各个分支上。进一步的，所述的尾水箱的顶部高程高于高潮位0.5m，底部高程低于最低潮位0.5~1.0m。进一步的，所述的水锤泵的泄水阀在尾水箱的最低水面以下0.2m。进一步的，所述的低压反渗透海水淡化器的尾水管与尾水箱连接。一种使用上述系统的水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化方法，所述方法的步骤如下：收集潮汐能量的步骤：在涨潮过程中，使海水进入上库，聚集为具有位能的水体，尾水箱的止回阀关闭，阻止海水进入尾水箱，使上库和尾水箱维持较大的水位差；增压的步骤：利用上库中水体的位能通过水锤泵产生带有压力的水体，水锤泵产生的尾水排出在尾水箱中；海水淡化的步骤：利用带有压力的水体，通过海水淡化器进行增压海水淡化；排出尾水的步骤：在落潮过程中，尾水箱的止回阀开启，将尾水箱中的水排入大海。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术利用水锤泵这种高效率、宽工作域、适应性强的自动泵水设备，产生1.5~2.0MPa的高压水，进行低压反渗透海水淡化。利用水锤泵将潮汐所具有的不稳定低落差水能转化为稳态高压水能，作为低压反渗透海水淡化技术的源动力。本专利技术直接将潮汐的低水头能量转化为海水淡化的能量，减少了能量转换环节，提高了能量转换效率。水锤泵是一种成熟的抽水装置，制造简单、使用可靠，制造和使用维护成本很低。本专利技术不使用化石燃料和其他二次能源，是一种清洁环保的海水淡化技术。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的实施例一所述系统的结构立面图；图2是本专利技术的实施例一所述系统的结构平面图；图3是本专利技术的实施例二所述的倾斜侧墙的上库示意图；图4是本专利技术的实施例三所述的安装有两个止回阀的侧墙的上库示意图；图5是本专利技术实施例六所述的分支管的结构示意图。具体实施方式实施例一：本实施例是一种水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化系统，如图1、2所示。本实施例包括：收集潮汐的上库1，所述上库通过安装有控制阀2的管路3与安装在尾水箱4中的至少一台水锤泵5的动力水管501连接，所述的水锤泵的出水管502与低压反渗透海水淡化器6连接，所述的尾水箱的侧墙靠近底部的位置设置向外海开启的止回阀401。所述的上库是一个顶部开口的水池，水平截面形状可以是圆形、矩形或其他形状，如设计初期水平截面尺寸为15m×15m的正方形水池。上库的上口水平高度根据最高潮位（图1中A所示）确定，如果在水池的侧壁上设置带有止回阀的取水口，则水池的上口一般需高于高潮位0.5m，如果侧壁上没有取水口，而是利用水池的上口取水，则上口的水平高度应略低于高潮位。上库的底高程为低潮位，图1中B所示。上库侧壁的迎浪面，即面向潮水的一面为便于潮水爬升，可以设计为倾斜面，如果侧壁上安装了止回阀，则侧壁应当是竖直的。上库的侧壁上设置带有止回阀的取水口可以是一个，也可以是多个带有止回阀的取水口，各个取水口沿竖直方向，间隔0.5~1.0m排列，以对应不同的潮位高度。止回阀可以采用旋启式，向水箱内方向旋转开启，如图1所示。当外海潮位高于上库水位时，两侧的压差推动止回阀开启，水由外海进入上库；当外海潮位低于上库水位时，止回阀处于关闭状态，海水保留在上库内。因此，无论外海潮位如何变化，上库只允许水进入，不容许水流出，其水位也就维持在每个涨潮期的最高潮位或略低于最高潮位，这样，就实现高潮位时的聚能目的。动力水管是连接上库和水锤泵的钢质或铁质管道，它的长度为最大潮差的6~12倍。需要注意的是，动力水管不能采用PE、PVC等其他材质的管道。在动力水管的进口侧，需要安装控制阀，以控制水锤泵的启动和停止。控制阀可以采用采用蝶阀或球阀。当设置多台水锤泵时，上库与水锤泵连接的管路可以设置一条，也可以设置多条。设置一条管路使，可以使用分支管将一条管路分为多条管路与各个水锤泵的动力水管连接。设置多条管路时，将多条管路直接与上库连接。水锤泵是安装在尾水箱内的，可安装多台水锤泵，如安装2台相同的水锤泵，1用1备。水锤泵在上库和尾水箱水位差在0.5~10m的范围内时，均能正常工作，具有较宽的工作域。在出口处可产生并维持稳定的1.5~2.0MPa高压，用于低压反渗透海水淡化。尾水箱也是一个顶部开口的水箱或水池。水箱的水平截面形状可以是圆形、矩形等，如采用水平截面形状为15m长，15m宽的正方形水池。尾水箱的顶高程需高于最高潮位0.5m，尾水箱的底高程低于最低潮位0.5~1.0m，其衡量的标准是需保证水锤泵安装后，泄水阀在水面以下0.2m。尾水箱的排水口安装在一面侧墙上，排水口设置止回阀，向外海方向开启。当外海潮位高于尾水箱的水位时，止回阀在外海水压力的作用下处于关闭状态，水不能进入尾水箱；当外海潮位较低，接近低潮位时，止回阀开启，水由尾水箱进入海域。尾水箱止回阀的配置，保证了该水箱的水，只能流出，不能流入，这样尾水箱的水位，也就是水锤泵泄水阀上侧的水压力，基本保持低潮位。通过上库和尾水箱的止回阀的控制，使上库与尾水箱形成水位差，这个水位差就是驱动水锤泵运行的微水能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化系统，其特征在于，包括：收集潮汐的上库，所述上库通过安装有控制阀的管路与安装在尾水箱中的至少一台水锤泵的动力水管连接，所述的水锤泵的出水管与低压反渗透海水淡化器连接，所述的尾水箱的侧墙靠近底部的位置设置向外海开启的止回阀。

【技术特征摘要】
1.一种水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化系统，其特征在于，包括：收集潮汐的上库，所述上库通过安装有控制阀的管路与安装在尾水箱中的至少一台水锤泵的动力水管连接，所述的水锤泵的出水管与低压反渗透海水淡化器连接，所述的尾水箱的侧墙靠近底部的位置设置向外海开启的止回阀。2.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，所述的上库的迎潮面向内倾斜0-30度。3.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，所述的上库至少有一面与潮水接触的侧墙，所述与潮水接触的侧墙上沿竖直方向设置至少两个向库内开启的止回阀。4.根据权利要求3所述的海水淡化系统，其特征在于，所述的上库的顶部高程高于高潮位0.5米，底部高程为低潮位。5.根据权利要求4所述的海水淡化系统，其特征在于，所述的连接上库与水锤泵动力水管连接的管路为与水锤泵个数相同的直管，所述的控制阀设置在各个直管上。6.根据权利要求4所述的海水淡化系统，其特征在于，所述的连接上库与水锤泵动力水管的管路为一根带有与水锤泵个数...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨开林，刘之平，李甲振，郭新蕾，王涛，付辉，郭永鑫，黄伟，马慧敏，李仟，朱鹤，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11