太阳能耦合逆向电渗析发电的电渗析海水淡化系统技术方案

本发明专利技术提供了一种太阳能耦合逆向电渗析发电的电渗析海水淡化系统，包括：电渗析装置，用于将原海水脱盐淡化输出淡水和浓海水；太阳能发电装置，用于将太阳能转换成电能；浓海水储存装置，用于储存所述电渗析装置输出的浓海水；逆向电渗析装置，利用原海水和浓海水的盐度差产生电能，并排出低浓度盐水；若干直流水泵，用于将原海水输送至所述电渗析装置，以及将原海水和浓海水输送至所述逆向电渗析装置；以及电源管理装置，用于将太阳能发电装置或逆向电渗析装置输出的直流电能分配至渗析膜堆和直流水泵。本发明专利技术的系统，能够在电能匮乏的地区也能较好地使用海水淡化系统，以提供生活与生产所需水源。

Electrodialysis desalination system of solar energy coupled reverse electrodialysis power generation

【技术实现步骤摘要】
太阳能耦合逆向电渗析发电的电渗析海水淡化系统
本专利技术涉及电渗析法海水淡化
，具体涉及一种太阳能耦合逆向电渗析发电的电渗析海水淡化系统。
技术介绍
海水淡化是从海水中取得淡水的过程。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、以及碳酸铵离子交换法，目前应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流，其需要大量的电能。而对于偏远地区或者远离陆地的海岛而言，海水淡化过程所需的电能来源受到限制，这使得在偏远地区和海岛上进行海水淡化的梦想难以实现。电渗析技术是指在电场力作用下离子通过选择性离子交换膜的膜分离过程，其核心部分为阴阳离子交换膜，即利用阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过的特性对溶液中离子进行选择性分离的技术。在电场力作用下，溶液中的阴阳离子发生定向迁移，从一部分水体迁移到另一部分水体，从而达到溶液分离、提纯和浓缩的目的。另一方面，盐差能是海洋资源开发过程中重要的组成部分。它是指在海水和淡水之间或海水之间的由于浓度梯度的存在所产生化学电势差能，是以化学能形态存在的海洋能，主要存在于江河与海洋交汇处。盐差能发电主要有渗透压法、蒸汽压法、逆向电渗析法3种。实验证明，从平均功率密度和能量回收角度考虑上述三种方法，逆向电渗析法适合在江河人海口，而渗透压法和蒸汽压法适合盐湖的盐差能发电。随着电渗析技术的成熟运用，催生了逆向电渗析在盐差能发电领域的应用，因此逆向电渗析法是目前盐差能利用中最有希望的技术之一。通常，逆向电渗析系统由阴、阳离子交换膜，阴、阳电极，隔板、外部负载、浓溶液和稀溶液等组成，通过Cl-、Na+在两电板间形成电势差，进而在外部产生电流。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种高效地利用太阳能和淡化过程中产生浓盐水的盐差能进行电渗析法海水淡化的系统，从而在野外或海岛等电能匮乏的地区和场合也能较好地使用以提供生活所需淡水。本专利技术采用了如下技术方案实现上述目的：一种太阳能耦合逆向电渗析发电的电渗析海水淡化系统，包括：电渗析装置，用于将输入的原海水脱盐淡化输出淡水和浓海水；太阳能发电装置，用于将太阳能转换成电能；浓海水储存装置，用于储存所述电渗析装置输出的浓海水，并输出至逆向电渗析装置；逆向电渗析装置，利用输入的原海水和浓海水的盐度差产生电能，并排出低浓度盐水；以及电源管理装置，用于将太阳能发电装置或逆向电渗析装置输出的直流电能分配至所述电渗析装置和逆向电渗析装置中的渗析膜堆和直流水泵；其中，在太阳能发电装置工作时，电源管理装置仅将太阳能发电装置输出的电能作为电渗析装置的驱动电源，并于太阳能发电装置停止工作时将逆向电渗析装置输出的电能作为电渗析装置和自身的驱动电源。进一步的，该系统还包括原海水储存装置和原水泵，所述原水泵用于将原海水抽送至原海水储存装置中储存；所述电源管理装置还用于给原水泵分配电能。进一步的，所述太阳能发电装置包括多块太阳能硅板，所述多块太阳能硅板分为独立的分别对应渗析膜堆和不同直流水泵的若干组。进一步的，所述独立的每组太阳能硅板包括至少一块主用板和相应的备用板，以及电能监测模块，所述电能监测模块用于当主用板的电能输出低于预设值时，将所述备用板接入相应回路。进一步的，所述直流水泵配置有稳压电路模块。进一步的，所述浓海水储存装置和原海水储存装置内配置有与相应直流泵联锁的高低液位开关。进一步的，该系统一体式集成设置。本专利技术的有益效果如下：1)本专利技术的系统，通过太阳能发电+电渗析+逆向电渗析组合工艺可获得淡化水，同时又能资源化利用浓海水中的盐差能，可实现24h连续制备淡化水，进一步提高了太阳能电渗析海水淡化的能效。2)本专利技术的系统进行海水淡化处理无需逆变系统，大大降低了系统成本，同时能够做到小型化，使之能够适用于野外或电能匮乏的地区，满足一定量的淡水需求。3)通过本系统处理之后排放的浓海水盐分进一步降低，大大减轻了排海过程中对周边海洋生态系统的影响。4)使用本专利技术的系统进行海水淡化处理，兼具经济效益和社会效益，尤其适用于野外、海岛或电能匮乏的偏远地区，具有研究和推广价值。附图说明图1为本专利技术的电渗析海水淡化系统实施例的装置组成和连接关系示意图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术提供了一种太阳能耦合逆向电渗析发电的电渗析海水淡化系统，如图1所示，其包括：用于将输入的原海水脱盐淡化输出淡水和浓海水的电渗析装置，用于将太阳能转换成电能的太阳能发电装置，用于储存所述电渗析装置输出的浓海水，并输出至逆向电渗析装置的浓海水储存装置，利用输入的原海水和浓海水的盐度差产生电能，并排出低浓度盐水的逆向电渗析装置，以及用于将太阳能发电装置或逆向电渗析装置输出的直流电能分配至所述电渗析装置和逆向电渗析装置中的电渗析膜堆/逆向电渗析膜堆和直流水泵的电源管理装置。相关设备之间通过相应的水路管道联通或通过电力线路进行电连接。其中，在太阳能发电装置工作时，电源管理装置仅将太阳能发电装置输出的电能作为电渗析装置的驱动电源，并于太阳能发电装置停止工作时将逆向电渗析装置输出的电能作为电渗析装置中的渗析膜堆和直流水泵，以及自身的直流水泵的驱动电源。采用上述方案，可有效地利用太阳能发电+电渗析+逆向电渗析组合工艺获得淡化水，有效延长了整套装置的运行时间，并降低了对太阳能的依赖，最大限度地提高了系统的运行效能。另一方面，采用太阳能电板/逆向电渗析装置输出的直流电能直接驱动直流水泵的方式，省去了逆变装置和电池，从而大大降低了系统的成本，并在一定程度上提高了系统的可靠性性，使之具有更好的经济性。作为进一步的优选实施方案，本实施例中的系统还包括原海水储存装置和原水泵，原水泵用于将原海水抽送至原海水储存装置中储存；相应的电源管理装置还用于给原水泵分配电能。作为进一步的优选实施方案，本实施例中的太阳能发电装置包括多块太阳能硅板，所述多块太阳能硅板分为独立的分别对应电渗析膜堆、逆向电渗析膜堆以及不同直流水泵的若干组。进一步的，独立的每组太阳能硅板包括至少一块主用板和相应的备用板，以及电能监测模块，电能监测模块用于当主用板的电能输出低于预设值时，将备用板接入相应回路，从而在太阳光照条件不好时维持系统的运行。作为优选实施方案，本实施例中，每个直流水泵均配置有稳压电路模块，从而能够在太阳能电板或逆向电渗析装置有一定波动时保持正常工作。作为进一步的优选实施方案，本实施例中浓海水储存装置和原海水储存装置内配置有与相应直流泵联锁的高低液位开关。作为优选实施方案，本实施例中，该系统一体式集成设置，并配置有相应的外壳体和可移动底座，以便于运输和搬运，使之更加适合野外、海岛等缺乏外部电力供给的场合使用。在一种实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能耦合逆向电渗析发电的电渗析海水淡化系统，其特征在于，包括：/n电渗析装置，用于将输入的原海水脱盐淡化输出淡水和浓海水；/n太阳能发电装置，用于将太阳能转换成电能；/n浓海水储存装置，用于储存所述电渗析装置输出的浓海水，并输出至逆向电渗析装置；/n逆向电渗析装置，利用输入的原海水和浓海水的盐度差产生电能，并排出低浓度盐水；/n以及电源管理装置，用于将太阳能发电装置或逆向电渗析装置输出的直流电能分配至所述电渗析装置和逆向电渗析装置中的渗析膜堆和直流水泵；/n其中，在太阳能发电装置工作时，电源管理装置仅将太阳能发电装置输出的电能作为电渗析装置的驱动电源，并于太阳能发电装置停止工作时将逆向电渗析装置输出的电能作为电渗析装置和自身的驱动电源。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能耦合逆向电渗析发电的电渗析海水淡化系统，其特征在于，包括：
电渗析装置，用于将输入的原海水脱盐淡化输出淡水和浓海水；
太阳能发电装置，用于将太阳能转换成电能；
浓海水储存装置，用于储存所述电渗析装置输出的浓海水，并输出至逆向电渗析装置；
逆向电渗析装置，利用输入的原海水和浓海水的盐度差产生电能，并排出低浓度盐水；
以及电源管理装置，用于将太阳能发电装置或逆向电渗析装置输出的直流电能分配至所述电渗析装置和逆向电渗析装置中的渗析膜堆和直流水泵；
其中，在太阳能发电装置工作时，电源管理装置仅将太阳能发电装置输出的电能作为电渗析装置的驱动电源，并于太阳能发电装置停止工作时将逆向电渗析装置输出的电能作为电渗析装置和自身的驱动电源。


2.如权利要求1所述的太阳能耦合逆向电渗析发电的电渗析海水淡化系统，其特征在于，还包括原海水储存装置和原水泵，所述原水泵用于将原海水抽送至原海水储存装置中储存；所述电源管理装置还用于给原水泵分配电能。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：方毓淳，谈宾宾，黄传敏，马宏国，
申请(专利权)人：杭州上拓环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33