储能式风力/太阳能驱动喷射热泵膜热耦合海水淡化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种储能式风力/太阳能驱动喷射热泵膜热耦合海水淡化系统，涉及利用风力发送机驱动海水淡化技术领域，其包括：风力直驱反渗透单元、海水淡化单元和喷射单元，海水淡化单元包括回热器、加热器、闪蒸器、淡水冷凝器、一级淡水箱和二级淡水箱，其中，一级淡水箱用于存储经过反渗透单元处理过的淡水，回热器用于初步加热反渗透单元排出的海水；加热器用于进一步加热从回热器排出的海水；闪蒸器用于闪蒸加热器排出的海水以产生水蒸气，该水蒸气的一部分热量由回热器回收，另一部分热量用于加热海水，用于加热海水的该部分水蒸气经过淡水冷凝器被冷凝成液态水进入二级淡水箱被存储。本发明专利技术具有结构简单、节能效果显著、控制方便等优点。便等优点。便等优点。

【技术实现步骤摘要】
储能式风力/太阳能驱动喷射热泵膜热耦合海水淡化系统


[0001]本专利技术涉及利用风力发送机驱动海水淡化
，具体涉及一种储能式风力/太阳能驱动喷射热泵膜热耦合海水淡化系统。

技术介绍

[0002]水是文明衍生的生命源泉，是社会发展的物质基石。然而，随着社会经济的高速发展，水荒蔓延、河湖污染、水生态恶化等问题纷至沓来，水资源已不是一种“取之不尽，用之不竭”的自然资源，淡水资源更是如此。随着社会经济的快速发展，淡水资源短缺已经成为全球性问题，越来越多的国家和地区面临淡水危机。海水淡化是解决淡水资源匮乏问题的重要途径之一，引起了人们的广泛关注。海水淡化技术主要包括反渗透法和蒸馏法。2020年我国风电装机容量约为280GW，占全球容量的38.45％。从2009年到2020年，我国风力发电的年平均增长率为29.3％。更是在2016年到2020年，分别以240.9TWh、304.6TWh、355.3TWh、405.7TWh和466.5TWh的风力发电量位于全球领先地位。随着风电并网容量的不断增大，其存在的波动性和反调峰特性严重阻碍了消纳的进程。大规模的风电外送，以及调峰机组的增加缓解了困境。但这也给电网带来了更多的安全隐患。风力发电大规模发展引起的带了严重的新能源电力消纳问题。
[0003]利用风能作为动力进行海水淡化，可以实现风资源的就地消纳及淡水资源的生产。风力直驱的膜热耦合海水技术是一种将膜法和热法海水淡化技术有机结合的集成技术，同时利用太阳能解决风能的不稳定性和间歇性。通过优化工艺系统和合理配置资源，以降低海水淡化的制水成本，从而得到较高的经济性。膜热耦合法海水淡化技术是目前海水淡化领域最为先进的技术，是未来海水淡化研究的主要方向。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种储能式风力/太阳能驱动喷射热泵膜热耦合海水淡化系统，其利用多种低品位热能争取淡水资源，低品位热能如风能、太阳能等能源，通过风力直驱反渗透单元、海水淡化单元和喷射单元的耦合集成，实现风能源的高效利用、转化及就地消纳。
[0005]为实现上述目的，本专利技术可以采取以下技术方案：
[0006]一种储能式风力/太阳能驱动喷射热泵膜热耦合海水淡化系统，其包括：
[0007]风力直驱反渗透单元，其利用风能抽取海水进入反渗透单元；
[0008]海水淡化单元，其包括回热器、加热器、闪蒸器、淡水冷凝器、一级淡水箱和二级淡水箱，其中，所述一级淡水箱用于存储经过所述反渗透单元处理过的淡水，所述回热器用于初步加热所述反渗透单元排出的海水；所述加热器用于进一步加热从所述回热器排出的海水；所述闪蒸器用于闪蒸所述加热器排出的海水以产生水蒸气，该水蒸气的一部分热量由所述回热器回收，另一部分热量用于加热海水，用于加热海水的该部分水蒸气经过淡水冷凝器被冷凝成液态水进入所述二级淡水箱被存储；以及，
[0009]喷射单元，其设有与所述加热器耦合的冷凝器，所述加热器吸收所述冷凝器产生的热量。
[0010]如上所述的海水淡化系统，进一步地，还包括：余压回收装置，所述余压回收装置设置在所述反渗透单元的下游，用于回收海水的余压。
[0011]如上所述的海水淡化系统，进一步地，所述喷射单元还包括：喷射器、冷凝/蒸发器、集热蒸发器，所述喷射器、所述冷凝器和所述冷凝/蒸发器依次闭环形成第一管道，所述喷射器、所述冷凝器和所述集热蒸发器依次闭环形成第二管道，其中，
[0012]工作介质在所述第一管道中，通过所述冷凝/蒸发器完成低温蒸发过程，形成引射流体；
[0013]工作介质在所述第二管道中，通过所述集热蒸发器完成高温蒸发过程，形成工作流体。
[0014]如上所述的海水淡化系统，进一步地，还包括：增压管道，所述增压管道包括低压膨胀阀、蒸发器、压缩机和所述冷凝/蒸发器，所述低压膨胀阀、所述蒸发器、所述压缩机和所述冷凝/蒸发器依次闭环形成所述增压管道；
[0015]所述第一管道还包括高压膨胀阀，所述高压膨胀阀设置在所述冷凝器与所述冷凝/蒸发器之间，其中，
[0016]所述冷凝器出口的有机工质分成两路，一路经过所述高压膨胀阀降压后进入所述冷凝/蒸发器，在所述冷凝/蒸发器中吸收所述压缩机排出的有机工质的热量完成所述低温蒸发过程；另一路经所述增压泵进入所述集热蒸发器，在所述集热蒸发器中吸收热源热量完成所述高温蒸发过程。
[0017]如上所述的海水淡化系统，进一步地，在所述增压管道的工作介质在所述冷凝/蒸发器中将热量传递给所述第一管道的工作介质完成冷凝过程，然后经过对的低压膨胀阀的降压作用进入所述蒸发器中，工作介质在所述蒸发器中吸收空气中的热量完成蒸发过程，最后进入压缩机完成增压循环。
[0018]如上所述的海水淡化系统，进一步地，所述热源包括工业余热、太阳能、生物质能、地热能或海洋温差能。
[0019]如上所述的海水淡化系统，进一步地，所述余压回收装置回收的海水的余压通过动力输出轴将机械能输出，从而带动压缩机和增压泵。
[0020]如上所述的海水淡化系统，进一步地，所述风力直驱反渗透单元还包括：风轮，所述风轮用于依靠风力产生机械能。
[0021]如上所述的海水淡化系统，进一步地，所述风力直驱反渗透单元还包括：高压泵，所述风轮产生的机械能通过同轴连接驱动所述高压泵抽取海水进入所述反渗透单元。
[0022]如上所述的海水淡化系统，进一步地，所述风力直驱反渗透单元还包括：储能装置，当不进行海水淡化时，所述风轮产生的机械能连接储能装置，所述储能装置用于储存能量。
[0023]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0024]1、本专利技术采用风力直驱高压泵并辅助太阳能进行海水淡化，可以实现对风资源的高效转化与消纳，同时利用太阳能增强系统的稳定性。
[0025]2、本专利技术利用反渗透系统回收的能量与储能装置驱动喷射热泵系统，实现能量的
梯级高效利用。
[0026]3海岛地区淡水需求旺盛，该系统具有良好的适应性。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为储能式风力/太阳能驱动喷射热泵膜热耦合海水淡化系统的结构示意图。
[0029]附图标记：1、风轮；2、高压泵；3、储能装置；4、反渗透单元；5、一级淡水箱；6、余压回收装置；7、动力输出轴；8、回热器；9、加热器；10、闪蒸器；11、淡水冷凝器；12、二级淡水箱；13、冷凝器；14、高压膨胀阀；15、冷凝/蒸发器；16、低压膨胀阀；17、蒸发器；18、压缩机；19、增压泵；20、集热蒸发器；21、喷射器。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能式风力/太阳能驱动喷射热泵膜热耦合海水淡化系统，其特征在于，包括：风力直驱反渗透单元，其利用风能抽取海水进入反渗透单元；海水淡化单元，其包括回热器、加热器、闪蒸器、淡水冷凝器、一级淡水箱和二级淡水箱，其中，所述一级淡水箱用于存储经过所述反渗透单元处理过的淡水，所述回热器用于初步加热所述反渗透单元排出的海水；所述加热器用于进一步加热从所述回热器排出的海水；所述闪蒸器用于闪蒸所述加热器排出的海水以产生水蒸气，该水蒸气的一部分热量由所述回热器回收，另一部分热量用于加热海水，用于加热海水的该部分水蒸气经过淡水冷凝器被冷凝成液态水进入所述二级淡水箱被存储；以及，喷射单元，其设有与所述加热器耦合的冷凝器，所述加热器吸收所述冷凝器产生的热量。2.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，还包括：余压回收装置，所述余压回收装置设置在所述反渗透单元的下游，用于回收海水的余压。3.根据权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，所述喷射单元还包括：喷射器、冷凝/蒸发器、集热蒸发器，所述喷射器、所述冷凝器和所述冷凝/蒸发器依次闭环形成第一管道，所述喷射器、所述冷凝器和所述集热蒸发器依次闭环形成第二管道，其中，工作介质在所述第一管道中，通过所述冷凝/蒸发器完成低温蒸发过程，形成引射流体；工作介质在所述第二管道中，通过所述集热蒸发器完成高温蒸发过程，形成工作流体。4.根据权利要求3所述的海水淡化系统，其特征在于，还包括：增压管道，所述增压管道包括低压膨胀阀、蒸发器、压缩机和所述冷凝/蒸发器，所述低压膨胀阀、所述蒸发器、所述压缩机和所述冷凝/蒸发器依...

【专利技术属性】
技术研发人员：王令宝，郭志鹏，卜宪标，李华山，龚宇烈，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：