一种波浪能压缩空气驱动海水淡化系统

1.本发明属于海洋可再生能源开发利用技术领域，具体涉及一种波浪能压缩空气驱动海水淡化系统。


背景技术：

2.淡水资源是人类最为依赖的资源，从基本生存到工业化发展，人类都离不开淡水。但是地球表面由70.8%被海水覆盖，而海水又咸又苦，既不能灌溉，也难以用于工业生产，随着人类技术的发展，人们想到了向海洋要淡水——海水淡化。淡化后的海水具有水质优、水量稳等特点，可有效缓解沿海地区水资源短缺问题。目前，海水淡化已成为我国重点发展产业，但是，海水淡化伴随着巨大的能源消耗。而如何能在大规模海水淡化的同时减少能量资源的消耗，达到环保制淡水我们把目光望向了海洋。
3.海洋蕴含着巨大的能量，如波浪，潮汐，洋流，近海风，海洋热能，盐差能等。波浪能是海洋能中最主要的能源之一，是一种易于直接利用、取之不竭的可再生清洁能源。深入研究开发适合我国海域的波浪能转换装置，对改善我国能源结构具有重要意义。而要实现波浪能的利用首先是解决波浪能的回收和转化问题。将波浪能直接用于压缩空气并直接利用，与传统的波浪能压缩空气发电相比，结构更加简单且效率更高；压缩做功时，波浪能的势能又有一大部分转换为热能，若能够将热能回收利用，能大幅提高波浪能回收效率。而将波浪能回收所获得的压缩空气与压缩热，又为海水淡化创造了条件。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种波浪能压缩空气驱动海水淡化系统，能够实现海水淡化，且淡化效能高，设备运行稳定，安全性高。
5.本发明提供如下技术方案：一种波浪能压缩空气驱动海水淡化系统，包括高压气体储存系统及海水淡化作业系统，所述高压气体储存系统包括依次通过管路连接的一级空气压缩机、一级换热器、二级空气压缩机、二级换热器及高压储气罐；所述海水淡化作业系统包括依次通过管路连接的低压气驱增压泵、过滤器、预过滤水箱、预热换热器、高压气驱增压泵、反渗透膜及淡水箱；所述一级空气压缩机、二级空气压缩机均有波浪能驱动；所述低压气驱增压泵及高压气驱增压泵均通过高压储气罐中的压缩气体进行驱动。
6.进一步的，还包括储热罐，一级换热器与二级换热器之间、二级换热器与储热罐之间、储热罐与预热换热器之间、预热换热器与一级换热器之间依次通过管路连接，组合形成循环换热系统。
7.进一步的，所述高压气驱增压泵与反渗透膜之间的连接管路上设有流量计，用以监测海水流速。
8.进一步的，所述反渗透膜连接有废水箱，用于储存过饱和的废水。
9.进一步的，所述一级换热器及二级换热器内的换热工质为水，循环换热系统中的管路均为绝热水管。
10.通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1）本发明能量转换模式简单，转换效率高，同时装置结构更加简单，且便于维护，整个系统由波浪能驱动而无需再输入其他能量；2）本发明中，通过设置的高压气体储存系统，利用波浪能对空气进行压缩并储存；通过设置的海水淡化作业系统，利用增压驱动的方式，使得海水通过反渗透膜实现淡化处理；通过设置的循环换热系统对经过预热换热器的海水进行预热以提高制取效率；3）本发明中，利用低压压缩空气驱动高压海水通过反渗透膜，压缩空气装置无需配置高压缩比，提高设备的稳定性和安全性，降低设备设计和安装需求，节约成本。
附图说明
11.图1为本发明的系统连接示意图。
12.图中：1、一级空气压缩机；2、一级换热器；3、二级空气压缩机；4、二级换热器；5、高压储气罐；6、储热罐；7、低压气驱增压泵；8、过滤器；9、预过滤水箱；10、预热换热器；11、高压气驱增压泵；12、流量计；13、反渗透膜；14、淡水箱；15、废水箱。
具体实施方式
13.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
14.相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
15.请参阅图1，一种波浪能压缩空气驱动海水淡化系统，包括一级空气压缩机1、二级空气压缩机3、一级换热器2、二级换热器4、高压储气罐5、储热罐6、低压气驱增压泵7、过滤器8、预过滤水箱9、预热换热器10、高压气驱增压泵11、流量计12、反渗透膜13、淡水箱14和废水箱15。
16.具体的，一级空气压缩机1、一级换热器2、二级空气压缩机3、二级换热器4及高压储气罐5依次通过管路连接组成高压气体储存系统。低压气驱增压泵7、过滤器8、预过滤水箱9、预热换热器10、高压气驱增压泵11及反渗透膜13 依次通过管路连接组成海水淡化作业系统；反渗透膜13连接后端连接有淡水箱14及废水箱15。一级换热器2与二级换热器4之间、二级换热器4与储热罐6之间、储热罐6与预热换热器10之间、预热换热器10与一级换热器2之间依次通过管路连接，组合形成循环换热系统。
17.具体的，一级空气压缩机1与二级空气压缩机3由波浪能驱动，两者之间通过管路与一级换热器2连接，二级换热器4的两端分别通过高压气管与二级空气压缩机3、高压储气罐5连接，高压储气罐5通过高压气管将高压空气分别通入低压气驱增压泵7和高压气驱增压泵11，低压气驱增压泵7通过水管将海水加压通过过滤器8，预过滤水箱9储存过滤后的海水，预热换热器10将海水加热后通入高压气驱增压泵11，高压气驱增压泵11将海水进一步增压后通过反渗透膜13，淡水箱14收集反渗透膜13流出的淡水，而废水则流入废水箱15。
18.本实施例系统的工作原理如下：空气经进气口进入一级空气压缩机1后，一级空气压缩机1对空气进行压缩，压缩后的空气升温升压，之后流经一级换热器2与换热工质进行传热，降温后的高压空气流入二级空气压缩机3进一步压缩，压缩后，高温高压空气与二级换热器4换热，冷却后的高压空气进入高压储气罐5进行储存。
19.当进行海水淡化作业时，高压空气从高压储气罐5流出，进入低压气驱增压泵7工作，使得海水被增压流入过滤器8，过滤后的海水流入预过滤水箱9。之后，海水在预热换热器10中与换热工质进行热交换，海水升温后由高压气驱增压泵11驱动，增压至反渗透膜13的工作温度后，海水通过反渗透膜13完成海水淡化工作。高压气驱增压泵11增压比大于低压气驱增压泵7的增压比，同样由高压储气罐5中的压缩空气驱动，流量计12设置在其端用以监测海水淡化速率。
20.一级换热器2及二级换热器4内的换热工质为纯水，冷水在一级换热器2换热升温后流入二级换热器4进一步换热升温呈热水，之后热水流入储热罐6中进行储存，储热罐6外敷绝热材质。当需要热量时，热水从储热罐下6部流出，经预热换热器10左上口流入，充分换热冷却后，冷水由右下部流出，重新进入一级换热器2完成循环。
21.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。