专利名称：一种风光互补反渗透海水淡化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风光互补反渗透海水淡化装置。
背景技术：
我国有I. 8万公里的海岸线，面积500平方米以上的海岛有6961个，既有海洋捕捞，近海养殖和海洋资源开发基地，又有具有国防战略意义的海军基地和边防哨所。绝大多数海岛淡水资源量稀少，而且常常水质不符合卫生标准；有些海岛根本就没有淡水，海岛驻军只能靠舰艇运送淡水，既费钱又费力，遇到恶劣气候还有缺水之忧，严重影响了国家的海上战略安全，因此必须彻底解决这些岛屿的饮水问题。海水淡化作为一种开源技术，可以增加当地水资源总量，由于海水淡化是以能源换水源，因此能源消耗仍较大。对于没有常规电网的海岛，利用传统的矿物燃料(煤、油)解决海水淡化能源问题，极易导致海岛脆弱生态系统的破坏，且运输和维护成本过高。风能与太阳能在时间和地域上有着很强的互补性，可以弥补单一能源发电造成的不平衡的缺陷，使风、光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，其优点是无污染，无噪音，不产生废弃物，并且可再生。因地制宜地开发海岛地区的风能、太阳能等可再生清洁能源，并以此为动力进行海水淡化，乃是解决沿海及偏远海岛淡水缺乏或供应不足的最佳方案，同时又能推进清洁能源动力的发展，减少生态环境污染，改善这些偏远海岛地区生活条件，具有节省可再生能源和开拓淡水资源的双重意义。中国专利ZL02281876. 6公布了一种太阳能反渗透海水淡化设备，利用太阳能产生的蒸汽直接驱动汽轮泵，以提供反渗透组件的进水流量与压力。该设备占地面积大和投资大，能量利用效率低，只有在太阳光充足时才能运行，实际应用受到限制。中国专利ZL 200920198757. 0公布了一种风光互补的海水淡化装置，包括吸水管、过滤器、海水淡化器、淡水池、出水管和动力设备。该装置没有的智能控制系统，系统自动化程度低；没有海水预处理系统，系统容易堵塞影响制水；没有能量回收装置，系统制水能耗高，实际应用受到限制。
发明内容本实用新型的目的是提供一种风光互补反渗透海水淡化装置，采用风能、太阳能独立发电，无污染，低耗能，低噪音，低成本，运行安全、稳定、高效、可靠，适于偏远海岛、船舶以及缺乏电力供应的家庭使用。为此，本实用新型采用以下技术方案它由风光互补供电系统和反渗透淡化系统组成，所述风光互补供电系统包括风力发电机组、整流器、光伏阵列、风光发电控制器、蓄电池组和逆变器，所述风力发电机组的输出端与整流器连接；整流器与风光发电控制器连接；所述光伏阵列的输出端直接与风光发电控制器连接；风光发电控制器与蓄电池组双向连接，用于向蓄电池组充电和将蓄电池组中的电输出；风光发电控制器与逆变器连接；所述风光发电控制器用于控制风力发电机组和光伏阵列所发的电存入蓄电池组中，以及在风力发电机组所发的电、光伏阵列所发的电和蓄电池组中的电中选择其中一路或几路输送给逆变器；所述的反渗透淡化系统包含智能控制中心、下位数字设备、海水取水泵、海水增压泵、海水高压泵、淡水送水泵，水力澄清池、多介质过滤器、蓄能器、能量回收装置、反渗透膜组器以及压力传感器、流量传感器、液位开关；所述的风光发电控制器与智能控制中心双向数据通讯，智能控制中心与下位数字设备双向数据通讯，逆变器输出端与下位数字设备连接输出动力电源，所述动力设备包括所述海水取水泵、海水增压泵、海水高压泵、淡水送水泵，所述智能控制中心用于对风光发电控制器发送的发电情况信号、和来自下位数字设备中的仪表的信号和动力设备启停的反馈信号进行综合智能判断，通过下位数字设备控制动力设备的运行和停运；海水取水泵的出水口与水力澄清池连接；水力澄清池出水口与海水增压泵进水口连接，所述海水增压泵用于将海水的压力提高至能够满足克服过滤器和管道阻力进入海水高压泵进水口的程度；·海水增压泵的输出端与过滤器连接，所述过滤器用于去除海水中的颗粒物、以免损坏高压泵和反渗透膜组器，去除海水中的胶体，保证反渗透膜组器长期稳定运行；所述过滤器出水口与海水高压泵进水口连接，所述海水高压泵用于将海水的压力提高至在附加从能量回收装置中回收的压力能量后，进入反渗透膜组器膜堆的海水能够克服海水渗透压和管道阻力透过反渗透膜成为淡水的程度；海水高压泵输出端与能量回收装置海水进水端连接；所述能量回收装置用于回收反渗透膜组器排出的高压浓缩海水中的压力能量，能量回收装置高压海水出水端与反渗透膜组器进水端连接；反渗透膜组器高压浓海水出水端与能量回收装置的高压浓海水进水端连接；反渗透膜组器的淡水出水端与淡水送水泵入口连接；蓄能器连接在海水高压泵的出水端口的管路上。在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案所述的能量回收系统由一只四通换向阀、四只单向阀和两只差压缸组成；两只差压缸同轴相对放置，两只差压缸之间设有活塞杆，每只差压缸中分别设置有活塞，所述活塞杆的两端分别与两只差压缸的活塞相对接触，差压缸被所述活塞分为无杆腔和有杆腔，无杆腔为差压缸的海水进、出连接腔，有杆腔为差压缸的浓海水进、出连接腔；其中两只单向阀为能量回收装置的海水吸入阀，它们的出水口分别与两只差压缸的无杆腔连接；另两只单向阀作为能量回收装置的高压出水阀，它们的进水口分别与两只差压缸的无杆腔连接；反渗透膜组器高压浓海水出水端与能量回收装置的四通换向阀高压浓海水进水端相连，四通换向阀的两只浓海水进、出水端口分别与两只差压缸的有杆腔连接。所述蓄能器设有密闭耐压容器，在耐压容器中设有柔性气囊，所述柔性气囊通过管路与海水高压泵的出水端口的管路连接。在水力澄清池与海水增压泵之间、反渗透膜组器与淡水送水泵之间等地方设置中间水箱。[0024]所述反渗透膜组器由多个独立地运行和停运的单元装置组成，使智能控制中心根据风光互补供电系统发电功率大小而控制不同数量的单元装置进行反渗透工作。由于采用本实用新型的技术方案，本实用新型的有益效果是本实用新型采用风光互补供电系统，可以弥补单一能源发电造成的不平衡的缺陷，使风、光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性。本实用新型在风光互补供电系统中设置了蓄电池，一方面可以保证风能、太阳能不足时设备正常运行，水质稳定；另一方面风能、太阳能充足时多余的能量存储到蓄电池中，提高反渗透系统制水量，从而使得整个装置达到最优的适配性。本实用新型的智能控制中心具有连锁保护和自动切换功能，当电压、流量、压力、水箱液位出现异常时，能实行自动连锁、报警、停机。本实用新型的反渗透装置可以分成多个单元装置，使反渗透运行功率自动与风光 互补供电系统发电功率相适应。本实用新型根据光伏太阳能供电的特点，在装置中设置了能量回收装置，一方面回收了浓海水余压能量，大大减低了反渗透系统制水能耗，减少了风光互补发电系统的规模与投资；另一方面，新能源随天气变化较大，输出不稳定，而该能量回收装置对系统的压力、流量适应性较好，既可以简化了反渗透淡化系统的工艺结构，既大幅减少了高压泵等设备投资和能源浪费。本实用新型还设置了蓄能器，所述蓄能器既能够在能量回收装置每次切换工作状态时将系统中的水压能量转变为压缩能储存起来，并在切换后又将压缩能转变为水压能而释放出来，重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，保证整个系统压力正常。
图I为本实用新型的示意图。
具体实施方式
参照附图。本实用新型由风光互补供电系统和反渗透淡化系统组成，所述风光互补供电系统包括风力发电机组100、整流器301、光伏阵列200、风光发电控制器302、蓄电池组303和逆变器304，所述风力发电机组的输出端与整流器连接；整流器与风光发电控制器连接；所述光伏阵列的输出端直接与风光发电控制器连接；风光发电控制器与蓄电池组双向连接，用于向蓄电池组充电和将蓄电池组中的电输出；风光发电控制器与逆变器连接；所述风光发电控制器用于控制风力发电机组和光伏阵列所发的电存入蓄电池组中，以及在风力发电机组所发的电、光伏阵列所发的电和蓄电池组中的电中选择其中一路或几路输送给逆变器。所述的反渗透淡化系统包含智能控制中心305(可采用可编程控制器PLC)、下位数字设备306 (可采用接触器、变频器等)、海水取水泵307、海水增压泵309、海水高压泵311、淡水送水泵313、水力澄清池308、多介质过滤器310、蓄能器312、能量回收装置400、反渗透膜组器以及压力传感器、流量传感器、液位开关。所述的风光发电控制器与智能控制中心双向数据通讯，智能控制中心与下位数字设备双向数据通讯，逆变器输出端与下位数字设备连接输出动力电源，所述动力设备包括所述海水取水泵、海水增压泵、海水高压泵、淡水送水泵，所述智能控制中心用于对风光发电控制器发送的发电情况信号、和来自下位数字设备中的仪表的信号和动力设备启停的反馈信号进行综合智能判断，通过下位数字设备控制海水取水泵、海水增压泵、海水高压泵、淡水送水泵等动力设备的运行和停运，这样通过控制动力设备的启停实现风光发电量和用电量之间的能量平衡。所述下位数字设备包括接触器、变频器等动力输出设备，也包括仪表比如压力传感器、流量传感器、液位开关等。海水取水泵的出水口 I与水力澄清池连接；水力澄清池出水口 2与海水增压泵进水口 3连接，所述海水增压泵用于将海水的压力提高至能够满足克服过滤器和管道阻力进入海水高压泵进水口的程度；海水增压泵的输出端4与过滤器连接，所述过滤器用于去除海水中的颗粒物、以免损坏高压泵和反渗透膜组器，去除海水中的胶体，保证反渗透膜组器长期稳定运行；所述 过滤器可采用多介质过滤器；所述过滤器出水口 5与海水高压泵进水口 6连接，所述海水高压泵用于将海水的压力提高至在附加从能量回收装置中回收的压力能量后，进入反渗透膜组器膜堆的海水能够克服海水渗透压和管道阻力透过反渗透膜成为淡水的程度；海水高压泵输出端7与能量回收装置海水进水端连接；所述能量回收装置用于回收反渗透膜组器8排出的高压浓缩海水中的压力能量，能量回收装置高压海水出水端与反渗透膜组器进水端9连接；反渗透膜组器高压浓海水出水端10与能量回收装置的高压浓海水进水端连接；反渗透膜组器的淡水出水端11与淡水送水泵入口连接；蓄能器连接在高压泵的输出端7管路上。在本实施例中，所述的能量回收系统由一只四通换向阀12、四只单向阀和两只差压缸13、14组成；两只差压缸同轴13、14相对放置，两只差压缸之间设有活塞杆21，每只差压缸中分别设置有活塞133、143，所述活塞杆21的两端分别与两只差压缸的活塞133、143相对接触，差压缸被所述活塞分为无杆腔134、144和有杆腔135、145，无杆腔为差压缸的海水进、出连接腔，有杆腔为差压缸的浓海水进、出连接腔，差压缸的无杆腔吸入低压海水排出高压海水，差压缸的有杆腔吸入高压浓水排出低压浓水。其中两只单向阀15、16作为能量回收装置的海水吸入阀，它们的出水口分别与两只差压缸的无杆腔134、144连接；另两只单向阀17、18作为能量回收装置的高压出水阀，它们的进水口分别与两只差压缸的无杆腔134、144连接；反渗透膜组器高压浓海水出水端10与能量回收装置的四通换向阀高压浓海水进水端19相连，四通换向阀的两只浓海水进、出水端口 20、20’分别与两只差压缸的有杆腔135、145连接。所述能量回收装置也可以采用其它类型的能量回收装置。所述蓄能器设有密闭耐压容器，在耐压容器中设有柔性气囊，所述柔性气囊与海水高压泵的出口管路连接。在水力澄清池与海水增压泵之间、反渗透膜组器与淡水送水泵之间等地方最好有设置中间水箱(图中未显示)。[0049]智能控制中心具有连锁保护和自动切换功能，当电压、流量、压力、水箱液位出现异常时，能实行自动连锁、报警、停机。所述反渗透膜组器可以由多个独立地运行和停运的单元装置组成，使智能控制中心根据风光互补供电系统发电功率大小而控制不同数量的单元装置进行反渗透工作。本实用新型可以广泛应用于沿海居民，渔民，船舶，冷冻船，实验室等领域生活、生产、科研用水及西北地区苦咸水淡化，应用十分广泛，经济效益十分明显。最后，还需要注意的是，以上仅是本实用新型的一个实施例子。显然本实用新型不 限于以上例子，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种风光互补反渗透海水淡化装置，由风光互补供电系统和反渗透淡化系统组成，其特征在于所述风光互补供电系统包括风力发电机组、整流器、光伏阵列、风光发电控制器、蓄电池组和逆变器，所述风力发电机组的输出端与整流器连接；整流器与风光发电控制器连接；所述光伏阵列的输出端直接与风光发电控制器连接；风光发电控制器与蓄电池组双向连接，用于向蓄电池组充电和将蓄电池组中的电输出；风光发电控制器与逆变器连接；所述风光发电控制器用于控制风力发电机组和光伏阵列所发的电存入蓄电池组中，以及在风力发电机组所发的电、光伏阵列所发的电和蓄电池组中的电中选择其中一路或几路输送给逆变器； 所述的反渗透淡化系统包含智能控制中心、下位数字设备、海水取水泵、海水增压泵、海水高压泵、淡水送水泵，水力澄清池、多介质过滤器、蓄能器、能量回收装置、反渗透膜组器以及压力传感器、流量传感器、液位开关； 所述的风光发电控制器与智能控制中心双向数据通讯，智能控制中心与下位数字设备双向数据通讯，逆变器输出端与下位数字设备连接输出动力电源，所述动力设备包括所述海水取水泵、海水增压泵、海水高压泵、淡水送水泵，所述智能控制中心用于对风光发电控制器发送的发电情况信号、和来自下位数字设备中的仪表的信号和动力设备启停的反馈信号进行综合智能判断，通过下位数字设备控制动力设备的运行和停运； 海水取水泵的出水口与水力澄清池连接； 水力澄清池出水口与海水增压泵进水口连接，所述海水增压泵用于将海水的压力提高至能够满足克服过滤器和管道阻力进入海水高压泵进水口的程度； 海水增压泵的输出端与过滤器连接，所述过滤器用于去除海水中的颗粒物、以免损坏高压泵和反渗透膜组器，去除海水中的胶体，保证反渗透膜组器长期稳定运行； 所述过滤器出水口与海水高压泵进水口连接，所述海水高压泵用于将海水的压力提高至在附加从能量回收装置中回收的压力能量后，进入反渗透膜组器膜堆的海水能够克服海水渗透压和管道阻力透过反渗透膜成为淡水的程度； 海水高压泵输出端与能量回收装置海水进水端连接； 所述能量回收装置用于回收反渗透膜组器排出的高压浓缩海水中的压力能量，能量回收装置高压海水出水端与反渗透膜组器进水端连接；反渗透膜组器高压浓海水出水端与能量回收装置的高压浓海水进水端连接；反渗透膜组器的淡水出水端与淡水送水泵入口连接; 蓄能器连接在海水高压泵的出水端口的管路上。
2.如权利要求I所述的一种风光互补反渗透海水淡化装置，其特征在于所述的能量回收系统由一只四通换向阀、四只单向阀和两只差压缸组成； 两只差压缸同轴相对放置，两只差压缸之间设有活塞杆，每只差压缸中分别设置有活塞，所述活塞杆的两端分别与两只差压缸的活塞相对接触，差压缸被所述活塞分为无杆腔和有杆腔，无杆腔为差压缸的海水进、出连接腔，有杆腔为差压缸的浓海水进、出连接腔；其中两只单向阀为能量回收装置的海水吸入阀，它们的出水口分别与两只差压缸的无杆腔连接；另两只单向阀作为能量回收装置的高压出水阀，它们的进水口分别与两只差压缸的无杆腔连接；反渗透膜组器高压浓海水出水端与能量回收装置的四通换向阀高压浓海水进水端相连，四通换向阀的两只浓海水进、出水端口分别与两只差压缸的有杆腔连接。
3.如权利要求I所述的一种风光互补反渗透海水淡化装置，其特征在于所述蓄能器设有密闭耐压容器，在耐压容器中设有柔性气囊，所述柔性气囊通过管路与海水高压泵的出水端口的管路连接。
4.如权利要求I所述的一种风光互补反渗透海水淡化装置，其特征在于在水力澄清池与海水增压泵之间、反渗透膜组器与淡水送水泵之间设置中间水箱。
5.如权利要求I所述的一种风光互补反渗透海水淡化装置，其特征在于所述反渗透膜组器由多个独立地运行和停运的单元装置组成，使智能控制中心根据风光互补供电系统发电功率大小而控制不同数量的单元装置进行反渗透工作。
专利摘要本实用新型提供了一种风光互补反渗透海水淡化装置，由风光互补供电系统和反渗透淡化系统组成，所述风光互补供电系统包括风力发电机组、整流器、光伏阵列、风光发电控制器、蓄电池组和逆变器，所述风力发电机组的输出端与整流器连接；整流器与风光发电控制器连接；所述光伏阵列的输出端直接与风光发电控制器连接；风光发电控制器与蓄电池组双向连接，用于向蓄电池组充电和将蓄电池组中的电输出；风光发电控制器与逆变器连接；所述风光发电控制器用于控制风力发电机组和光伏阵列所发的电存入蓄电池组中，以及在风力发电机组所发的电、光伏阵列所发的电和蓄电池组中的电中选择其中一路或几路输送给逆变器。本实用新型采用风能、太阳能独立发电，无污染，低耗能，低噪音，低成本，运行安全、稳定、高效、可靠，适于偏远海岛、船舶以及缺乏电力供应的家庭使用。
文档编号C02F103/08GK202576048SQ201120452138
公开日2012年12月5日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者张希建, 张建中, 唐毅, 杜鹏飞, 赵浩华, 周倪民 申请人:杭州水处理技术研究开发中心有限公司