本申请涉及新能源设备领域，尤其涉及一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统。
背景技术
水资源问题是全球性的环境问题，而全球范围内超过97％的水资源为海水等咸水。由于海水淡化能耗低，原水资源丰富，世界各国将海水淡化视为最可行和最经济的淡水获得方式。目前人们开发出来的绿色可持续的海水淡化方式主要是利用太阳能的热量进行蒸馏，然后将蒸馏得到的淡水收集起来。
海水淡化的过程会产生大量的高浓度的浓海水，直接排放浓海水会造成生态环境的破坏，浓海水的后续处理方式一般用于制盐或用于化工生产，因此现有的海水淡化工程一般需要毗邻盐田或化工厂建设，以降低运送成本，但同时也造成了现有的海水淡化设施建设区域受浓海水排放问题限制的技术问题。
技术实现要素：
本申请提供了一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统，用于解决现有的海水淡化设施建设区域受浓海水排放问题限制的技术问题。
本申请提供了一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统，包括：海水淡化装置、盐差发电装置和太阳能收集装置；
所述海水淡化装置从下至上依次包括：海水层、蒸发层和凝结层；
所述凝结层为倒锥形凝结面，所述凝结层的顶点的正下方设置有淡水收集槽；
所述蒸发层设置有吸热材，所述吸热材与所述太阳能收集装置热导通连接，用于加热海水；
所述海水层设置有第一进水口和第一出水口；
所述第一进水口用于导入海水，所述第一出水口与所述盐差发电装置连通。
优选地，所述海水淡化装置还包括：冷却层；
所述冷却层设置于所述凝结层的上方，并与所述凝结层构成一个封闭腔体；
所述冷却层设置有第二进水口和第二出水口，所述第二进水口用于导入海水，所述第二出水口与所述第一进水口连通。
优选地，所述太阳能收集装置具体包括；装置框架、聚焦透镜、定焦点聚光跟踪机构和太阳能传导机构；
所述装置框架用于固定所述定焦点聚光跟踪机构和所述太阳能传导机构；
所述太阳能传导机构的第一端通过锥形底座固定于所述聚焦透镜的聚光焦点位置；
所述太阳能传导机构的第二端与所述吸热材固定连接；
所述太阳能传导机构与所述聚焦透镜一一对应设置；
所述定焦点聚光跟踪机构具体包括：变频调速电机和传动零件，用于调节所述聚焦透镜的角度。
优选地，所述太阳能传导机构具体为导光管；
所述导光管的第一端设置有旋转抛物体尖端，所述旋转抛物体尖端设置有内凹槽，且所述内凹槽的开口朝向所述聚焦透镜；
所述导光管内壁及所述内凹槽的内壁均设置有全反射涂层；
所述导光管的第二端通过高透光玻璃密封，并与设置在所述吸热材中的限位孔配合连接。
优选地，所述定焦点聚光跟踪机构具体还包括：复位弹簧；
所述传动零件具体包括：主动齿轮、从动齿轮、传动极轴和齿条；
所述主动齿轮、所述从动齿轮分别与所述齿条啮合连接；
所述主动齿轮用于与所述变频调速电机联动；
所述从动齿轮通过所述传动极轴与所述聚焦透镜联动；
所述复位弹簧的一端与所述齿条的一端固定连接，所述复位弹簧的另一端与所述装置框架固定连接；
所述主动齿轮为不完全齿轮。
优选地，所述盐差发电装置具体包括：第三进水口、离子渗析层和第三出水口；
所述第三进水口、所述离子渗析层和所述第三出水口依次连接；
所述第三进水口为双管道结构，包括浓溶液通道进水口和淡溶液通道进水口；
所述浓溶液通道进水口与所述第一出水口连通，所述淡溶液通道进水口用于导入淡水或正常浓度的海水；
所述离子渗析层，用于将盐差能转化为电能。
优选地，所述聚焦透镜具体为菲涅尔聚焦透镜。
优选地，所述吸热材具体为具有金属骨架的黑色纤维毯。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
本申请提供了一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统，包括：海水淡化装置、盐差发电装置和太阳能收集装置；所述海水淡化装置从下至上依次包括：海水层、蒸发层和凝结层；所述凝结层为倒锥形凝结面，所述凝结层的顶点的正下方设置有淡水收集槽；所述蒸发层设置有吸热材，所述吸热材与所述太阳能收集装置热导通连接，用于加热海水；所述海水层设置有第一进水口和第一出水口；所述第一进水口用于导入海水，所述第一出水口与所述盐差发电装置连通。
本申请通过将海水淡化后产生的浓海水排入盐差发电装置，通过反电渗析方式将盐差能转化为电能并同时稀释浓海水，使得稀释后的浓海水可以直接排放入海，降低了浓海水排放水环境的破坏程度，同时也解决了因浓海水排放问题导致的海水淡化设施建设区域受限的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请提供的一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统的整体结构示意图；
图2为本申请提供的一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统中的海水淡化装置与盐差发电装置的连接结构及水流方向示意图；
图3为本申请提供的一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统中的太阳能收集装置的结构示意图；
图4为本申请提供的一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统中的太阳能传导机构的结构示意图；
图5为本申请提供的一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统中的传动零件与复位弹簧的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统，用于解决现有的海水淡化设施建设区域受浓海水排放问题限制的技术问题。
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1至图5，本申请实施例提供了一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统，包括：海水淡化装置2、盐差发电装置13和太阳能收集装置；
海水淡化装置2从下至上依次包括：海水层20、蒸发层40和凝结层39；
凝结层39为倒锥形凝结面15，凝结层39的顶点的正下方设置有淡水收集槽；
蒸发层40设置有吸热材，吸热材与太阳能收集装置热导通连接，用于加热海水，其中，吸热材通过设置于海水层的若干根支柱进行固定；
海水层20设置有第一进水口19和第一出水口21；
第一进水口19用于导入海水，第一出水口21与盐差发电装置13连通。
需要说明的是，本实施例的使用方式具体为：首先将正常的海水通过第一进水口19导入海水淡化装置2的海水层20，通过设置在海水层20出的吸热材吸收的太阳能热量对海水进行加热，促进海水蒸发，蒸发后的水蒸气上升到位于海水层20和蒸发层40上层的凝结层39处凝结成小水珠最终汇集到淡水接收槽17处，再排出到淡水收集容器中，完成海水淡化的步骤；
存储在海水层20中的海水因水分不断蒸发变成浓海水，通过将浓海水通过第一出水口21泵入盐差发电装置13，通过盐差发电装置13将盐差能转化为电能，并同时稀释浓海水，使得稀释后的浓海水可以直接排放入海，解决了现有的海水淡化设施需要与盐田或化工厂毗邻建设的技术问题；
具体水流方向如图2所示，其中图2中的p均为水泵。
进一步地，海水淡化装置2还包括：冷却层16；
冷却层16设置于凝结层39的上方，并与凝结层39构成一个封闭腔体；
冷却层16设置有第二进水口1和第二出水口3，第二进水口1用于导入海水，第二出水口3与第一进水口19连通。
需要说明的是，本实施例的冷却层16与凝结层39构成一个封闭的腔体结构，即凝结层39为冷却层16的下底面，通过设置在冷却层16的第二进水口1导入海水，使得海水在凝结层39上方流动，降低凝结层39的热量提高冷凝效率，然后将冷却层16中在从第二出水口3导入海水层20，进行海水淡化步骤，同时，流经冷却层16的海水在吸收凝结层39热量的同时也利用吸收的热量对海水进行预热，进一步提高了海水蒸发的效率。
进一步地，太阳能收集装置具体包括；装置框架6、聚焦透镜5、定焦点聚光跟踪机构和太阳能传导机构4；
装置框架6用于固定定焦点聚光跟踪机构和太阳能传导机构4；
太阳能传导机构4的第一端通过圆锥底座7固定于所述聚焦透镜的聚光焦点位置；
太阳能传导机构4的第二端与吸热材固定连接；
太阳能传导机构4与聚焦透镜5一一对应设置；
定焦点聚光跟踪机构具体包括：变频调速电机9和传动零件，用于调节聚焦透镜5的角度。
需要说明的是，装置框架6用于支撑聚光透镜、变频调速电机9以及其他的传动零件。当太阳升起时启动变频调速电机9，通过传动零件带动聚焦透镜5以每小时15°的角速度旋转，从而到达跟踪太阳的目的
更具体地，本实施例的太阳能跟踪装置采用的是极轴8式跟踪机构，聚光透镜通过u型架48撑起，u型架48固定在极轴8上随极轴8一起转动。u型架48上安装螺母，用来定期调节聚光透镜所对的方位。极轴8通过传动零件配合提供的动力转动，进而带动u型架48摆动。聚焦透镜5的焦点在极轴8的延长线与赤纬旋转轴的交点上，当定焦点聚光跟踪机构跟踪太阳时，可保证焦点在位置不改变。
进一步地，太阳能传导机构4具体为导光管；
导光管的第一端设置有旋转抛物体尖端44，旋转抛物体尖端44设置有内凹槽，且内凹槽的开口朝向聚焦透镜5；
导光管内壁及内凹槽的内壁均设置有全反射涂层；
导光管的第二端通过高透光玻璃密封，并与设置在吸热材中的限位孔41配合连接；
旋转抛物体尖端44的内凹槽的聚光焦点与聚焦透镜5的聚光焦点位置重合。
需要说明的是，本实施例的聚焦透镜5的焦点与旋转抛物体尖端44的内凹槽焦点重合。由抛物线的性质可知，从焦点发射出的发散光经过抛物线反射后会以平行光出射。利用这个性质，将焦点聚在旋转抛物面的焦点上，在聚焦透镜5焦点处的光线经过内凹槽中的旋转抛物面调整后将平行射出，将光线导入导光管，光线经过多次反射后从导光管另一边出射。由导光管另一端的吸热材吸收，从而达到加热的目的。
进一步地，定焦点聚光跟踪机构具体还包括：复位弹簧47；
传动零件具体包括：主动齿轮45、从动齿轮46、传动极轴8和齿条43；
主动齿轮45、从动齿轮46分别与齿条43啮合连接；
主动齿轮45用于与变频调速电机9联动；
从动齿轮46通过传动极轴8与聚焦透镜5联动；
复位弹簧47的一端与齿条43的一端固定连接，复位弹簧47的另一端与装置框架6固定连接；
主动齿轮45为不完全齿轮。
需要说明的是，本实施例利用u型架48和螺母固定住聚焦透镜5，将u型架48与极轴8的一端固定连接，极轴8另一端与设置在装置框架6中的从动齿轮46连接，与变频调速电机9连接的主动齿轮45为半齿形结构(即齿形只覆盖180°)，主动齿轮45通过齿条43带动从动齿轮46转动。另外，在齿条43的一端安装了弹簧，在主动齿轮45转至没有齿啮合的时候，弹簧会拉动齿条43复位，齿条43带动齿轮和极轴8旋转，进一步带动镜框，使之回到原来的位置。在白天跟踪太阳时弹簧蓄力，跟踪太阳完成后，主动齿轮45旋转至无齿啮合的位置，弹簧释放，齿条43受到弹簧拉力，从而回到原来的位置，齿条43的回位带动从动齿轮46和极轴8一起复位。
复位弹簧47使得跟踪系统可以自动复位以收集第二天的太阳能，在本系统中由于装置框架6的存在，若采用旋转360°的复位方式，装置框架6的旋转轨迹与导光管4的固定座会产生干涉，并且旋转360°意味着电机一整天都在带动齿轮做功，因此能耗大，而本发明在无齿啮合状态时电机空转，能耗大大降低。出于这两方面的考虑，本发明采用弹簧复位的方式。
进一步地，盐差发电装置13具体包括：第三进水口、离子渗析层和第三出水口；
第三进水口、离子渗析层和第三出水口依次连接；
第三进水口为双管道结构，包括浓溶液通道进水口14和淡溶液通道进水口10；
浓溶液通道进水口14与第一出水口21连通，淡溶液通道进水口10用于导入淡水或正常浓度的海水；
离子渗析层，用于将盐差能转化为电能。
需要说明的是，盐差发电装置13外壳为长方体。上部分两层由隔板32和隔板33隔开，下部也分两层，通过隔板23和隔板24隔开。中部为由阴阳离子半透膜和阴阳电极组成的离子渗析层，浓海水由浓溶液通道进水口14导入浓溶液层，将普通海水或者江河入海处的河水通过淡溶液通道进水口10和水泵入淡溶液层，浓溶液和淡溶液分别流入多块阳离子半透膜膜和阴离子半透膜膜之间的间隙，通过反电渗析方式进行发电。然后从第三出水口11处排出。盐差发电装置13内的阴极29和阳极31将产生电位差，将阴极29和阳极31通过导线30-a、30-b接入用电器或者蓄电池中，也可以将电流经过整形调整接入市电。
进一步地，聚焦透镜5具体为菲涅尔聚焦透镜。
进一步地，吸热材具体为具有金属骨架的黑色纤维毯。
需要说明的是，本实施例采用具有金属骨架的黑色纤维毯作为太阳能热量的吸收材料，其中，根据纤维毯保热效果好和稀松多孔的特性，增加对湿润液体的毛细作用，金属骨架的作用是促进热传导，从而加快海水的蒸发且具有良好的透气性。
本申请实施例通过将海水淡化后产生的浓海水排入盐差发电装置13，通过反电渗析方式将盐差能转化为电能并同时稀释浓海水，使得稀释后的浓海水可以直接排放入海，降低了浓海水排放水环境的破坏程度，实现了海水淡化与盐差发电的有机结合，实现了浓海水的二级利用，同时也解决了因浓海水排放问题导致的海水淡化设施建设区域受限的技术问题。
以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。