一种利用地热资源进行海水淡化处理的系统及其处理工艺的制作方法_3

文档序号:9902618阅读:来源:国知局
相变提升室303和传输栗;循环加热室301与淡水箱61和温差相变提升室303相连通,其腔室内设有与地热取热单元3相连通的地热管道8,用于将循环加热室301内的淡水加热;
[0058]其中的循环冷却室302与原水输送管道7连通,其腔室内设有与温差相变提升室303相连通的冷却管路40,冷却管路40与淡水箱61连通;
[0059]其中的温差相变提升室303包括循环腔室3031和相变驱动缸3032,相变驱动缸3032内设有一活塞3033,活塞3033将相变驱动缸3032分为淡水提升室30321和工质相变室30322,工质相变室30322位于循环腔室3031内,淡水提升室30321上分别设置一与淡水箱61连接的进水口和一与淡水输送管道10相连通的出水口,通过反渗透单元所渗透出来的淡水通过淡水箱61上的进水口进入,通过进水口和出水口上的单向阀100进行开关控制,实现顺序进水和出水。
[0060]其中的传输栗用于将循环加热室301中经加热后的淡水和循环冷却室302中的冷淡水交替传输至循环腔室3031中,使相变驱动缸3032驱动淡水提升。在温度差驱动原水补水方面,通过热循环和地热加热单元对海水进行温度调节,调节到使反渗透膜具有较高脱盐率的温度范围(20°C-3(TC),该温度差驱动原水补水装置可以把具有一定压力的海水补充到利用水柱势能所保持压力(反渗透膜的适宜工作压力5Mpa-7Mpa)的压力环境下进行反渗透海水淡化。
[0061]在淡水提升方面,可以利用循环热水和冷却水交替对工质相变室进行升温和降温,使工质相变室中的物质发生气态与液态之间的转换,推动活塞做功,实现淡水提升室中淡水的提升,实现了热能到水势能的转换。
[0062]具体的温差驱动原理是:通过将热水和冷水交替地输入温差相变提升室当中,使得相变室中的特殊工质(如某特殊工质在450C,6Mpa压力下,可以变成气态,但在20 V,6Mpa下就可以变成液态)交替发生气相和液相的变化对外做功驱动活塞,主要包含两个过程:
[0063]I).工质相变室输入热水时特殊工质变成气态,对外膨胀做功,驱动活塞,同时,进水单向阀关闭,出水单向阀打开,将活塞腔中的水压入另外一个压力环境中,完成补水或者提升工作;
[0064]2).工质相变室输入冷水时特殊工质变成液态,活塞回落,同时,出水单向阀关闭,进水单向阀打开,将另外一侧的的无压或压力较低的水吸入活塞腔中;
[0065]3).重复过程I)、2),不断循环水的压出和吸入过程;实现温差驱动补水或温差驱动淡水提升的持续进行。
[0066]通过获取地热可以将循环热水加热到45°C_65°C,与我国北方的常温海水(低温态:冬季,4.4 °C ;中间态:春秋7 °C-17 °C,高温态:17 °C-26 °C )之间有温度差,该温度差可以通过特殊工质的相变用于对外做功,完成补水或淡水提升工作;
[0067]其中的地热取热单元3如图5所示,包括地热补水井31、地热取热井32、地热源33、地热加热井34、地热补水管道35、地热取热管道36、储热箱37和地热应用用户38,地热加热井34位于地热源33的岩层中,地热补水管道35与地热补水井31连通,通过地热源33中的岩层对进入地热加热井中的原水进行加热,地热补水井31和地热取热井32分别与地热加热井34连通,地热取热管道36的两端分别与地热加热井34、储热箱37连通,地热应用用户38分别与储热箱37连通;循环加热室301和原水温度调节罐21分别与地热取热管道36相连通。本发明优选的地热源33为干热地热岩,地热加热井34水平优选的位于干热地热岩中。
[0068]另外,本发明所提供的原水预处理单元2包括呈上下位置依次串联设置的蓄水调节池21和初步预处理装置22、微滤装置23、超滤装置24、保安过滤器25、重力自流海水输水管道26,蓄水调节池21位于海水取水单元I的下方,其通过原水输送管道7与海水取水单元I连接,蓄水调节池21上还设有加药装置27。原水预处理单元的整体布置是竖向的,可以充分利用自然水柱的压力进行过滤工作,去除海水原水中的细菌、胶体和悬浮物以及不利于反渗透膜工作的自由氯等,该竖向布置的海水预处理系统可以充分利用自然水柱压力进行预处理,减少电力消耗。
[0069]本发明还提供了一种海水淡化处理工艺,将海水通过管道引入原水预处理单元,去除海水中细菌、悬浮物、胶体、自由氯;将处理后的原水引入位于高层建筑和深井下的地下厂房内,原水首先进入原水温度调节罐,并在原水温度调节罐中引入地热热能对进入原水温度调节罐中的原水进行调温处理;调温后的原水再经地下厂房内的温度差驱动原水补水装置和反渗透单元,对原水依次进行补压和反渗透淡化处理,得到淡水和浓盐水;所得淡水经地下厂房内的温度差驱动淡水提升装置由淡水输送管道输出地面,供淡水用户使用,所得浓盐水依靠反渗透单元的余压由浓盐水输送管道输送至地面。其中的海水通过输送管道以重力自流方式流入到竖向布置的原水预处理单元中,海水输送管道可以是管道或隧洞。
[0070]本发明是结合高层建筑和深井利用水柱势能和地热能的海水淡化及综合开发系统集成,某临海城市及该城市相邻内陆城市淡水资源极度匮乏,该港口城市东面濒临某海洋,地面下深度3000-4000米处具备120-160度的地热条件,常温海水(低温态:冬季,4.4°C ;中间态:春秋7°C-17°C,高温态:17°C-26 V ;海水水质较好,适合利用反渗透膜进行反渗透海水淡化。
[0071]比如:该港口城市拟建设日产100万吨淡水的结合高层建筑和深井利用水柱势能和地热能的海水淡化及综合开发系统工厂的示范工程,拟利用300米高的高层建筑和300米的深井形成600米高的压力60MPa的水柱,海水取水口位于离岸3公里最低海平面以下2米处,通过铺设海中管道和建设隧洞将海水通过重力自流引导到深井处的海水预处理集水池处,利用低水柱压力,通过重力自流海水输水管道26流经竖向布置的原水预处理单元分别进行微滤超滤预处理,把预处理后的海水输送到位于海平面以下300米的地下厂房内通过反渗透单元进行海水淡化,水柱管井内的水一直到建筑物上部,水柱高600米,用以保持反渗透所需要的压力,并通过温度差驱动海水原水补水装置不断将经过温度调节的有适宜淡化温度的海水从原水温度调节罐内补充到海水反渗透淡化单元内,利用6Mpa的自然水柱压力进行反渗透淡化,淡化后的淡水利用温度差做功将海水反渗透淡化形成的淡水提升至高层建筑不同高度上的淡水储箱,通过重力自流输送到不同距离的用水区域供用户使用。浓盐水一部分用于制盐,一部分利用地热加热后用于温泉式人造死海的旅游开发项目。
[0072]温度差驱动补水和温度差驱动淡水提升,优选的是通过地热蒸汽加热的循环水提供热量,热蒸汽从通过注水到地热井的120°C-20(TC的干热岩中汽化后抽取。也可以其他方便的方式获取地热能。
[0073]高层建筑的建设投资可以通过出售开发的写字楼/公寓/酒店得到相应的投资回报,不额外加大淡水的制水成本。
[0074]显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上
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