一种海水综合利用装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及海洋技术及发电设备技术领域，具体的说是一种海水综合利用装置。
【背景技术】
[0002]淡水和海水或者低盐度溶液与高盐度溶液混合所释放的可持续能源可通过正渗透来获得，在渗透系统中，水分子通过半透膜从低浓度溶液渗透到高浓度溶液加压，加压渗透液推动涡轮机发电，正渗透可看作是反渗透的相反工艺，反渗透是利用外加压力来抵消并超越原料液渗透压力来进行海水淡化，而正渗透是海水利用渗透压力来汲取淡水从而诱发水压，因为和反渗透的相似性，正渗透工艺可依靠反渗透的已有组件来实现。渗透能指的就是海水和淡水之间或两种含盐浓度不同水体之间的化学电位差能，主要存在于河流入海口和部分内陆咸水湖，是一种储量巨大的可再生能源，产出的能量不仅可预测，而且产量稳定，有别于太阳能和风能，它既不产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭。利用渗透能发电的关键技术就是半透膜组件的制作工艺及利用方式。
[0003]现有的半透膜组件是开放式的薄膜，这样的结构渗透率不高，不同浓度溶液的水分流动速率小，导致了涡轮机的水流量不大，从而导致了发电机效率不高；而且渗透膜管中的水流量不易控制，一旦水流量增大，极易产生爆管事故；此外发电剩余的尾水一般没有任何处理措施，直接排入水体，带来潜在的资源浪费和环境危害；同时在海水淡化技术已成熟的今天，经济性是决定其广泛应用的重要因素。在国内成本过高一直被视为是海水淡化难以大胆使用的主要制约因素。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于为了避免上述现有技术的不足而提出一种海水综合利用装置，该装置主要从正渗透发电和反渗透海水淡化两个方面进行系统组合，通过采用闭合式渗透管道进行发电的方法提高渗透发电的效率，通过将渗透发电的尾水作为海水淡化的引水来源来有效降低海水淡化的预处理成本，另外通过在渗透管内安装传感器来监测水流流速来使整个过程更加安全可控防止意外事故的发生，最后海水淡化之后的高浓度盐水可排入海水系统中进行浓度补充进一步保证发电效率，从而实现高效循环作业，显著提高海水的综合利用效率和整体经济社会效益。
[0005]本实用新型海水综合利用装置，包括引水管1、渗透管2、进水管3、发电机4、输水管5、反渗透海水淡化装置6、尾水管7依次连接，所述引水管I的进水口和尾水管7的出水口均位于海水中；
[0006]所述引水管I倾斜向下放置，引水管I末端弯折延伸至淡水池内；渗透管2倾斜向下放置，其延伸方向平行于淡水池；进水管3弯折延伸至与发电机4相接；输水管5倾斜向上放置，继而与反渗透海水淡化装置6的引水泵相接；所述渗透管2内设有传感器，用于监测流速与水压。
[0007]所述引水管I末端弯折处和进水管3弯折处均为圆弧弯管，用于减少局部水头损失。
[0008]所述渗透管2由渗透膜管9、保护管10和防淤管11组成，所述渗透膜管9为正渗透膜管，透水分子不透离子；渗透膜管9内置和外套保护管10，所述保护管10为有机高分子聚合材料，抗压同时不滞水；保护管10外套防淤管11用于拦污过滤，所述防淤管11为密织网状管，防淤同时不滞水。
[0009]所述传感器8位于渗透膜管9内，传感器8包括压力传感器和流速传感器，压力传感器用于实时监控管内压强、防止爆管，流速传感器用于监控管内流速从而监测发电效率。
[0010]所述发电机4为可将流速水头转化为电能的冲击式水轮发电机。
[0011]所述反渗透海水淡化装置6是利用反渗透原理进行海水淡化的装置或机厂设备，包括引水泵和反渗透海水淡化组件两大部分。
[0012]本实用新型的工作原理是:海水经由引水管引入渗透管道之中，渗透管道中的海水由于渗透压比环境中的淡水高，于是淡水不断透过渗透膜进入渗透管中，增大管内压强从而增大管中水流的流速水头，被加速的水流通过进水管进入水轮发电机冲击水轮机进行发电，发电之后的尾水由于被淡水稀释在被海水淡化装置经由输水管道引入进行反渗透法海水淡化时可降低预处理成本，海水淡化装置工作之后的高浓度海水可经由尾水管排入海水系统中进行浓度补充，重新进行循环发电。
[0013]渗透管发电过程中的能量转换主要是将海水和淡水之间由于溶液物质的量浓度梯度差所蕴含的化学微势能转化为渗透管中增大的以流速水头为主的宏观水流机械能，进而经由水轮发电机转化为安全稳定可直接利用的电能。
[0014]以上所述为一个基本循环单元的装置组成布置，渗透管和引水输水管道均为单个单元管，为提高效率扩大规模可进行一定间距空间重复布置。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]1、可持续:渗透发电与反渗透海水淡化装置组合协同工作，渗透发电作为海水淡化的前置装置，其发电尾水可直接被用来进行反渗透海水淡化，大大降低了同比条件下海水淡化的预处理成本。海水淡化之后的尾水可再次对渗透发电所用的海水进行浓度补充，可保证甚至进一步提高渗透发电的效率，不仅提升了海水的综合利用效率，也实现了废物再利用，不仅高效节能，还可以持续循环作业。
[0017]2、低耗能:引水管水的流入可依靠自然地势微倾布置，在海水压强作用下自行流入并且保证满管，同时可利用海水淡化装置内附带的泵站进行抽水循环，做到低耗能，高产出。
[0018]3、效率高:所用渗透管相对于原有开放式的薄膜组件结构渗透率更高，因此冲击水轮发电机的水流流量更大，显著提升了发电效率。本实用新型与同比条件下的海水淡化更加低能耗、成本大大降低、且清洁无污染，发电产能效率和海水淡化效率均显著提高。
[0019]4、无污染:只利用淡水和海水进行发电，污染物零排放，对环境的影响极小。
[0020]5、抗干扰:渗透发电受外界环境干扰因素较小，可保持24小时连续发电。
[0021]6、可监控:水流压力和流速可由传感器测得，做到对整套装置的实时可控。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的平面结构示意图。
[0023]图2为本实用新型的纵剖图。
[0024]图3为渗透管的截面图。
[0025]图中标记:1-引水管，2-渗透管，3-进水管，4-发电机，5-输水管，6_反渗透海水淡化装置，7-尾水管，8-传感器，9-渗透膜管，10-保护管，11-防淤管，12-淡水，13-海水。
【具体实施方式】
[0026]如图1-3所示，本实用新型海水综合利用装置，由引水管、渗透管、传感器、进水管、发电机、输水管、反渗透海水淡化装置和尾水管八大主要组成部分相接而成。引水管自进水口微倾放置，其进水口端置于海水中，在倾斜末端，引水管弯折延伸至淡水池内，其后与渗透管相接，渗透管倾斜向下布置，其延伸方向平行于淡水池，渗透管末端与进水管相接，进水管弯折延伸至与水轮发电机相接，水轮机后接输水管，输水管纵深布置与反渗透海水淡化装置的引水泵相接，反渗透海水淡化装置末端接尾水管，尾水管末端置于海水中。传感器安置于渗透管内以监测流速与水压。整个装置形成一个连续产能产水的有效循环系统。
[0027]其中的引水管、进水管、输水管和尾水管是钢管或其他满足强度及耐久性要求的管道，管道之间采用焊接或机械连接，弯折处以圆弧弯管连接以减少局部水头损失。
[0028]其中的渗透管是以半透膜管为核心部件，考虑拦污过滤、强度要求、渗透极化效率损失等因素的综合管道组件，主要由渗透膜管，保护管和防淤管组成。所述渗透膜管采用正渗透膜管，透水分子不透离子；渗透膜管内置和外套保护管，确保渗透膜的强度和耐久性要求，所述保护管为有机高分子聚合材料，与渗透管融合性好且可抵抗一定强度的水压力，抗压同时不滞水；保护管外套防淤管进行拦污过滤，以防渗透管堵塞，所述防淤管为密织网状管，防淤同时不滞水。
[0029]其中传感器装在渗透膜管内，包括压力传感器以及流速传感器，压力传感器可实时监控管内压强、防止爆管，流速传感器可监控管内流速来监测发电效率。
[0030]其中发电机为可将流速水头转化为电能的冲击式水轮发电机；反渗透海水淡化装置是利用反渗透原理进行海水淡化的装置或机厂设备，主要包括引水泵和反渗透海水淡化组件两大部分。
【主权项】
1.一种海水综合利用装置，其特征在于:包括引水管(I)、渗透管(2)、进水管(3)、发电机(4)、输水管(5)、反渗透海水淡化装置(6)、尾水管(7)依次连接，所述引水管(I)的进水口和尾水管(7)的出水口均位于海水中； 所述引水管(I)倾斜向下放置，引水管(I)末端弯折延伸至淡水池内；渗透管(2)倾斜向下放置，其延伸方向平行于淡水池；进水管(3)弯折延伸至与发电机(4)相接；输水管(5)倾斜向上放置，继而与反渗透海水淡化装置(6)的引水泵相接；所述渗透管(2)内设有传感器(8)，用于监测流速与水压。
2.如权利要求1所述的海水综合利用装置，其特征在于:所述引水管(I)末端弯折处和进水管(3)弯折处均为圆弧弯管，用于减少局部水头损失。
3.如权利要求1所述的海水综合利用装置，其特征在于:所述渗透管(2)由渗透膜管(9)、保护管(10)和防淤管(11)组成，所述渗透膜管(9)为正渗透膜管，透水分子不透离子；渗透膜管(9)内置和外套保护管(10)，所述保护管(10)为有机高分子聚合材料，抗压同时不滞水；保护管(10)外套防淤管(11)用于拦污过滤，所述防淤管(11)为密织网状管，防淤同时不滞水。
4.如权利要求3所述的海水综合利用装置，其特征在于:所述传感器(8)位于渗透膜管(9)内，传感器(8)包括压力传感器和流速传感器，压力传感器用于实时监控管内压强、防止爆管，流速传感器用于监控管内流速从而监测发电效率。
5.如权利要求1所述的海水综合利用装置，其特征在于:所述发电机(4)为可将流速水头转化为电能的冲击式水轮发电机。
【专利摘要】一种海水综合利用装置，包括引水管(1)、渗透管(2)、进水管(3)、发电机(4)、输水管(5)、反渗透海水淡化装置(6)、尾水管(7)依次连接，所述引水管(1)的进水口和尾水管(7)的出水口均位于海水中；所述引水管(1)倾斜向下放置，引水管(1)末端弯折延伸至淡水池内；渗透管(2)倾斜向下放置，其延伸方向平行于淡水池；进水管(3)弯折延伸至与发电机(4)相接；输水管(5)倾斜向上放置，继而与反渗透海水淡化装置(6)的引水泵相接；所述渗透管(2)内设有传感器(8)，用于监测流速与水压。其有益效果是：该装置可持续、低耗能、效率高、无污染、抗干扰、可监控，能够实现高效循环作业，显著提高海水的综合利用效率和整体经济社会效益。
【IPC分类】C02F1-44, F03B13-00, C02F103-08
【公开号】CN204508892
【申请号】CN201520123292
【发明人】宁泽宇, 刘馨井雨, 梁雪融, 谭盼, 邓文高, 周霞, 周力平
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月3日