一種利用地?zé)豳Y源同時(shí)進(jìn)行海水淡化和發(fā)電的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種利用地?zé)豳Y源同時(shí)進(jìn)行海水淡化和發(fā)電的系統(tǒng)，包括海水取水單元、位于海平面以下的原水預(yù)處理單元、地?zé)崛釂卧?，以及與原水預(yù)處理單元有適合水頭落差的原水補(bǔ)水單元、反滲透單元、淡水提升單元和水力發(fā)電單元；水力發(fā)電單元的引水管道與海水取水單元連通，水力發(fā)電單元的尾水管道分別與原水補(bǔ)水單元、淡水提升單元相連通；地?zé)崛釂卧ㄟ^加熱管道分別向原水補(bǔ)水單元和淡水提升單元輸出熱能；海水經(jīng)原水預(yù)處理單元處理后首先依靠水勢能進(jìn)行發(fā)電，然后再經(jīng)原水補(bǔ)水單元對(duì)發(fā)電后的尾水進(jìn)行補(bǔ)壓，海水經(jīng)反滲透淡化后將原水分離成淡水和濃鹽水，實(shí)現(xiàn)地?zé)釤崮?水勢能?電能的轉(zhuǎn)換，解決目前淡水緊缺和缺少低碳發(fā)電的社會(huì)問題。
【專利說明】
一種利用地?zé)豳Y源同時(shí)進(jìn)行海水淡化和發(fā)電的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于海水淡化和地?zé)崮芗八畡菽軕?yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種利用地?zé)豳Y源同時(shí)進(jìn)行海水淡化和發(fā)電的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國際國內(nèi)海水淡化主要分為蒸餾法(熱法)和反滲透(膜法)兩大類，具體海水淡化技術(shù)超過20余種，包括多級(jí)閃蒸、低溫多效、反滲透、電滲析、壓汽蒸餾、露點(diǎn)蒸發(fā)、水電聯(lián)產(chǎn)、熱膜聯(lián)產(chǎn)以及利用核能、太陽能、風(fēng)能、潮汐能、水柱勢能海水淡化技術(shù)等等。
[0003]經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，形成了以多級(jí)閃蒸、多效蒸餾和反滲透為主流的工業(yè)技術(shù)。從地區(qū)上來講，中東海灣國家仍將以多級(jí)閃蒸為首選，因?yàn)樗哂写笮突统笮突?單臺(tái)設(shè)備產(chǎn)水量目前已高達(dá)日產(chǎn)淡水4萬?5萬噸)、適應(yīng)污染重的海灣水以及預(yù)處理費(fèi)用低的優(yōu)勢;然而在中東以外地區(qū)以反滲透法為首選。
[0004]不同的海水淡化方法適應(yīng)于不同的地理和氣候和水質(zhì)和周邊其他工業(yè)設(shè)施的條件特點(diǎn)，但通常的海水淡化方法，無論是熱法還是膜法，依靠單純的一種能源的技術(shù)比較多，都需要耗費(fèi)大量燃料或電能，成本都比較高。
[0005]但就發(fā)電方式而言，當(dāng)前流行的水力發(fā)電技術(shù)多是通過建設(shè)水壩攔水發(fā)電，而熱力發(fā)電也是通過將熱能轉(zhuǎn)換為可對(duì)外做功的機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，轉(zhuǎn)換效率不尚O
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的在海水淡化和淡水提升過程中的熱能或電能消耗量大的技術(shù)問題，提供了一種利用地?zé)豳Y源同時(shí)進(jìn)行海水淡化和發(fā)電的系統(tǒng)，其利用沿海城市的地?zé)釛l件，在反滲透海水淡化過程中大量引入地?zé)崮芮鍧嵞茉?，可以利用非燃料非電力的結(jié)合高層建筑和深井的自然水柱勢能，實(shí)現(xiàn)海水淡化、提升及發(fā)電，取代普通的通過耗費(fèi)電力或消耗燃料進(jìn)行海水淡化的方法。
[0007]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0008]本實(shí)用新型提供了一種利用地?zé)豳Y源同時(shí)進(jìn)行海水淡化和發(fā)電的系統(tǒng)，包括海水取水單元、位于海平面以下的原水預(yù)處理單元、地?zé)崛釂卧约芭c所述原水預(yù)處理單元有適合水頭落差的原水補(bǔ)水單元、反滲透單元、淡水提升單元和水力發(fā)電單元，所述海水取水單元通過原水輸送管道進(jìn)入所述的原水預(yù)處理單元;所述水力發(fā)電單元的引水管道與所述海水取水單元連通，所述水力發(fā)電單元的尾水管道分別與所述原水補(bǔ)水單元、淡水提升單元相連通；
[0009]所述地?zé)崛釂卧ㄟ^加熱管道分別向所述原水補(bǔ)水單元和淡水提升單元輸出熱能；
[0010]所述原水補(bǔ)水單元包括原水溫度調(diào)節(jié)罐、溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置，所述原水溫度調(diào)節(jié)罐的進(jìn)水口與所述尾水管道連通，且通過加熱管道與所述地?zé)崛釂卧B接，用于對(duì)發(fā)電后的進(jìn)入所述原水溫度調(diào)節(jié)罐內(nèi)的原水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié);所述溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置分別與所述反滲透單元和原水溫度調(diào)節(jié)罐的出水口連接，用于將所述原水溫度調(diào)節(jié)罐內(nèi)的原水補(bǔ)充至所述反滲透單元中；
[0011]所述反滲透單元用于對(duì)原水進(jìn)行反滲透淡化，經(jīng)反滲透后分離出淡水和濃鹽水，所述的濃鹽水通過所述反滲透單元的余壓由濃鹽水輸送管道輸送至地面；
[0012]所述淡水提升單元包括與所述反滲透單元連通的淡水箱和與所述淡水箱相連通的溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置，所述地?zé)崛釂卧ㄟ^加熱管道向所述溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置輸出熱能，所述溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置通過淡水輸送管道將所述淡水箱中的淡水輸送至位于海平面上方的地面上。
[0013]所述系統(tǒng)還包括地下廠房、深井結(jié)構(gòu)和高層建筑，所述原水補(bǔ)水單元、反滲透單元、淡水提升單元和水力發(fā)電單元位于所述地下廠房內(nèi)，所述深井結(jié)構(gòu)的一端與所述地下廠房連通，其另一端伸至所述高層建筑上，所述濃鹽水輸送管道和淡水輸送管道由所述地下廠房伸至所述深井結(jié)構(gòu)中，并將淡水和濃鹽水輸送至所述高層建筑中。
[0014]所述系統(tǒng)中還設(shè)置一利用水柱保持壓力的保壓裝置，所述保壓裝置包括位于深井結(jié)構(gòu)中的水柱管井和位于所述地下廠房中的保壓緩沖機(jī)構(gòu)，所述保壓緩沖機(jī)構(gòu)分別與所述的水柱管井和反滲透單元的原水進(jìn)口端連通。
[0015]所述保壓緩沖機(jī)構(gòu)包括一缸體和位于缸體內(nèi)部的活塞，所述缸體的兩端分別與所述水柱管井和反滲透單元的原水進(jìn)口端連通。
[0016]所述溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置和溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置分別包括一循環(huán)加熱室、循環(huán)冷卻室、溫差相變提升室和傳輸栗；
[0017]所述循環(huán)加熱室分別與所述淡水箱和溫差相變提升室相連通，所述循環(huán)加熱室的腔室內(nèi)設(shè)有與所述地?zé)崛釂卧噙B通的加熱管道，所述循環(huán)加熱室與所述淡水箱連通；
[0018]所述循環(huán)冷卻室與所述尾水管道連通，其腔室內(nèi)設(shè)有與所述溫差相變提升室相連通的冷卻管路，所述冷卻管路與所述淡水箱連通；
[0019]所述溫差相變提升室包括循環(huán)腔室和相變驅(qū)動(dòng)缸，所述相變驅(qū)動(dòng)缸內(nèi)設(shè)有一活塞，所述活塞將所述相變驅(qū)動(dòng)缸分為淡水提升室和工質(zhì)相變室，所述工質(zhì)相變室位于所述循環(huán)腔室內(nèi)，所述淡水提升室上分別設(shè)置一與所述淡水箱連接的進(jìn)水口和一與所述淡水輸送管道相連通的出水口；
[0020]所述傳輸栗用于將所述循環(huán)加熱室中熱水和所述循環(huán)冷卻室中的冷水交替?zhèn)鬏斨了鲅h(huán)腔室中，使所述相變驅(qū)動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)淡水提升。
[0021]所述地?zé)崛釂卧ǖ責(zé)嵫a(bǔ)水井、地?zé)崛峋⒌責(zé)嵩?、地?zé)峒訜峋?、地?zé)嵫a(bǔ)水管道和地?zé)崛峁艿?，所述地?zé)峒訜峋挥谒龅責(zé)嵩吹膸r層中，所述地?zé)嵫a(bǔ)水管道與所述地?zé)嵫a(bǔ)水井連通，所述地?zé)嵫a(bǔ)水井和所述地?zé)崛峋謩e與所述地?zé)峒訜峋B通，所述地?zé)崛峁艿琅c所述地?zé)峒訜峋B通;所述循環(huán)加熱室和水溫調(diào)節(jié)罐分別通過加熱管道與所述的地?zé)崛峁艿老噙B通。
[0022]所述的地?zé)崛釂卧羞€設(shè)有儲(chǔ)熱箱和與所述儲(chǔ)熱箱相連通的地?zé)釕?yīng)用用戶，所述儲(chǔ)熱箱通過所述地?zé)崛峁艿琅c所述地?zé)峒訜峋B通，所述地?zé)崛峁艿琅c所述儲(chǔ)熱箱連通。
[0023]所述的地?zé)嵩礊楦蔁釒r地?zé)嵩矗龅責(zé)峒訜峋轿挥诟蔁釒r地?zé)嵩粗小?br>[0024]所述原水預(yù)處理單元包括呈上下位置依次串聯(lián)設(shè)置的蓄水調(diào)節(jié)池和初步預(yù)處理裝置、微濾裝置、超濾裝置、保安過濾器、重力自流海水輸水管道，所述蓄水調(diào)節(jié)池位于所述海水取水單元的下方，其通過原水輸送管道與所述海水取水單元連接，所述蓄水調(diào)節(jié)池上還設(shè)有加藥裝置。
[0025]所述的海水通過輸送管道以重力自流方式流入到豎向布置的原水預(yù)處理單元中，海水輸送管道可以是管道或隧洞。
[0026]調(diào)溫后的原水溫度調(diào)節(jié)罐中的原水溫度為20_30°C。
[0027]其中的濃鹽水經(jīng)濃鹽水輸送管道輸送至地面，并進(jìn)行制鹽或/和人造溫泉式死海項(xiàng)目的建設(shè)。
[0028]把深井建設(shè)和地下廠房同時(shí)作為高層建筑的深基礎(chǔ)，節(jié)省高層建筑的基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用，一舉多得。
[0029]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0030]本實(shí)用新型把海水淡化和深井建造、高層建筑物及利用濃鹽水進(jìn)行人造死海旅游開發(fā)、發(fā)電等結(jié)合起來，既具備房地產(chǎn)開發(fā)的一些功能，也具備發(fā)電的功能，還具有旅游開發(fā)功能;所建造的深井既可以用來保持水柱勢能，也可以利用為高層建筑的相當(dāng)穩(wěn)固的深基礎(chǔ)，減少了高層建筑的基礎(chǔ)施工費(fèi)用，一舉多得，不但充分利用了地?zé)崮?、水勢能等低碳新能源，還充分利用了濃鹽水進(jìn)行旅游業(yè)開發(fā)，不但拓展了新能源的利用方式，創(chuàng)新的提出了利用地?zé)崮芎秃Ｋ畡菽苓M(jìn)行聯(lián)合發(fā)電和海水淡化的綜合利用，節(jié)約了大量燃料能源，以低成本生產(chǎn)出大量的淡水、提供了大量電力，解決目前淡水緊缺和缺少低碳發(fā)電的社會(huì)問題，改變世界上淡水日益缺乏和電力供應(yīng)不足的狀況，改善缺水地區(qū)的水供應(yīng)條件，提高人民的生活水平，還能將淡水以較低的成本輸水到較遠(yuǎn)的缺水地區(qū)，本實(shí)用新型不但能產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益，還可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，將對(duì)社會(huì)發(fā)展和人民生活水平的提高，有深遠(yuǎn)的意義和影響。
[0031]相對(duì)于通常的反滲透海水淡化方法，本實(shí)用新型可以大量節(jié)約淡水制造成本主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
[0032]A通過重力自流取用海水，無需再用栗抽取海水原水，在脫鹽率40%的情況下，只需要輸送占原水體積40%的淡水，從而節(jié)約海水抽取成本。
[0033]B海水預(yù)處理流程的通過重力自流實(shí)現(xiàn)，預(yù)處理超濾過程的壓力也利用自然水柱壓力，節(jié)約預(yù)處理成本。
[0034]C利用高層建筑結(jié)合深井進(jìn)行反滲透海水淡化并利用地?zé)崮苓M(jìn)行補(bǔ)水和淡水提升的設(shè)計(jì)因地制宜，充分利用低碳新能源，無需額外用電栗為反滲透加壓，節(jié)約大量電能。在可資利用的地?zé)崮茏阋怨?yīng)海水淡化和原水補(bǔ)充所需要消耗的能量時(shí)，利用地?zé)崮芎秃Ｋ畡菽芟嘟Y(jié)合進(jìn)行發(fā)電和海水淡化處理，增加發(fā)電和海水的綜合利用。
[0035]D利用溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置補(bǔ)充原水和利用溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置提升淡水，節(jié)約水栗投資費(fèi)用和水栗運(yùn)營費(fèi)用；
[0036]E通過提出新的淡化后濃鹽水利用方式，用于溫泉式人造死海旅游開發(fā)，收入來源增加，收入水平提高。
[0037]F高層建筑的投資可以通過出售開發(fā)的寫字樓/公寓/酒店得到相應(yīng)的投資回報(bào)，不但不額外加大淡水的制水成本，還能增加收入。
【附圖說明】
[0038]圖1是本實(shí)用新型所提供的海水淡化與發(fā)電處理流程框圖；
[0039]圖2是本實(shí)用新型一種海水淡化與發(fā)電系統(tǒng)平面布置示意圖；
[0040]圖3是圖2中的淡水提升單元的結(jié)構(gòu)布置示意圖；
[0041 ]圖4是本實(shí)用新型所提供的原水預(yù)處理單元示意圖；
[0042]圖5是圖2中的地?zé)崛釂卧Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖6是圖2中的溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水單元的結(jié)構(gòu)布置示意圖。
[0044]圖中:
[0045]1-海水取水單元；
[0046]2-原水預(yù)處理單元，21-蓄水調(diào)節(jié)池，22-初步預(yù)處理裝置，23-微濾裝置，24-超濾裝置，25-保安過濾器，26-重力自流海水輸水管道，27-加藥裝置；
[0047]3-地?zé)崛釂卧?1-地?zé)嵫a(bǔ)水井，32-地?zé)崛峋?3-地?zé)嵩矗?4-地?zé)峒訜峋?5-地?zé)嵫a(bǔ)水管道，36-地?zé)崛峁艿溃?7-儲(chǔ)熱箱，38-地?zé)釕?yīng)用用戶；
[0048]4-原水補(bǔ)水單元，41-原水溫度調(diào)節(jié)罐，42-溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置；
[0049]5-反滲透單元；
[0050]6-淡水提升單元，61-淡水箱，62-溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置；
[0051 ] 7-原水輸送管道;8-加熱管道;9-濃鹽水輸送管道;10-淡水輸送管道；
[0052]20-保壓裝置，201-水柱管井，202-保壓緩沖機(jī)構(gòu)，2021-缸體，2022-活塞；
[0053]301-循環(huán)加熱室，302-循環(huán)冷卻室，303-溫差相變提升室，3031-循環(huán)腔室，3032-相變驅(qū)動(dòng)缸，30321-淡水提升室，30322-工質(zhì)相變室，3033-活塞；
[0054]40-冷卻管路;50-淡水用戶;60-鹽水應(yīng)用項(xiàng)目；70-淡水儲(chǔ)箱;80-儲(chǔ)熱箱;90-地?zé)釕?yīng)用用戶；100-單向閥；101-截止閥；102-發(fā)電單元；103-引水管道；104-尾水管道；105-地下廠房；106-深井結(jié)構(gòu)；107-高層建筑。
【具體實(shí)施方式】
[0055]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的【實(shí)用新型內(nèi)容】、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例說明如下:
[0056]結(jié)合圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種利用地?zé)豳Y源同時(shí)進(jìn)行海水淡化和發(fā)電的系統(tǒng)，包括海水取水單元1、位于海平面以下的原水預(yù)處理單元2、地?zé)崛釂卧?，以及設(shè)置于與海平面有一定水位落差的原水補(bǔ)水單元4、反滲透單元5、水力發(fā)電單元102和淡水提升單元6，海水經(jīng)海水取水單元I經(jīng)原水輸送管道7進(jìn)入原水預(yù)處理單元2，去除海水原水中的細(xì)菌、懸浮物、膠體和自由氯;水力發(fā)電單元102的引水管道103與海水取水單元I連通，水力發(fā)電單元102的尾水管道104分別與原水補(bǔ)水單元4、淡水提升單元6相連通;其中的地?zé)崛釂卧?通過加熱管道8向原水補(bǔ)水單元4和淡水提升單元6輸出熱能；
[0057]原水補(bǔ)水單元4具體包括原水溫度調(diào)節(jié)罐41、溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置42，原水溫度調(diào)節(jié)罐41的進(jìn)水口與尾水管道104連通，且通過加熱管道8與地?zé)崛釂卧?連接，用于對(duì)發(fā)電后的進(jìn)入原水溫度調(diào)節(jié)罐41內(nèi)的原水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié);溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置42分別與反滲透單元5和原水溫度調(diào)節(jié)罐41的出水口連接，用于將原水溫度調(diào)節(jié)罐41內(nèi)的原水補(bǔ)充至所述反滲透單元5中進(jìn)行反滲透淡水處理；
[0058]其中的反滲透單元5用于對(duì)原水進(jìn)行反滲透淡化，經(jīng)反滲透后分離出淡水和濃鹽水，濃鹽水依靠反滲透單元5的余壓由濃鹽水輸送管道9輸送至地面，進(jìn)行鹽水應(yīng)用項(xiàng)目60的開發(fā)，比如用于制鹽企業(yè)提取其中的鹽分，也可以利用濃鹽水開發(fā)為溫泉式人造死海，再加入中藥后可以用于養(yǎng)生保健等。
[0059]其中的淡水提升單元6包括與反滲透單元5連通的淡水箱61和與淡水箱61相連通的溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置62，地?zé)崛釂卧?通過加熱管道8向溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置62輸出熱能，將經(jīng)反滲透單元5反滲透處理后的淡水通過淡水輸送管道10輸送至位于海平面上方的地面上，并輸送至高層建筑物的淡水儲(chǔ)箱70中，用于淡水用戶50使用。
[0060]本實(shí)用新型通過重力自流取用海水，無需抽取海水原水，在脫鹽率40%的情況下，只需要輸送占原水體積40%的淡水，從而節(jié)約海水抽取成本，所采用的原水預(yù)處理單元是通過重力自流實(shí)現(xiàn)，如圖4所示，預(yù)處理超濾過程的壓力也利用自然水柱壓力，節(jié)約預(yù)處理成本;通過利用高層建筑結(jié)合深井進(jìn)行反滲透海水淡化，并利用地?zé)崮苓M(jìn)行補(bǔ)水和淡水提升的設(shè)計(jì)因地制宜，充分利用低碳新能源，無需額外用電栗為反滲透加壓，節(jié)約大量電能，附圖1-6中的所有管道均設(shè)有控制原水開關(guān)的單向閥100或截止閥101，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)進(jìn)行海水發(fā)電和海水淡化處理。
[0061]如圖2所示，該系統(tǒng)還包括地下廠房105、深井結(jié)構(gòu)106和高層建筑107，原水補(bǔ)水單元4、反滲透單元5、淡水提升單元6和水力發(fā)電單元102位于地下廠房105內(nèi)，深井結(jié)構(gòu)106的一端與地下廠房105連通，其另一端伸至高層建筑107上，濃鹽水輸送管道9和淡水輸送管道10由地下廠房105伸至深井結(jié)構(gòu)106中，并將淡水和濃鹽水輸送至高層建筑107中。這樣把深井建設(shè)和地下廠房同時(shí)作為高層建筑的深基礎(chǔ)，節(jié)省高層建筑的基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用，一舉多得，同時(shí)，還借助于高層建筑、深井結(jié)構(gòu)、地下廠房的結(jié)構(gòu)創(chuàng)造水勢能條件并結(jié)合利用地?zé)崮苓M(jìn)行海水淡化和發(fā)電。
[0062]為了使反滲透單元5處于一個(gè)較好的工作壓力狀態(tài)，在系統(tǒng)中還設(shè)置了利用水柱保持壓力的保壓裝置20，如圖5所示，保壓裝置20包括位于深井結(jié)構(gòu)中的水柱管井201和位于地下廠房105中的保壓緩沖機(jī)構(gòu)202，保壓緩沖機(jī)構(gòu)202分別與水柱管井201和反滲透單元5的原水進(jìn)口端連通。在水柱管井201中注入水，其中的保壓緩沖機(jī)構(gòu)202分別與水柱管井201、反滲透單元5連通。本實(shí)用新型所采用的保壓緩沖機(jī)構(gòu)202優(yōu)選為活塞式結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也可以采用其他利用水柱勢能保持壓力的活動(dòng)裝置，具體包括一缸體2021和位于缸體2021內(nèi)部的活塞2022，缸體2021的兩端分別與水柱管井201和反滲透單元5連通，當(dāng)溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置所提供的驅(qū)動(dòng)壓力不穩(wěn)定時(shí)，可依靠活塞2022的左右移動(dòng)來調(diào)整反滲透單元5的滲透壓力，能量損失小，更簡潔實(shí)用。
[0063]其中的原水補(bǔ)水單元4如圖6所示，溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升單元6如圖3所示，二者均包括一循環(huán)加熱室301、循環(huán)冷卻室302、溫差相變提升室303和傳輸栗;循環(huán)加熱室301與淡水箱61和溫差相變提升室303相連通，其腔室內(nèi)通過加熱管道8與地?zé)崛釂卧?相連通，用于將循環(huán)加熱室301內(nèi)的淡水加熱；
[0064]其中的循環(huán)冷卻室302與原水輸送管道7連通，其腔室內(nèi)設(shè)有與溫差相變提升室303相連通的冷卻管路40，冷卻管路40與淡水箱61連通；
[0065]其中的溫差相變提升室303包括循環(huán)腔室3031和相變驅(qū)動(dòng)缸3032，相變驅(qū)動(dòng)缸3032內(nèi)設(shè)有一活塞3033，活塞3033將相變驅(qū)動(dòng)缸3032分為淡水提升室30321和工質(zhì)相變室30322，工質(zhì)相變室30322位于循環(huán)腔室3031內(nèi)，淡水提升室30321上分別設(shè)置一與淡水箱61連接的進(jìn)水口和一與淡水輸送管道10相連通的出水口，通過反滲透單元所滲透出來的淡水通過淡水箱61上的進(jìn)水口進(jìn)入，通過進(jìn)水口和出水口上的單向閥100進(jìn)行開關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)順序進(jìn)水和出水。
[0066]其中的傳輸栗用于將循環(huán)加熱室301中經(jīng)加熱后的淡水和循環(huán)冷卻室302中的冷淡水交替?zhèn)鬏斨裂h(huán)腔室3031中，使相變驅(qū)動(dòng)缸3032驅(qū)動(dòng)淡水提升。在溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水方面，通過地?zé)峒訜釂卧獙?duì)海水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到使反滲透膜具有較高脫鹽率的溫度范圍(20°C-3(TC)，該溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置可以把具有一定壓力的海水補(bǔ)充到利用水柱勢能所保持壓力(反滲透膜的適宜工作壓力5Mpa-7Mpa)的壓力環(huán)境下進(jìn)行反滲透海水淡化。
[0067]在淡水提升方面，可以利用循環(huán)熱水和冷卻水交替對(duì)工質(zhì)相變室進(jìn)行升溫和降溫，使工質(zhì)相變室中的物質(zhì)發(fā)生氣態(tài)與液態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，推動(dòng)活塞做功，實(shí)現(xiàn)淡水提升室中淡水的提升，實(shí)現(xiàn)了熱能到水勢能的轉(zhuǎn)換。
[0068]具體的溫差驅(qū)動(dòng)原理是:通過將熱水和冷水交替地輸入溫差相變提升室當(dāng)中，使得工質(zhì)相變室中的特殊工質(zhì)(如某特殊工質(zhì)在45°C，6Mpa壓力下，可以變成氣態(tài)，但在20°C，6Mpa下就可以變成液態(tài))交替發(fā)生氣相和液相的變化對(duì)外驅(qū)動(dòng)活塞，主要包含兩個(gè)過程:
[0069]I)工質(zhì)相變室中的特殊工質(zhì)在循環(huán)腔室輸入熱水時(shí)變成氣態(tài)，對(duì)外膨脹做功，驅(qū)動(dòng)活塞，同時(shí)，進(jìn)水單向閥關(guān)閉，出水單向閥打開，將相變驅(qū)動(dòng)缸中的水壓入另外一個(gè)壓力環(huán)境中，完成補(bǔ)水或者提升工作；
[0070]2)工質(zhì)相變室中的特殊工質(zhì)在循環(huán)腔室輸入冷水時(shí)變成液態(tài)，活塞回落，同時(shí)，出水單向閥關(guān)閉，進(jìn)水單向閥打開，將相變驅(qū)動(dòng)缸另外一側(cè)的的無壓或壓力較低的水吸入活塞腔中；
[0071]3)重復(fù)過程I)、2)，不斷循環(huán)水的壓出和吸入過程;實(shí)現(xiàn)溫差驅(qū)動(dòng)補(bǔ)水或溫差驅(qū)動(dòng)淡水提升的持續(xù)進(jìn)行。
[0072]通過獲取地?zé)峥梢詫⒀h(huán)熱水加熱到45°C_65°C，與我國北方的常溫海水(低溫態(tài):冬季，4.4 °C ;中間態(tài):春秋7 °C-17 °C，高溫態(tài):17 °C-26 °C )之間有溫度差，該溫度差可以通過特殊工質(zhì)的相變用于對(duì)外做功，完成補(bǔ)水或淡水提升工作；
[0073]其中的地?zé)崛釂卧?如圖5所示，包括地?zé)嵫a(bǔ)水井31、地?zé)崛峋?2、地?zé)嵩?3、地?zé)峒訜峋?4、地?zé)嵫a(bǔ)水管道35、地?zé)崛峁艿?6、儲(chǔ)熱箱37和地?zé)釕?yīng)用用戶38，地?zé)峒訜峋?4位于地?zé)嵩?3的巖層中，地?zé)嵫a(bǔ)水管道35與地?zé)嵫a(bǔ)水井31連通，通過地?zé)嵩?3中的巖層對(duì)進(jìn)入地?zé)峒訜峋械脑M(jìn)行加熱，地?zé)嵫a(bǔ)水井31和地?zé)崛峋?2分別與地?zé)峒訜峋?4連通，地?zé)崛峁艿?6的兩端分別與地?zé)峒訜峋?4、儲(chǔ)熱箱37連通，地?zé)釕?yīng)用用戶38分別與儲(chǔ)熱箱37連通;循環(huán)加熱室301和原水溫度調(diào)節(jié)罐21分別與地?zé)崛峁艿?6相連通。本實(shí)用新型優(yōu)選的地?zé)嵩?3為干熱地?zé)釒r，地?zé)峒訜峋?4水平優(yōu)選的位于干熱地?zé)釒r中。
[0074]另外，本實(shí)用新型所提供的原水預(yù)處理單元2包括呈上下位置依次串聯(lián)設(shè)置的蓄水調(diào)節(jié)池21和初步預(yù)處理裝置22、微濾裝置23、超濾裝置24、保安過濾器25、重力自流海水輸水管道26，蓄水調(diào)節(jié)池21位于海水取水單元I的下方，其通過原水輸送管道7與海水取水單元I連接，蓄水調(diào)節(jié)池21上還設(shè)有加藥裝置27。原水預(yù)處理單元的整體布置是豎向的，可以充分利用自然水柱的壓力進(jìn)行過濾工作，去除海水原水中的細(xì)菌、膠體和懸浮物以及不利于反滲透膜工作的自由氯等，該豎向布置的海水預(yù)處理系統(tǒng)可以充分利用自然水柱壓力進(jìn)行預(yù)處理，減少電力消耗。
[0075]本實(shí)用新型還提供了利用地?zé)豳Y源同時(shí)進(jìn)行海水淡化和發(fā)電處理的工藝，工藝步驟如下:將海水由海水取水單元引入原水預(yù)處理單元，去除海水中細(xì)菌、懸浮物、膠體、自由氯;將處理后的原水引入水力發(fā)電單元，將原水勢能轉(zhuǎn)換為電能;經(jīng)發(fā)電后的原水進(jìn)入原水溫度調(diào)節(jié)罐中，在原水溫度調(diào)節(jié)罐中引入地?zé)釤崮軐?duì)原水進(jìn)行調(diào)溫處理；調(diào)溫后的原水通過溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置注入反滲透單元，進(jìn)行淡水和濃鹽水的分離，淡水通過溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置由淡水輸送管道輸出地面，供淡水用戶使用，濃鹽水依靠反滲透單元的余壓由濃鹽水輸送管道輸送至地面。其中的海水通過輸送管道以重力自流方式流入到豎向布置的原水預(yù)處理單元中，海水輸送管道可以是管道或隧洞。
[0076]本實(shí)用新型是結(jié)合高層建筑和深井利用水柱勢能和地?zé)崮艿暮Ｋc發(fā)電綜合開發(fā)系統(tǒng)集成，某臨海城市及該城市相鄰內(nèi)陸城市淡水資源極度匱乏，該港口城市東面瀕臨某海洋，地面下深度3000-4000米處具備120-160度的地?zé)釛l件，常溫海水(低溫態(tài):冬季，4.4 °C沖間態(tài):春秋7 °C -17 °C，高溫態(tài):17 °C -26 °C ;海水水質(zhì)較好，適合利用反滲透膜進(jìn)行反滲透海水淡化。
[0077]比如:某港口城市擬建設(shè)日產(chǎn)100萬噸淡水的結(jié)合高層建筑和深井利用水柱勢能和地?zé)崮艿暮Ｋ桶l(fā)電及綜合開發(fā)系統(tǒng)工廠的示范工程，擬利用300米高的高層建筑和300米的深井形成600米高的壓力60MPa的水柱，海水取水口位于離岸3公里最低海平面以下2米處，通過鋪設(shè)海中管道和建設(shè)隧洞將海水通過重力自流引導(dǎo)到深井處的海水預(yù)處理集水池處，利用低水柱壓力，通過重力自流海水輸水管道流經(jīng)豎向布置的原水預(yù)處理單元分別進(jìn)行微濾超濾預(yù)處理，把預(yù)處理后的海水輸送到位于海平面以下300米的地下廠房內(nèi)先通過水力發(fā)電單元進(jìn)行發(fā)電，再通過反滲透單元進(jìn)行海水淡化，水柱管井內(nèi)的水一直到建筑物上部，水柱高600米，用以保持反滲透所需要的壓力，并通過溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置不斷將經(jīng)過溫度調(diào)節(jié)的有適宜淡化溫度的海水從原水溫度調(diào)節(jié)罐內(nèi)補(bǔ)充到海水反滲透淡化單元內(nèi)，利用6Mpa的自然水柱壓力進(jìn)行反滲透淡化，淡化后的淡水利用溫度差做功將海水反滲透淡化形成的淡水提升至高層建筑不同高度上的淡水儲(chǔ)箱，通過重力自流輸送到不同距離的用水區(qū)域供用戶使用。濃鹽水一部分用于制鹽，一部分利用地?zé)峒訜岷笥糜跍厝饺嗽焖篮５穆糜伍_發(fā)項(xiàng)目。
[0078]溫度差驅(qū)動(dòng)補(bǔ)水和溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升，優(yōu)選的是通過地?zé)嵴羝訜岬难h(huán)水提供熱量，熱蒸汽從通過注水到地?zé)峋?20°C-20(TC的干熱巖中汽化后抽取，這里也可以采用其他方便的方式獲取地?zé)崮堋?br>[0079]高層建筑的建設(shè)投資可以通過出售開發(fā)的寫字樓/公寓/酒店得到相應(yīng)的投資回報(bào)，不額外加大淡水的制水成本。
[0080]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用地?zé)豳Y源同時(shí)進(jìn)行海水淡化和發(fā)電的系統(tǒng)，其特征在于，包括海水取水單元(I)、位于海平面以下的原水預(yù)處理單元(2)、地?zé)崛釂卧?3)，以及與所述原水預(yù)處理單元(2)有適合水頭落差的原水補(bǔ)水單元(4)、反滲透單元(5)、淡水提升單元(6)和水力發(fā)電單元(102)，所述海水取水單元(I)中的海水通過原水輸送管道(7)進(jìn)入所述的原水預(yù)處理單元(2);所述水力發(fā)電單元(102)的引水管道(103)與所述原水預(yù)處理單元(2)出水端連通，所述水力發(fā)電單元(102)的尾水管道(104)分別與所述原水補(bǔ)水單元(4)、淡水提升單元(6)相連通; 所述地?zé)崛釂卧?3)通過加熱管道(8)分別向所述原水補(bǔ)水單元(4)和淡水提升單元(6)輸出熱能; 所述原水補(bǔ)水單元(4)包括原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)、溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置(42)，所述原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)的進(jìn)水口與所述尾水管道(104)連通，且通過加熱管道(8)與所述地?zé)崛釂卧?3)連接，用于對(duì)發(fā)電后的進(jìn)入所述原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)內(nèi)的原水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)；所述溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置(42)分別與所述反滲透單元(5)和原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)的出水口連接，用于將所述原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)內(nèi)的原水補(bǔ)充至所述反滲透單元(5)中； 所述反滲透單元(5)用于對(duì)原水進(jìn)行反滲透淡化，經(jīng)反滲透后分離出淡水和濃鹽水，所述的濃鹽水通過所述反滲透單元(5)的余壓由濃鹽水輸送管道(9)輸送至地面； 所述淡水提升單元(6)包括與所述反滲透單元(5)連通的淡水箱(61)和與所述淡水箱(61)相連通的溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置(62)，所述地?zé)崛釂卧?3)通過加熱管道(8)向所述溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置(62)輸出熱能，所述溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置(62)通過淡水輸送管道(10)將所述淡水箱(61)中的淡水輸送至位于海平面上方的地面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括地下廠房(105)、深井結(jié)構(gòu)(106)和高層建筑(107)，所述原水補(bǔ)水單元(4)、反滲透單元(5)、淡水提升單元(6)和水力發(fā)電單元(102)位于所述地下廠房(105)內(nèi)，所述深井結(jié)構(gòu)(106)的一端與所述地下廠房(105)連通，其另一端伸至所述高層建筑(107)上，所述濃鹽水輸送管道(9)和淡水輸送管道(10)由所述地下廠房(105)伸至所述深井結(jié)構(gòu)(106)中，并將淡水和濃鹽水輸送至所述高層建筑(107)中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)中還設(shè)置一利用水柱保持壓力的保壓裝置(20)，所述保壓裝置(20)包括位于深井結(jié)構(gòu)中的水柱管井(201)和位于所述地下廠房(105)中的保壓緩沖機(jī)構(gòu)(202)，所述保壓緩沖機(jī)構(gòu)(202)分別與所述的水柱管井(201)和反滲透單元(5)的原水進(jìn)口端連通。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保壓緩沖機(jī)構(gòu)(202)包括一缸體(2021)和位于缸體(2021)內(nèi)部的活塞(2022)，所述缸體(2021)的兩端分別與所述水柱管井(201)和反滲透單元(5)的原水進(jìn)口端連通。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度差驅(qū)動(dòng)原水補(bǔ)水裝置(42)和溫度差驅(qū)動(dòng)淡水提升裝置(62)分別包括一循環(huán)加熱室(301)、循環(huán)冷卻室(302)、溫差相變提升室(303)和傳輸栗； 所述循環(huán)加熱室(301)分別與所述淡水箱(61)和溫差相變提升室(303)相連通，所述循環(huán)加熱室(301)的腔室內(nèi)設(shè)有與所述地?zé)崛釂卧?3)相連通的加熱管道(8)，所述循環(huán)加熱室(301)與所述淡水箱(61)連通； 所述循環(huán)冷卻室(302)與所述尾水管道(104)連通，其腔室內(nèi)設(shè)有與所述溫差相變提升室(303)相連通的冷卻管路(40)，所述冷卻管路(40)與所述淡水箱(61)連通； 所述溫差相變提升室(303)包括循環(huán)腔室(3031)和相變驅(qū)動(dòng)缸(3032)，所述相變驅(qū)動(dòng)缸(3032)內(nèi)設(shè)有一活塞(3033)，所述活塞(3033)將所述相變驅(qū)動(dòng)缸(3032)分為淡水提升室(30321)和工質(zhì)相變室(30322)，所述工質(zhì)相變室(30322)位于所述循環(huán)腔室(3031)內(nèi)，所述淡水提升室(30321)上分別設(shè)置一與所述淡水箱(61)連接的進(jìn)水口和一與所述淡水輸送管道(10)相連通的出水口； 所述傳輸栗用于將所述循環(huán)加熱室(301)中熱水和所述循環(huán)冷卻室(302)中的冷水交替?zhèn)鬏斨了鲅h(huán)腔室(3031)中，使所述相變驅(qū)動(dòng)缸(3032)驅(qū)動(dòng)淡水提升。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地?zé)崛釂卧?3)包括地?zé)嵫a(bǔ)水井(31)、地?zé)崛峋?32)、地?zé)嵩?33)、地?zé)峒訜峋?34)、地?zé)嵫a(bǔ)水管道(35)和地?zé)崛峁艿?36)，所述地?zé)峒訜峋?34)位于所述地?zé)嵩?33)的巖層中，所述地?zé)嵫a(bǔ)水管道(35)與所述地?zé)嵫a(bǔ)水井(31)連通，所述地?zé)嵫a(bǔ)水井(31)和所述地?zé)崛峋?32)分別與所述地?zé)峒訜峋?34)連通，所述地?zé)崛峁艿?36)與所述地?zé)峒訜峋?34)連通;所述循環(huán)加熱室(301)和水溫調(diào)節(jié)罐(41)分別通過加熱管道(8)與所述的地?zé)崛峁艿?36)相連通。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的地?zé)崛釂卧羞€設(shè)有儲(chǔ)熱箱(37)和與所述儲(chǔ)熱箱(37)相連通的地?zé)釕?yīng)用用戶(38)，所述儲(chǔ)熱箱(37)通過所述地?zé)崛峁艿?36)與所述地?zé)峒訜峋?34)連通，所述地?zé)崛峁艿?36)與所述儲(chǔ)熱箱(37)連通。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的地?zé)嵩?33)為干熱巖地?zé)嵩?，所述地?zé)峒訜峋?34)水平位于干熱巖地?zé)嵩粗小?.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述原水預(yù)處理單元(2)包括呈上下位置依次串聯(lián)設(shè)置的蓄水調(diào)節(jié)池(21)和初步預(yù)處理裝置(22)、微濾裝置(23)、超濾裝置(24)、保安過濾器(25)、重力自流海水輸水管道(26)，所述蓄水調(diào)節(jié)池(21)位于所述海水取水單元(I)的下方，其通過原水輸送管道(7)與所述海水取水單元(I)連接，所述蓄水調(diào)節(jié)池(21)上還設(shè)有加藥裝置(27)。
【文檔編號(hào)】F03G4/00GK205472805SQ201620300635
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】范海燕, 王娜
【申請(qǐng)人】范海燕