潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统.pdf

本发明属于海水淡化技术领域，特别是涉及一种通过潮汐电站供电和太阳能发电，驱动机械式蒸汽再压缩海水淡化综合利用装置，实现电站发电、淡水生产、含盐矿物提炼的海水淡化综合系统。一种潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统，包括潮汐能发电系统、太阳能发电系统、MVR蒸发系统，所述的潮汐能所述的发电系统具体为潮汐能发电站，用于为系统供电；所述的太阳能发电系统具体为太阳能板式预热器，用于吸收光能转化为电能和热能，为系统供电和为预热器管道内海水进行预热；MVR蒸发系统，用于对海水进行浓缩和淡化处理。

权利要求书1.  一种潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统，其特征在于：包括潮汐能发电系统、太阳能发电系统、MVR蒸发系统，所述的潮汐能所述的发电系统具体为潮汐能发电站，用于为系统供电； 所述的太阳能发电系统具体为太阳能板式预热器，用于吸收光能转化为电能和热能，为系统供电和为预热器管道内海水进行预热； MVR蒸发系统，用于对海水进行浓缩和淡化处理。 2.   根据权利要求1所述的潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统，其特征在于：所述的太阳能板式预热器包括玻璃盖板、太阳能光伏发电板、套管换热器、隔热层和后背板，所述的太阳能板式预热器外设置有玻璃盖板，所述的太阳能光伏发电板设置在玻璃盖板内，所述的太阳能光伏发电板与套管换热器紧密相连，所述的套管换热器外设置有隔热层，所述的隔热层外设置有后壁板。 3.   根据权利要求1所述的潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统，其特征在于：所述的太阳能光伏发电板包括光伏电池、透明TPT层、EVA层、黑色TPT层、电池基板，所述的光伏电池设置在电池基板上，所述的光伏电池被TPT层包夹，光伏电池上层为透明TPT层，所述的透明TPT层通过EVA层与光伏电池粘结，光伏电池层为黑色TPT层，所述的黑色TPT层通过EVA层与电池基板粘结。 4.   根据权利要求1所述的潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统，其特征在于：所述的套管换热器包括换热盘管、预热海水进口、预热海水出口、高温浓缩液进口和高温浓缩液出口，所述的换热盘管设置在套管换热器内，所述的换热盘管的两端设置有高温浓缩液进口和高温浓缩液出口，所述的套管换热器两端设置有预热海水进口和预热海水出口。 5.   根据权利要求1所述的潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统，其特征在于：所述的MVR蒸发系统包括板式换热器、太阳能板式预热器、水平管降膜蒸发器、喷淋器、蒸汽出口、蒸汽压缩机、蒸汽进口、换热管、冷凝液出口、水泵、浓缩液出口、第1转向阀门、第2转向阀门、循环泵和结晶器，所述的板式换热器的输出端与太阳能板式预热器的预热海水进口相连接，所述的板式换热器的输出端通过水泵与水平管降膜蒸发器的冷凝液出口相连接，所述的太阳能板式预热器的预热海水出口通过第一转向阀门与水平管降膜蒸发器内的喷淋器相连接，所述的水平管降膜蒸发器内设置有换热管，所述的水平管降膜蒸发器底部设置有浓缩液出口，所述的浓缩液出口通过循环泵、第1转向阀门和第2转向阀门与水平管降膜蒸发器的喷淋器相连接，所述的水平管降膜蒸发器还设置有蒸汽出口和蒸汽进口，所述的蒸汽出口和蒸汽进口通过蒸汽压缩机相连接，所述的浓缩液出口通过循环泵和第2转向阀门太阳能板式预热器的高温浓缩液进口相连接，所述的高温浓缩液出口与结晶器相连接。 6.   根据权利要求3所述的潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统，其特征在于：所述的电池基板是铝板。

说明书潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，特别是涉及一种通过潮汐电站供电和太阳能发电，驱动机械式蒸汽再压缩海水淡化综合利用装置，实现电站发电、淡水生产、含盐矿物提炼的海水淡化综合系统。
背景技术
潮汐能和太阳能是一种清洁、无污染的、相对稳定可靠的可再生能源，中国漫长的海岸线贮藏了丰富的潮汐能源，广阔的地域面积拥有丰富的太阳能源。我国的潮汐能发电开始于1956年，经过几十年的发展，已经建立了不少大中型潮汐能发电站，缓解了我国沿海地区和海岛居民用电紧张现状。我国太阳能的发展也较快，技术较为成熟。
随着社会经济的发展，沿海地区和海岛居民的淡水用量与日俱增，淡水缺乏严重，使得海岛的建设停滞，甚至海岛居民放弃岛屿居住，回迁到内陆生活，造成沿海岛屿荒废。目前的海水淡化系统存在三个方面的问题：一是传统的海水淡化装置的能源主要来自煤炭和石油等化石燃料，能源消耗高并且污染环境，对于海岛来说，化石燃料增加了运输成本；二是传统的海水淡化装置，将产生的浓海水直接排放到海里，长久下去将影响海岛附近海域动植物的繁衍生息，对海岛附近的海产养殖造成直接的经济损失；三是目前的海水淡化技术缺乏整体性，产生的大量浓海水直接排放，没有得到有效利用，与含盐矿物提炼等技术缺乏协同联产利用。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种能够综合利用了各环节的中间产物，节能环保、设备占地面积小，需要的配套设施少，投资成本低、生产工艺流程周期短的潮汐能\太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统。
本发明所采用的技术解决方案是一种潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统，包括潮汐能发电系统、太阳能发电系统、MVR蒸发系统，所述的潮汐能所述的发电系统具体为潮汐能发电站，用于为系统供电；
所述的太阳能发电系统具体为太阳能板式预热器，用于吸收光能转化为电能和热能，为系统供电和为预热器管道内海水进行预热；
MVR蒸发系统，用于对海水进行浓缩和淡化处理。
所述的太阳能板式预热器包括玻璃盖板、太阳能光伏发电板、套管换热器、隔热层和后背板，所述的太阳能板式预热器外设置有玻璃盖板，所述的太阳能光伏发电板设置在玻璃盖板内，所述的太阳能光伏发电板与套管换热器紧密相连，所述的套管换热器外设置有隔热层，所述的隔热层外设置有后壁板。
所述的太阳能光伏发电板包括光伏电池、透明TPT层、EVA层、黑色TPT层、电池基板，所述的光伏电池设置在电池基板上，所述的光伏电池被TPT层包夹，光伏电池上层为透明TPT层，所述的透明TPT层通过EVA层与光伏电池粘结，光伏电池层为黑色TPT层，所述的黑色TPT层通过EVA层与电池基板粘结。
所述的套管换热器包括换热盘管、预热海水进口、预热海水出口、高温浓缩液进口和高温浓缩液出口，所述的换热盘管设置在套管换热器内，所述的换热盘管的两端设置有高温浓缩液进口和高温浓缩液出口，所述的套管换热器两端设置有预热海水进口和预热海水出口。
所述的MVR蒸发系统包括板式换热器、太阳能板式预热器、水平管降膜蒸发器、喷淋器、蒸汽出口、蒸汽压缩机、蒸汽进口、换热管、冷凝液出口、水泵、浓缩液出口、第1转向阀门、第2转向阀门、循环泵和结晶器，所述的板式换热器的输出端与太阳能板式预热器的预热海水进口相连接，所述的板式换热器的输出端通过水泵与水平管降膜蒸发器的冷凝液出口相连接，所述的太阳能板式预热器的预热海水出口通过第一转向阀门与水平管降膜蒸发器内的喷淋器相连接，所述的水平管降膜蒸发器内设置有换热管，所述的水平管降膜蒸发器底部设置有浓缩液出口，所述的浓缩液出口通过循环泵、第1转向阀门和第2转向阀门与水平管降膜蒸发器的喷淋器相连接，所述的水平管降膜蒸发器还设置有蒸汽出口和蒸汽进口，所述的蒸汽出口和蒸汽进口通过蒸汽压缩机相连接，所述的浓缩液出口通过循环泵和第2转向阀门太阳能板式预热器的高温浓缩液进口相连接，所述的高温浓缩液出口与结晶器相连接。
所述的电池基板是铝板。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：将潮汐能、MVR海水淡化系统和海水矿物质冶炼进行有机结合，综合利用了各环节的中间产物，提高了系统的整体性能。利用潮汐能电站海水自动入库，节省了海水淡化设备抽吸海水的用电消耗；利用MVR蒸发系统进行海水淡化，设备无需化石燃料供能，只消耗电能，减少了污染，同时利用潮汐能电站的电能，节约了海水淡化的成本；MVR蒸发系统进行海水淡化，设备占地面积小，需要的配套设施少，减少了投资成本和生产用地；MVR蒸发系统进行海水淡化，冷凝出来的淡水可以直接用于工业，经过简单的渗膜处理，可用于海岛居民生活饮用因为是水蒸气冷凝而成的水，杂质含量少，可节约过滤膜的使用；利用太阳能板式预热器，对海水预热处理，减少了海水加热的电能消耗，同时，太阳能板式预热器发电，辅助海水淡化设备的电能需求；海水经过MVR蒸发系统后，流出的浓海水直接进入下一级结晶系统，浓海水得到有效利用，无需排放，减少了对沿海水域的污染；对于含盐矿物的提炼来说，无需再进行海水浓缩，缩短了生产工艺流程，提高了海水矿物质冶炼的产量，缩短了生产周期。在现有的潮汐能电站附近建设海水淡化和含盐矿物提炼厂就可以，减少了生产用地，节约了沿海土地资源。
附图说明    

图1是本发明的系统流程图
图2是MVR海水淡化和含盐矿物提炼系统图
图3是太阳能板式预热器图
图4是太阳能光伏发电板的结构图
图5是图3中A-A视图
图中1.板式换热器，2.太阳能板式预热器，3.水平管降膜蒸发器，4.喷淋器，5.蒸汽出口，6.蒸汽压缩机，7.蒸汽进口，8.换热管，9冷凝液出口，10.水泵，11.浓缩液出口，12.循环泵，13.结晶器，14.玻璃盖板，15.太阳能光伏发电板，16.光伏电池，17.套管换热器，18.隔热层，19.后背板，20.换热盘管，21.透明TPT层，22.EVA层，23.黑色TPT层，24.电池基板，25.预热海水进口，26.预热海水出口，27.高温浓缩液进口，28.高温浓缩液出口，29.第1转向阀门，30.第2转向阀门。
具体实施方式
具体实施方式如下：
如图1所示：一种潮汐能太阳能和机械式蒸汽再压缩海水淡化综合系统，包括潮汐能发电系统、太阳能发电系统、MVR蒸发系统，所述的潮汐能所述的发电系统具体为潮汐能发电站，用于为系统供电；
所述的太阳能发电系统具体为太阳能板式预热器2，用于吸收光能转化为电能和热能，为系统供电和为预热器管道内海水进行预热；
MVR蒸发系统，用于对海水进行浓缩和淡化处理。
具体实施时可根据沿海地区地质，气候等条件建设潮汐能发电站，或者借助已经建设好的潮汐能发电站，在附近建设海水淡化和含盐矿物提炼厂。如果已经具备海水淡化和含盐矿物提炼厂，则只需对原有设备进行简单的改造。
根据沿海地区地质，气候等条件建设潮汐能发电站，或者借助已经建设好的潮汐能发电站，在附近建设海水淡化和含盐矿物提炼厂。如果已经具备海水淡化和含盐矿物提炼厂，则只需对原有设备进行简单的改造。由于潮汐作用，海水进入潮汐能发电站水库，带动叶轮做功产生电能；部分海水进入MVR蒸发系统，系统蒸发产生的冷凝液，不作处理时，可以作为工业用水使用，若冷凝液经过简单的渗膜处理，可以作为生活用水使用，满足沿海居民的淡水需求；MVR蒸发系统产生的浓海水，输送到含盐矿物提炼厂，进行制盐炼肥，避免了浓海水的直接排放，使得海水淡化产生的浓海水也得到了有效利用；潮汐能发电站产生的电能为MVR蒸发系统和制盐炼肥提供了电能，同时MVR蒸发系统中的太阳能板式预热器2，也提供部分电能作为辅助，这样使整套系统，只需电力运行，无需煤炭等化石燃料的消耗，达到了节能环保高效的目的。
如图3所示，所述的太阳能板式预热器2包括玻璃盖板14、太阳能光伏发电板15、套管换热器17、隔热层18和后背板19，所述的太阳能板式预热器2外设置有玻璃盖板14，所述的太阳能光伏发电板15设置在玻璃盖板14内，所述的太阳能光伏发电板15与套管换热器17紧密相连，所述的套管换热器17外设置有隔热层18，所述的隔热层18外设置有后壁板。
如图4所示，所述的太阳能光伏发电板15包括光伏电池16、透明TPT层21、EVA层22、黑色TPT层23、电池基板24，所述的光伏电池16设置在电池基板24上，所述的光伏电池16被TPT层包夹，光伏电池16上层为透明TPT层21，所述的透明TPT层21通过EVA层22与光伏电池16粘结，光伏电池16层为黑色TPT层23，所述的黑色TPT层23通过EVA层22与电池基板24粘结。所述的电池基板24是铝板。上层透明TPT层21用于透过太阳光和保护光伏电池16；下层黑色TPT层23用于增强对太阳光的吸收和对光伏电池16进行电绝缘；电池基板24用于固定和进行热传导。整套装置在良好的电绝缘和热传导前提下，压制成板，即为太阳能光伏发电板15；将套管换热器17与太阳能光伏发电板15的基板焊接在一起，并在换热器周围加入隔热层18，起到保温的作用，在太阳能光伏发电板15的上方设置高透光率的玻璃盖板14，起到透过太阳光和保护发电板的作用，最后用铝合金边框进行固定，即为太阳能板式预热器2。
如图5所示，所述的套管换热器17包括换热盘管20、预热海水进口25、预热海水出口26、高温浓缩液进口27和高温浓缩液出口28，所述的换热盘管20设置在套管换热器17内，所述的换热盘管20的两端设置有高温浓缩液进口27和高温浓缩液出口28，所述的套管换热器17两端设置有预热海水进口25和预热海水出口26。
如图2所示，所述的MVR蒸发系统包括板式换热器1、太阳能板式预热器2、水平管降膜蒸发器3、喷淋器4、蒸汽出口5、蒸汽压缩机6、蒸汽进口7、换热管8、冷凝液出口9、水泵10、浓缩液出口11、第1转向阀门29、第2转向阀门30、循环泵12和结晶器13，所述的板式换热器1的输出端与太阳能板式预热器2的预热海水进口25相连接，所述的板式换热器1的输出端通过水泵10与水平管降膜蒸发器3的冷凝液出口9相连接，所述的太阳能板式预热器2的预热海水出口26通过第一转向阀门与水平管降膜蒸发器3内的喷淋器4相连接，所述的水平管降膜蒸发器3内设置有换热管8，所述的水平管降膜蒸发器3底部设置有浓缩液出口11，所述的浓缩液出口11通过循环泵12、第1转向阀门29和第2转向阀门30与水平管降膜蒸发器3的喷淋器4相连接，所述的水平管降膜蒸发器3还设置有蒸汽出口5和蒸汽进口7，所述的蒸汽出口5和蒸汽进口7通过蒸汽压缩机6相连接，所述的浓缩液出口11通过循环泵12和第2转向阀门30太阳能板式预热器2的高温浓缩液进口27相连接，所述的高温浓缩液出口28与结晶器13相连接。
具体实施时，海水通过板式换热器1与冷凝水换热，提高了进入MVR蒸发器的海水温度；海水再进入太阳能板式预热器2，通过预热海水进口25进入到套管换热器17中，同时浓缩后的海水通过高温浓缩液进口27，进入到套管换热器17中的换热盘管20预热管外的海水；太阳能光伏发电板15由于光伏作用集热，热量经由电池基板24传导到套管换热器17，实现预热海水的目的；预热后的海水由预热海水出口26通过管道输送到喷淋器4，并喷淋到换热管8上，与换热管8内的蒸汽换热蒸发；蒸汽由蒸汽出口5进入到蒸汽压缩机6中，蒸汽压缩机6抽吸水平管降膜蒸发器3内的蒸汽，使得水平管降膜蒸发器3内的压强降低，海水蒸发沸腾温度随之降低，实现海水的低温蒸发；同时，进入到蒸汽压缩机6中的蒸汽经过压缩后，蒸汽的压强和温度升高，蒸汽再由蒸汽进口7输送到换热管8内，与喷淋到管外的海水进行换热，蒸汽换热后冷凝为水，由冷凝液出口9流出，冷凝水再经过水泵10输送到板式换热器1内，冷凝水与进入板式换热器1的海水进行换热；水平管降膜蒸发器3内的未蒸发的海水，由循环泵12输送再通过第2转向阀门30和第1转向阀门29，到喷淋器4内，再次喷淋到换热管8上，实现循环蒸发，待水平管降膜蒸发器3内的海水浓度达到结晶要求时，调节第2转向阀门30，使浓海水通过浓缩液出口11进入循环泵12，再通过第2转向阀门30进入到太阳能板式预热器2中，之后通过管道进入到结晶设备中，实现含盐矿物的提炼，生产出海盐、纯碱、烧碱等结晶体；太阳能板式预热器2通过光伏电池16产生电能，为水泵10循环泵12等提供辅助电能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。