[发明专利]一种风能直接利用海水淡化系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于海水淡化领域，具体是涉及一种风能直接利用海水淡化系统及其控制方法，利用不稳定的风能作为动力源来进行稳定的海水淡化。

背景技术

随着经济持续的发展和人民生活水平的提高，对水量的需求越来越大，对水质的要求越来越高，而水资源的不足，时空分布的不均，加上超限度的开采，无节制的浪费，随意的污染，使本来紧张的水资源供需矛盾更加尖锐。遇到干旱年份，水资源的短缺不仅严重影响正常的工农业生产，也影响到人们的生活。随着经济的发展，人口的增加，缺水面必然会持续增大。同时受全球能源危机和环境恶化的影响，以风能为代表的新能源开发利用受到大多数国家的重视，并纷纷制订了相关的激励政策和措施。受此影响，全球风能开发利用得到迅猛发展。

从长远角度来看，发展海水淡化，不论从经济上，还是从环境上都更加可行。海水淡化水源稳定、清洁，产水成本逐渐降低，已经受到越来越多国家，尤其是干旱缺水国家的重视。事实上，世界范围的普遍缺水已经使海水淡化技术从中东的沙漠地区扩展到全球的主要沿海城市，并形成了海水淡化水的生产销售和海水淡化设备制造两大产业。因此，海水淡化作为开发新水源的一种技术已经确定无疑地成了全世界的必然趋势。然而，海水淡化耗能多，大力发展便宜的可再生能源并用于海水淡化将是解决海水淡化高成本的重要途径。

至今海水淡化方法有蒸馏法、结晶法、电渗析法、反渗透法、离子交换法等等。其中反渗透法海水淡化技术因其能耗低、系统安装维护相对简单等优点，以及反渗透膜元件在材料、结构等方面不断取得突破，反渗透海水淡化技术近几十年来取得了飞跃发展，使得反渗透技术已经成为海水淡化、苦咸水淡化、纯水和超纯水制备最经济的手段，目前已得到了广泛的应用。

反渗透海水淡化技术是用一张只透过水而不能透过盐的半透膜将淡水和盐水隔开，在盐水一侧加一个大于渗透压的压力，盐水中的水就会透过半透膜到淡水处，实现海水淡化。现有的反渗透海水淡化系统是用电能驱动离心泵，在盐水一侧加一个大于渗透压的压力，使盐水中的水透过半透膜到淡水处。这样做的缺点是：消耗了大量的电能，增加了海水淡化的成本。

发明内容

本发明提供了一种风能直接利用海水淡化系统及其控制方法，直接利用风能进行海水淡化，不需要燃烧化石燃料，不产生温室气体及硫化物氮化物等污染气体，同时还有效利用了空气压缩过程中产生的热量对海水进行预热，提高了能源利用率、降低了海水淡化成本，保证淡水输出稳定。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种风能直接利用海水淡化系统，包括风力机装置、海水预处理设备、压力平衡系统、反渗透装置和控制系统，其特征在于：

所述海水预处理设备、压力平衡系统、反渗透装置依次顺序连接；

所述压力平衡系统包括水泵、气体压缩装置、密闭储水容器、热交换器、第一溢流阀、溢流节流阀、电磁阀、放气阀，其中：

所述风力机装置的输出轴经传动系统分别与所述水泵和气体压缩装置连接；

所述海水预处理设备经水泵和海水管路I与所述密闭储水容器联通；

所述气体压缩装置通过气体管路III与所述密闭储水容器联通，用以向所述密闭储水容器供给压缩气体；

所述热交换器与所述气体压缩装置耦合设置，其冷侧与海水管路I联通，其热侧与气体管路III联通，利用所述气体压缩装置压缩空气过程中产生的热量来加热海水管路中的海水；

所述密闭储水容器通过海水管路II与所述反渗透装置联通；

海水管路I通过所述第一溢流阀、海水管路II通过所述溢流节流阀分别返至所述海水预处理设备；

所述电磁阀设置在海水管路II上，所述放气阀设置在密闭储水容器上，所述控制系统通过电磁阀来控制海水管路II的开闭；

所述控制系统通过所述放气阀和气体压缩装置联合控制密闭储水系统中压缩空气的压力。

进一步地，所述风力机装置包括至少一个风力机，所述风力机为水平轴或垂直轴风力机。

优选地，所述传动系统包括至少一个变速箱。

进一步地，所述海水管路I还设置有单向阀，所述单向阀和密闭储水容器之间的海水管路I通过第二溢流阀返至所述海水预处理设备。

进一步地，所述海水管路II上还设置有保安过滤器，所述保安过滤器位于所述电磁阀和所述反渗透装置之间。