[发明专利]压力延缓渗透能发电系统

说明书

本发明属于渗透能发电设备领域，具体公开了一种压力延缓渗透能发电系统，旨在解决现有的PRO发电系统压力波动大以及自身能耗高的问题。该压力延缓渗透能发电系统，包括渗透装置、稀溶液池、浓缩装置和发电装置，还包括稳压装置和蓄水装置。蓄水装置能够用于储存浓溶液及压力能回收，通过在浓溶液侧与蓄水装置之间设置本发明结构的稳压装置，不仅可以在发电过程中维持系统压力稳定，减小系统压力波动，而且利于使发电系统达到并维持最优的背压，可减少发电系统中稳压泵和增压泵的使用，显著降低系统的自身能耗，从而提高系统的发电功率。

技术领域

本发明涉及一种发电系统，特别是一种压力延缓渗透能发电系统。

背景技术

经济的飞速发展带来的能源紧缺和环境破坏问题日益严重，近年来绿色能源备受青睐。1954年，R.E.Pattle率先提出了渗透能的概念，即两种不同浓度溶液之间的化学电位差能。据测算，地球表面70.8％是海洋，渗透能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源；据统计，河水和海水之间的渗透能具有约1650TWh/year的发电潜能，这引起了世界各国的关注。目前，获取渗透能的技术主要有两种：基于渗透原理的压力延缓渗透(PRO)和利用透析原理的反电渗析，近年来很多国家都对渗透能发电进行深入的研究。

利用压力延缓渗透能发电的原理为：当浓溶液(如：海水)和稀溶液(如：河水)分别流过压力延缓渗透(PRO)膜的两侧时，形成渗透压ΔΠ，在浓溶液侧施加一定的背压ΔP(ΔP<ΔΠ)，稀溶液中的水就会在压力(ΔΠ-ΔP)的作用下通过PRO膜渗透到达浓溶液一侧，使该侧压力升高，进而能够通过水轮发电机将渗透能转换为电能。但是随着稀溶液中的水向浓溶液侧渗透，浓溶液的浓度逐渐降低，渗透压差降低，发电功率密度也随之降低，因此必须将稀释的浓溶液从渗透单元中排放出，并引入新的浓溶液，才能得到持续的渗透能。在稀溶液排放和浓溶液引入过程中压力延缓渗透膜两侧压力变化巨大，这对PRO膜、膜池和管路的损坏极其严重。此外，在稀溶液排放和浓溶液引入过程中，管路和膜池浓溶液侧的压力降至与外界压力相同，然而由公式W＝AΔP(ΔΠ-ΔP)可知，PRO膜和系统溶液确定后A和ΔΠ就固定为常数，W是关于ΔP的二次函数，ΔP为ΔΠ的1/2时，W最大，为了得到最优的发电功率W，均在系统浓溶液一侧添加稳压泵或者增压泵来提供或维持最佳背压ΔP。例如，专利公开号为CN103172189A、CN103615363A和CN103603764A的现有技术均在浓溶液一侧借助增压泵或者稳压泵来达到并维持系统最优的背压。对于一般的“海水-河水”渗透体系，ΔΠ高达2.6MPa，泵的使用会大大增加系统自身能耗，降低PRO发电系统的净发电量。对于PRO发电系统，膜池浓溶液侧和管路压力波动大，以及发电系统自身能耗高，是稀溶液排放和浓溶液引入过程中亟待解决的两个重要问题。

发明内容

本发明提供了一种压力延缓渗透能发电系统，旨在解决现有的PRO发电系统压力波动大以及自身能耗高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：压力延缓渗透能发电系统，包括渗透装置、稀溶液池、浓缩装置和发电装置，还包括稳压装置和蓄水装置；

所述渗透装置包括渗透池，所述渗透池内设置有压力延缓渗透膜，所述压力延缓渗透膜将渗透池分隔为稀溶液侧和浓溶液侧，所述稀溶液侧与稀溶液池循环连接；

所述稳压装置包括具有稳压进液口和稳压出液口的密闭容器，所述密闭容器的内部设置有一端与稳压进液口相连的稳压进液管以及一端与稳压出液口相连的稳压出液管，密闭容器上还设置有稳压排气阀；工作时，密闭容器的内部容纳有稳压溶液和稳压气体，且稳压进液管的另一端以及稳压出液管的另一端均没入稳压溶液中，稳压排气阀能够用于排放稳压气体；

所述浓溶液侧的出液口与密闭容器的稳压进液口相连，所述密闭容器的稳压出液口与蓄水装置的循环进液口相连，所述蓄水装置的循环出液口与浓溶液侧的进液口连接；

所述蓄水装置的发电出液口与发电装置的进液口连接；