[发明专利]一种双进料口反向电渗析浓差发电系统

说明书

本发明提供的双进料口反向电渗析浓差发电系统，包括热发生模块、工况调节模块及浓差发电模块，通过热发生模块将热能转化为不同浓度盐溶液间的化学势能，工况调节模块根据实际工况调节稀溶液与浓溶液的温度、压力、浓度和流量，浓差发电模块通过反向电渗析过程，将盐溶液间的化学势能转换为电能，通过上述三个过程实现热能到电能的转化，结构简单可靠控制难度低、噪音小、可靠性高。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种双进料口反向电渗析浓差发电系统。

背景技术

随着社会经济的发展，能源成为制约社会发展的一大因素。我国能源消耗总量巨大，利用效率有待进一步提高，因此能源安全也成为国家战略。在我国日常生产生活中，大量能源以余热形式直接散失，并未受到有效利用，造成了资源的极大浪费。余热资源的利用是能源回收、提高能源利用效率的重要手段之一。当前的工业系统向环境中释放大量的余热能，其中低品位余热能约占42％。余热的大量排放导致整个工业系统的工业效率降低以及生产成本的增加。同时，由于工业效率的降低，使得工业系统对电力的消耗增加，而火力发电作为目前发电的主要方式，其对化石燃料的燃烧造成了严重的环境污染问题。人们对电力能源需求的日益增加，导致对化石燃料的需求量增加，考虑到目前日益短缺的自然资源，人们提出了可持续发展的理念，新能源的发展与利用逐渐成为世界发展的新主题。因此，人们需要利用新技术与新方法回收利用余热能，特别是数量巨大的低品位余热。进而提高能源的利用率，缓解全球能源短缺问题。

现有余热利用技术主要包括：朗肯循环，卡琳娜循环，热电效应发电，压电效应发电，渗透膜浓差发电和反向电渗析热机。朗肯循环和卡琳娜循环适用于余热温度较高的场合，无法有效利用低品位余热。同时面临工质沸点较高，有毒，效率低等问题。热电效应发电和压电效应发电成本高昂，发电效率较低，最大效率约20％。渗透膜热机主要由渗透膜和透平膨胀机组成，但液体膨胀机制作成本较高，技术难度大很难实现工业利用。

Leob于1979提出基于反向电渗析浓差技术的反向电渗析热机。系统主要由浓差发电模块和热热发生模块组成。以余热为驱动力，通过热热发生模块将余热能转换为盐浓度梯度能，接着浓差发电模块通过反向电渗析过程将盐浓度梯度能转换为电能，对外输出。目前世界上反向电渗析热机技术任处于探索阶段，仅有少量的实验样机，未得到大规模的工业应用。现有技术存在许多问题：一、系统内部回热效果差，系统损失大；二、热发生过程温度保持恒定，无法实现废热高效利用；三、当使用多级多效技术配置时，系统可靠性降低，成本增加，控制难度增加，很难实现工业化；四、发生器内部回热效果差，系统损失大。

因此，十分有必要对反向电渗析热机系统进行热力学优化，使系统能够高效利用低品位余热发电。同时还要对系统结构进行优化，保证结构简单、运行可靠、参数可调节。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种热源利用率高且结构简单的双进料口反向电渗析浓差发电系统。

为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供了一种双进料口反向电渗析浓差发电系统，包括热发生模块、工况调节模块及浓差发电模块；

所述热发生模块包括连续变温蒸馏发生器(1)、冷凝器(2)、高温回热器(3)及低温回热器(4)；所述工况调节模块包括混合器(5)、稀溶液泵(7)、均温器(8)、分流器(9)、稀溶液节流阀(10)、浓溶液泵(12)及浓溶液节流阀(13)；所述浓差发电模块包括离子交换膜(14)、电极系统(15)、反向电渗析池堆(16)及外电路(17)；其中：

稀溶液S7和浓溶液S8分别由所述连续变温蒸馏发生器(1)的入口(1-4)和(1-5)进入所述连续变温蒸馏发生器(1)，进入所述连续变温蒸馏发生器(1)的溶液沿换热管自上而下流动，外部热源由所述连续变温蒸馏发生器(1)的入口(1-1)进入所述连续变温蒸馏发生器(1)并自下而上流动，所述溶液从所述外部热源吸收热量，从而进行连续变温蒸馏发生过程；