[发明专利]海水波浪能淡化系统

说明书

本发明公开了一种海水波浪能淡化系统，包括两正交浮子组、曲柄联杆结构、海水淡化、压缩空气储能以及水气存储单元；两正交浮子组根据波浪方向全方位捕获波浪能，电磁离合器、锥形齿轮以及牵引齿轮协同耦合两浮子组捕获能量，并由曲柄联杆结构将牵引齿轮旋转运动转化为淡化活塞和压缩活塞的上下运动，中心浮球经电磁阀调节膨胀腔和压缩腔气压，平抑波浪能的波动功率，确保海水淡化的恒压转化。浓盐水废压能通过压缩活塞下移，转化成高压气体内能；水气存储单元存储淡水和压缩空气，调控中心浮球气压，提升压缩储能效率；本发明极大提升波浪能转化效率、反渗透膜淡化效率和使用寿命，必将推动波浪能海水淡化的真正实用化。

技术领域

本发明公开了一种海水波浪能淡化系统，是一种应用于广阔海洋、电能及淡水缺乏区域，利用海洋波浪能和压缩空气协同实现海水的反渗透膜式淡化的淡化系统。

背景技术

随着世界能源危机和近海资源逐步开发，远洋鱼类及深海石油资源的开发日益受到各国关注，我国先后出台了“一带一路”、以及《全国海洋经济规划发展纲要》，旨在加速我国远洋资源的开发利用。然而，海上淡水缺乏和电力供给困难等问题，极大制约了远洋资源的开发利用，海水波浪能作为一种新兴的清洁能源，蕴含容量大，且与海水淡化天然耦合，已成为世界各国科研人员的重要研究方向。

目前，海水淡化主要采用反渗透膜淡化工艺，利用电能驱动提水泵完成淡化膜供水压力恒定，以提高海水淡化效率和反渗透膜使用寿命，但海水淡化是高耗能产业，传统电力供给必将加剧环境污染和能源危机。同时，反渗透膜式海水淡化效率和使用寿命都与淡化压力密切相关，但波浪能的间歇性和波动性极易导致膜淡化压力变化，严重影响其使用寿命，储能是有效解决波动功率平抑的有效方法，但常用的蓄电池和液压等储能方式，极易导致环境污染。压缩空气储能是一种严格无污染的新型储能方式，如何与波浪能以及海水淡化能量耦合，提升波浪能利用率、海水淡化效率是必须要解决的关键问题。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述技术上的不足，提出的一种新型海水波浪能淡化系统。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：海水波浪能淡化系统包括两正交浮子组、曲柄联杆结构、海水淡化、压缩空气储能以及水气存储单元。两正交浮子组根据波浪方向全方位捕获波浪能，并经曲柄联杆结构驱动淡化活塞上下运动，完成海水吸入、海水淡化以及淡水和高压浓盐水排出，压缩空气储能平抑波浪能波动性和间歇性问题，确保海水淡化恒压高效转化，提升反渗透膜淡化效率和使用寿命。

两正交浮子组为两组正交设置的捕获装置Ⅰ和捕获装置Ⅱ，捕获装置包括两圆柱体浮子、浮子联杆、俯仰中轴、俯仰齿轮、锥形齿轮Ⅰ、水平联轴以及调向结构。所述圆柱体浮子在海浪浮力和激荡力共同作用下，上下运动捕获波浪能，驱动浮子联杆作俯仰运动，并由俯仰中轴、俯仰齿轮以及锥形齿轮Ⅰ协同转化成水平联轴的旋转运动，水平联轴旋转运动经调向结构与曲柄联杆结构机械耦合，驱动淡化活塞运动完成海水淡化。所述调向结构包括内嵌电磁离合器Ⅱ的锥形齿轮Ⅱ以及内嵌电磁离合器Ⅰ的牵引齿轮，锥形齿轮Ⅱ经电磁离合器Ⅱ与捕获装置Ⅰ的水平联轴耦合，将捕获装置Ⅰ捕获能量传递至牵引齿轮；所述牵引齿轮内嵌电磁离合器Ⅰ与捕获装置Ⅱ水平联轴同轴耦合，将捕获装置Ⅱ捕获能量传递至牵引齿轮，牵引齿轮外齿为锥形结构，与锥形齿轮Ⅱ机械耦合，所述电磁离合器根据波浪方向改变耦合至牵引齿轮的捕获装置数量；所述曲柄联杆结构上端和牵引齿轮刚性联接，下部经约束轴承和淡化活塞刚性联接，完成牵引齿轮旋转运动到淡化活塞上下运动的转化。