[发明专利]一种利用洋流自主发电淡化海水的装置及方法

说明书

本发明涉及一种利用洋流自主发电淡化海水的装置及方法，装置由海水淡化系统和发电系统两部分组成。叶轮在洋流的冲击下旋转发电，产生的电流由输电线输送至阴极电极片和阳极电极片，海水中的Na⁺穿过阳离子分离膜向阴极电极片靠近，海水中的Cl^‑穿过阴离子分离膜向阳极电极片靠近，Cl^‑和Na⁺汇集后形成浓缩水，通过浓缩水流动槽道排出，流失掉Cl^‑和Na⁺的海水成为淡化水通过淡化水流动槽道收集，再依次通过淡化水流动通道、淡化水引流孔和淡化水导流孔，汇集到输水立管中外输。本装置能充分利用洋流能，实现了无能耗的海水淡化，同时有效抑制了套管的涡激振动，延长了装置的服役寿命。

技术领域

本发明属于海水淡化技术领域，具体涉及一种利用洋流自主发电淡化海水的装置及方法。

背景技术

淡水资源紧缺已发展成为一个全球性的问题，我国淡水资源形势同样严峻，特别是一些海岛、苦咸水地区以及内陆西北地区缺水现象极为严重。发展海水淡化技术，向海洋要水是解决水资源短缺问题的重要途径。常用的海水淡化方法包括离子交换膜法、蒸馏法、反渗透法等，其中离子交换膜法应用相对广泛。但不管是哪一种淡化工艺都需要消耗能源，而我国是一个人口大国，电力消耗增长迅速，且目前的发电方式仍以火力发电为主，能耗过高的同时造成了能源浪费、成本过高、环境污染等问题。因此降低海水淡化能耗，实现工业化量产一直是科研人员关注的重要方向。

我国海洋蕴藏着丰富的矿产，除常规的油气资源外，还有取之不竭的新能源，如波浪能、潮汐能、风能等，都是可再生的清洁能源。目前，我国海洋新能源开发利用程度仍很局限，而海水淡化身处海洋环境，能否就地取材，利用海洋可再生能源来满足淡化的能耗需求，是一个潜在的研究方向。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对当前背景技术中提出的现状不足，提出一种高效、无污染的利用洋流自主发电淡化海水的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用洋流自主发电淡化海水的装置由海水淡化系统和发电系统两部分组成。海水淡化系统由一根输水立管、两个密封轴承、一根套管和一个海水淡化分离盘组成。发电系统由四个叶轮、四个叶轮轴承、四个L形叶轮支撑架、四对磁极、四组发电线圈及输电线组成。

输水立管的上端设母螺纹、下端设公螺纹，输水立管中部周向等间距布置有四列淡化水导流孔，每列设7个淡化水导流孔。在输水立管轴向上间隔一根套管高度的距离布置两个密封轴承，密封轴承为内嵌圆柱滚子的内外圈结构，密封轴承的外圈一端面连接有圆环形限位板，密封轴承的内径与输水立管外径相等，密封轴承的外径与套管内径相同。套管卡装在两个密封轴承之间，并由圆环形限位板限位。两个密封轴承将输水立管与套管之间围成一个隔绝外界海水的密闭空间。

海水淡化分离盘是一个高度与套管高度相同、宽度小于套管直径、中部被挖空的壳体结构。海水淡化分离盘与套管焊接在一起，在海水淡化分离盘与套管衔接处的套管壁中部开设淡化水引流孔，使海水淡化分离盘淡化后的海水通过淡化水引流孔流入到套管与输水立管之间的环形空间。在靠近套管一端的海水淡化分离盘内侧壁上安装有阴极电极片，远离套管一端的海水淡化分离盘内侧壁上安装有阳极电极片。在阴极电极片和阳极电极片之间的海水淡化分离盘中部交替布置有平行的三个阴离子分离膜和四个阳离子分离膜，阴极电极片、四个阳离子分离膜、三个阴离子分离膜和阳极电极片将海水淡化分离盘内部空间分割成交替的浓缩水流动槽道和淡化水流动槽道。海水淡化分离盘底部靠近输水立管一侧开有海水进口，海水进口与浓缩水流动槽道和淡化水流动槽道连通。海水淡化分离盘的上部分为内、外两层，内层设淡化水流动通道，连通淡化水流动槽道与套管壁开设的淡化水引流孔；外层设浓缩水流动通道，与浓缩水流动槽道连通。海水淡化分离盘远离输水立管一侧顶端设有浓缩水排出口，连通浓缩水流动通道。海水淡化分离盘上部内、外两层的淡化水流动通道和浓缩水流动通道相互独立，互不干扰。