[发明专利]太阳能湿氦气透平循环电水盐三联产零排放系统及方法

说明书

本发明公开了一种太阳能湿氦气透平循环电水盐三联产零排放系统及方法，属于发电、蒸发结晶、脱盐产水领域。该系统包括太阳能湿氦气透平循环子系统和结晶产水子系统；其中太阳能湿氦气透平循环子系统包括热熔融盐罐、冷熔融盐罐、太阳能集热器、氦气加热器、饱和器、氦气轮机、发电机；结晶产水子系统主要包括搅拌器、离心机、溶液预热器以及热泵循环。本发明将发电系统与脱盐产水过程相结合，利用太阳能加热湿氦气进行发电，同时能充分回收湿氦气余热，用于预热进口溶液，并使用热泵系统对溶液进行加热蒸发、冷却结晶，从而同时实现了发电和脱盐产水的要求。本系统节能效果显著、符合国家节能减排及可持续发展的战略目标。

技术领域

本发明设计了一种太阳能湿氦气透平循环电水盐三联产零排放系统及方法，属于发电、蒸发结晶、脱盐产水领域。

背景技术

氦气作为冷却剂，化学性质稳定，导热性能良好，氦气透平循环常用于高温气冷核反应堆的停堆冷却。而与纯氦气相比，携带了水蒸气的湿氦气增加了燃气透平内部做功工质，在增大有效输出功的同时能够减小压缩功的消耗，提高了循环性能。

随着社会发展与人类活动的增加，人类对淡水的需求程度与日俱增，淡水生产技术也因此成为了研究热点。传统的淡化技术包括蒸馏法、冷冻法、闪蒸法、反渗透法等，但运行维护成本相对较高，不利于大规模应用；且常规淡化技术中常将浓缩至6％以上的海水直接排放，严重破坏了周围的生态环境，因而发展节能、高效、零污染的淡水生产系统势在必行。

为了实现零排放的目的，考虑将淡水生产系统与蒸发结晶系统相结合，并用太阳能推动湿氦气透平循环发电，并且同时实现了淡水生产与浓缩结晶的目标。本电水盐三联产系统节能效果显著、符合国家节能减排及可持续发展的战略目标。

发明内容

本发明的目的在于提出一种太阳能湿氦气透平循环电水盐三联产零排放系统及方法。

一种太阳能湿氦气透平循环电水盐三联产零排放系统，包括太阳能湿氦气循环透平循环子系统和结晶产水子系统,其特征在于：

其中太阳能湿氦气透平循环子系统包括热熔融盐罐、冷熔融盐罐、太阳能集热器、氦气加热器、饱和器、氦压气机、发电机、氦气轮机；

上述太阳能湿氦气透平循环子系统的冷熔融盐罐出口与太阳能集热器进口相连，太阳能集热器出口与热熔融盐罐进口相连，热熔融盐罐出口与氦气加热器热侧进口相连，氦气加热器热侧出口与冷熔融盐罐进口相连，氦气加热器冷侧进口与饱和器顶部湿氦气出口相连，氦气加热器冷侧出口与氦气轮机进口相连，氦气轮机带动发电机运转，饱和器底部湿氦气进口与氦压气机出口相连，氦压气机进口与溶液预热器顶部氦气出口相连，溶液预热器底部氦气进口与氦气轮机氦气出口相连，溶液预热器底部产水出口与外界相连。

其中结晶产水子系统包括上述饱和器，还包括节流阀Ⅰ、溶液冷却器、溶液加热器、压缩机、搅拌机、离心机、节流阀Ⅱ、溶液预热器、溶液泵；

上述结晶产水子系统的节流阀Ⅰ进口与饱和器底部溶液出口相连，节流阀Ⅰ出口与溶液冷却器热侧进口相连，溶液冷却器热侧出口与搅拌机进口相连，搅拌机溶液出口与溶液泵进口相连，搅拌机晶浆出口与离心机晶浆入口相连，离心机晶体出口与外界相连，离心机母液出口与溶液泵进口相连；溶液冷却器冷侧出口与压缩机进口相连，压缩机出口与溶液加热器热侧进口相连，溶液加热器热侧出口与节流阀Ⅱ进口相连，节流阀Ⅱ出口与溶液冷却器冷侧入口相连；溶液预热器底部溶液出口与溶液泵进口相连，溶液泵出口与溶液加热器冷侧进口相连，溶液加热器冷侧出口与饱和器顶部溶液进口相连。

一种太阳能湿氦气透平循环电水盐三联产零排放系统的工作方法，其特征在于包括以下工作过程：