專利名稱：一種適用于反滲透海水淡化的風力加壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種加壓裝置，特別涉及一種適用于反滲透海水淡化的風力直驅(qū)柱塞泵式加壓裝置，屬于新能源及節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，風能海水淡化主要途徑為利用風力發(fā)電機組先將風能轉(zhuǎn)化為電能，然后利用電能驅(qū)動高壓電泵將水加壓進行反滲透淡化處理，即風電反滲透裝置。該裝置存在以下問題:(I)利用風能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為壓力能，能量轉(zhuǎn)化過程較多，能量利用率不高；受風力波動的影響，風電輸出的穩(wěn)定性較差，為增加穩(wěn)定性采用的蓄電池、逆變器等容量較大，一次性投資昂貴；(3)風力發(fā)電機本身一次性投資較大。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決目前風能反滲透海水淡化存在的上述問題，而提供一種適用于反滲透海水淡化的風力加壓裝置。本實用新型采取的技術(shù)方案為:一種適用于反滲透海水淡化的風力加壓裝置，包括風葉，風葉連接轉(zhuǎn)向齒輪，轉(zhuǎn)向齒輪通過傳動軸與反滲透系統(tǒng)的柱塞泵連接，柱塞泵控制海水進入反滲透膜組件。所述的反滲透系統(tǒng)包括反滲透膜組件，反滲透膜組件連接柱塞泵，柱塞泵固定在塔桿上，柱塞泵與高于其位置的啟動水箱和低于其位置的預處理過濾器連接，預處理過濾器通過逆止閥連接能量轉(zhuǎn)換器，能量轉(zhuǎn)換器與海水相通。所述的啟動水箱上設(shè)有進氣閥，反滲透膜組件出水口設(shè)穩(wěn)壓閥。所述的反滲透膜組件、柱塞泵之間設(shè)有蓄能器、壓力表。所述的反滲透膜組件通過濃鹽水回流管與能量轉(zhuǎn)換器相連。所述的柱塞泵固定于塔桿的頂部以下2-3米處。在塔桿頂部安裝啟動水箱，預先注滿潔凈的海水，風力驅(qū)動風葉旋轉(zhuǎn)，經(jīng)轉(zhuǎn)向齒輪帶動垂直的傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸通過聯(lián)軸器與柱塞泵相連，柱塞泵運轉(zhuǎn)對預處理后的海水加壓，在開始啟動時，首先利用啟動水箱中預存的海水注入柱塞泵加壓，穩(wěn)定運行后，則由能量轉(zhuǎn)換器提供注入水。加壓后的海水進入反滲透膜進行過濾，在柱塞泵與反滲透膜組件的連接管路上加裝蓄能器，用于蓄能以及緩沖風力不穩(wěn)定引起的壓力波動。經(jīng)過反滲透膜的濃鹽水(含有較高的壓力能)再經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換器對海水原水進行加壓，加壓后的海水原水進入預處理過濾器，對海水進行初慮，預處理后的海水一方面用于補充啟動水箱開始啟動時損失的水量，另一方面為柱塞泵提供入流。本裝置柱塞泵固定于塔桿頂以下2-3米處，即考慮到動力傳動距離的限制，傳動距離越長，能量損失越大，又要兼顧底部上水的動力所能達到的揚程。本裝置啟動水箱安裝于塔桿頂部，主要用于提供系統(tǒng)由停止狀態(tài)轉(zhuǎn)入運行狀態(tài)時的啟動水流，因為開始啟動時，底部的能量轉(zhuǎn)換器沒有運轉(zhuǎn)，不能提供入流，而柱塞泵的吸程較小，一般不能帶動預處理過濾器運行。一旦系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運轉(zhuǎn)，能量轉(zhuǎn)換器能夠提供入流和動力，使海水原水通過預處理過濾器，為柱塞泵提供流量，多余的海水可以進入啟動水箱。啟動水箱為封閉式，上部安裝進氣閥，只能進出空氣，因此注滿水后自動停止注入。本裝置能量轉(zhuǎn)換器安裝于底部，用于將濃鹽水的壓力余能再轉(zhuǎn)換成壓水動能，對海水原水加壓，使海水原水進入預處理過濾器進行預處理。使進入能量轉(zhuǎn)換器得濃鹽水流量略大于提供加壓海水原水的流量，以便補充啟動水箱的水量和整個流程中的漏水損失。本裝置在柱塞泵的出口管路上，安裝有蓄能器，增加出口水壓的穩(wěn)定性，延長反滲透膜組件的使用壽命。本裝置風葉旋轉(zhuǎn)經(jīng)齒輪轉(zhuǎn)向后帶動柱塞泵產(chǎn)生高壓水，在3.5 10.8m/s的風速下，產(chǎn)生的出口水壓為5 7MPa，滿足后續(xù)反滲透裝置壓力要求。本實用新型裝置利用風能使風葉旋轉(zhuǎn)，經(jīng)齒輪轉(zhuǎn)向后帶動柱塞泵轉(zhuǎn)動，對預處理后的海水加壓，進行反滲透淡化處理。通過反滲透膜組件后的濃鹽水通過能量轉(zhuǎn)換器為海水原水加壓，加壓后的海水原水經(jīng)過預處理過濾器后提供給柱塞泵以及注入啟動水箱。該裝置相比于傳統(tǒng)的風力發(fā)電驅(qū)動高壓電泵加壓裝置，減少了能量的轉(zhuǎn)化次數(shù)，能量利用率高；運行操作簡單，節(jié)能環(huán)保，并具有性能穩(wěn)定，一次性投資小，造價低等特點。

圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其中:1、風葉；2、轉(zhuǎn)向齒輪；3、傳動軸；4、柱塞泵；5、啟動水箱；6、塔桿；7、蓄能器；8、壓力表；9、反滲透膜組件；10、能量轉(zhuǎn)換器；11、逆止閥；12、預處理過濾器；13、淡水控制閥；14、進氣閥。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖給出本實用新型的一個最佳實施方式。一種適用于反滲透海水淡化的風力加壓裝置，包括風葉1，風葉I連接轉(zhuǎn)向齒輪2，轉(zhuǎn)向齒輪2通過傳動軸3與反滲透系統(tǒng)的柱塞泵4連接，柱塞泵4控制海水進入反滲透膜組件9。所述的反滲透系統(tǒng)包括反滲透膜組件9，反滲透膜組件9連接柱塞泵4，柱塞泵4固定在塔桿6上，柱塞泵4與高于其位置的啟動水箱5和低于其位置的預處理過濾器12連接，預處理過濾器12通過逆止閥11連接能量轉(zhuǎn)換器10，能量轉(zhuǎn)換器10與海水相通。啟動水箱5上設(shè)有進氣閥14，反滲透膜組件9出水口設(shè)穩(wěn)壓閥13。反滲透膜組件
9、柱塞泵4之間設(shè)有蓄能器7、壓力表8。反滲透膜組件9通過濃鹽水回流管與能量轉(zhuǎn)換器10相連。柱塞泵4固定于塔桿6的頂部以下2-3米處。風葉I旋轉(zhuǎn)經(jīng)轉(zhuǎn)向齒輪2連接傳動軸3，帶動柱塞泵4，產(chǎn)生高壓水，在3.5
10.8m/s的風速下，產(chǎn)生的高壓水為5 7Mpa。高壓水進入反滲透膜組件9后產(chǎn)生淡水，穩(wěn)壓閥13起憋壓作用，用于維持通過反滲透膜的海水在高壓力狀態(tài)。風葉I設(shè)計有自動(手動)剎車停機功能，風速超過極限風速時自動剎車。通過反滲透膜組件9后的濃鹽水有較高的壓力(4 5Mpa)，將其注入能量轉(zhuǎn)換器10再對海水原水加壓，加壓后的海水原水壓力為0.3 0.4Mpa,再進入柱塞泵4加壓，多余的流量補充啟動水箱5在開始運行時流出的水量，啟動水箱5加滿水后，進氣閥14自動關(guān)閉。
權(quán)利要求1.一種適用于反滲透海水淡化的風力加壓裝置，其特征是，包括風葉，風葉連接轉(zhuǎn)向齒輪，轉(zhuǎn)向齒輪通過傳動軸與反滲透系統(tǒng)的柱塞泵連接，柱塞泵控制海水進入反滲透膜組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于反滲透海水淡化的風力加壓裝置，其特征是，所述的反滲透系統(tǒng)包括反滲透膜組件，反滲透膜組件連接柱塞泵，柱塞泵固定在塔桿上，柱塞泵與高于其位置的啟動水箱和低于其位置的預處理過濾器連接，預處理過濾器通過逆止閥連接能量轉(zhuǎn)換器，能量轉(zhuǎn)換器與海水相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于反滲透海水淡化的風力加壓裝置，其特征是，所述的反滲透膜組件、柱塞泵之間設(shè)有蓄能器、壓力表。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于反滲透海水淡化的風力加壓裝置，其特征是，所述的反滲透膜組件通過濃鹽水回流管與能量轉(zhuǎn)換器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于反滲透海水淡化的風力加壓裝置，其特征是，所述的柱塞泵固定于塔桿的頂部以下2-3米處。
專利摘要本實用新型涉及一種適用于反滲透海水淡化的風力加壓裝置，包括風葉，風葉連接轉(zhuǎn)向齒輪，轉(zhuǎn)向齒輪通過傳動軸與反滲透系統(tǒng)的柱塞泵連接，柱塞泵控制海水進入反滲透膜組件。本實用新型裝置利用風能使風葉旋轉(zhuǎn)，經(jīng)齒輪轉(zhuǎn)向后帶動柱塞泵轉(zhuǎn)動，對預處理后的海水加壓，進行反滲透淡化處理。通過反滲透膜組件后的濃鹽水通過能量轉(zhuǎn)換器為海水原水加壓，加壓后的海水原水經(jīng)過預處理過濾器后提供給柱塞泵以及注入啟動水箱。該裝置相比于傳統(tǒng)的風力發(fā)電驅(qū)動高壓電泵加壓裝置，減少了能量的轉(zhuǎn)化次數(shù)，能量利用率高；運行操作簡單，節(jié)能環(huán)保，并具有性能穩(wěn)定，一次性投資小，造價低等特點。
文檔編號C02F103/08GK202924841SQ20122063318
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者馬春元, 王軍旗, 陳芳, 劉正剛, 李洪梅, 周希正, 王曉芍 申請人:山東山大能源環(huán)境有限公司, 山東大學