離岸式波浪能海水淡化結(jié)合發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離岸式波浪能海水淡化結(jié)合發(fā)電裝置，它包括支撐平臺、浮體、預(yù)處理罐、海水活塞泵、反滲透膜組件、推力缸、振動式管型直線發(fā)電機、淡水罐、淡水活塞泵、水輪發(fā)電機組。本發(fā)明利用海水活塞泵將波浪能轉(zhuǎn)化為海水壓力能，高壓海水經(jīng)過反滲透膜組件得到淡水，排出的濃海水驅(qū)動推力缸的推力桿及推力盤運動，推力盤與直線發(fā)電機內(nèi)安裝永磁體的滑塊接觸并推動滑塊運動，運動中的滑塊在直線發(fā)電機兩組振動彈簧共同作用下發(fā)生并維持高速簡諧振動。本發(fā)明利用淡水活塞泵將波浪能轉(zhuǎn)化為所得淡水壓力能，高壓淡水自動向陸地輸送并且驅(qū)動水輪發(fā)電機組做功發(fā)電。本發(fā)明不僅可以輸出高頻率大功率的電流，而且可以自動向陸地輸送淡水，具有能量利用率高、同時降低發(fā)電成本和淡水成本的優(yōu)點，特別適合低成本大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】離岸式波浪能海水淡化結(jié)合發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海水淡化技術(shù)和新能源發(fā)電技術(shù)范疇，特別是涉及一種離岸式波浪能海水淡化結(jié)合發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]波浪能是海洋能中品位最高、分布最廣的可再生清潔能源。波浪能的利用主要包括兩方面:波浪能發(fā)電技術(shù)和波浪能海水淡化技術(shù)。波浪能發(fā)電技術(shù)研究的重點目前集中于被公認為具有商品化價值的裝置，例如振蕩水柱式裝置、振蕩浮子式裝置和聚波水庫式裝置等。但是近些年來，直線發(fā)電機已開始被應(yīng)用于波浪能發(fā)電裝置中，該發(fā)電技術(shù)對于簡化發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率十分有利。但是現(xiàn)有的波浪能直線發(fā)電裝置仍然受限于波浪的周期和行程的影響，至今尚未能克服發(fā)電機頻率太低、輸出功率小的嚴重缺陷，因此極大地限制了該技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用前景。
[0003]而目前波浪能應(yīng)用于海水淡化相對較少，如果能夠直接高效地利用波浪能進行海水淡化，簡化淡化步驟，降低淡化成本，將有望實現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用海水淡化技術(shù)?，F(xiàn)有的波浪能海水淡化技術(shù)通常依靠波浪泵壓縮預(yù)處理海水，高壓海水再輸送至陸地上裝有反滲透膜的海水淡化系統(tǒng)得到淡水。該工藝存在能量的遠距離傳輸、穩(wěn)壓和儲能過程，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性以及能量損耗，也降低了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和可靠性。另外，反滲透膜的操作壓力一般為5.8?8.0MPa，從膜組件中排放的廢濃海水的壓力高達5.5?6.0MPa，廢濃海水中仍保留著大部分的進料壓力能量，具有巨大的回收價值。現(xiàn)有的反滲透系統(tǒng)能量回收技術(shù)一般是將回收的能量運用于減少高壓泵的提升壓力差以降低系統(tǒng)的能耗，但是在波浪能海水淡化中波浪泵并不需要額外的輔助能量，因此這部分回收能量可以對系統(tǒng)外輸出作為其他設(shè)備例如發(fā)電設(shè)備等的動力源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠輸出高頻率大功率電流和自動向陸地輸送淡水的離岸式波浪能海水淡化結(jié)合發(fā)電裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是通過下述的技術(shù)方案加以實現(xiàn)的:
本發(fā)明是一種離岸式波浪能海水淡化結(jié)合發(fā)電裝置，其特征在于:它包括支撐平臺、浮體、預(yù)處理罐、海水活塞泵、反滲透膜組件、推力缸、振動式管型直線發(fā)電機、淡水罐、淡水活塞泵、水輪發(fā)電機組；所述的預(yù)處理罐、海水活塞泵、淡水罐、淡水活塞泵皆布置在支撐平臺上，海水活塞泵的活塞桿和淡水活塞泵的活塞桿分別通過聯(lián)軸器與浮體固定連接；所述的預(yù)處理罐與進料海水管道連接，海水活塞泵的進水口通過管道與預(yù)處理罐連通并在進水口處設(shè)置單向閥門；海水活塞泵的出水口通過管道與反滲透膜組件的海水進口連接并在出水口處設(shè)置單向閥門；所述的反滲透膜組件的海水出口通過管道與推力缸的進水口連接并在海水出口處設(shè)置單向閥門；反滲透膜組件的淡水出口通過管道與淡水罐連通；所述的淡水活塞泵的進水口通過管道與淡水罐連通并在進水口處設(shè)置單向閥門；淡水活塞泵的出水口連接淡水輸送管，淡水輸送管出口的對應(yīng)位置固定安裝水輪發(fā)電機組。
[0006]所述的推力缸包括缸體、活塞、推力桿、推力盤、復(fù)原彈簧；所述的缸體設(shè)有與反滲透膜組件連通的進水口，在缸體進水側(cè)下部壁面的低位點設(shè)置泄水口并在泄水口上設(shè)置自動控制閥門；所述的推力桿的兩端分別與活塞和推力盤固定連接，復(fù)原彈簧的兩端分別與活塞的背水面和推力缸的內(nèi)平面相頂靠。
[0007]所述的振動式管型直線發(fā)電機包括殼體、定子線圈、振動彈簧、滑塊、永磁體；所述的殼體兩側(cè)平面分別開設(shè)有讓推力缸的推力盤自由通過的中心孔，殼體的中空內(nèi)腔為滑動腔，定子線圈固定安裝于殼體的滑動腔內(nèi)，永磁體固定安裝在滑塊上且與定子線圈相對，滑塊在外力作用下沿著滑動腔內(nèi)部滑動；所述的振動彈簧分成兩組，由左側(cè)振動彈簧和右側(cè)振動彈簧構(gòu)成，左側(cè)振動彈簧的兩端分別與殼體的左內(nèi)平面和滑塊的左側(cè)面相頂靠，右側(cè)振動彈簧的兩端分別與殼體的右內(nèi)平面和滑塊的右側(cè)面相頂靠。
[0008]采用上述方案后，本發(fā)明具有的特點是:
(I)輸出高頻率大功率的電流。本發(fā)明裝置利用海水活塞泵將波浪能轉(zhuǎn)化為海水壓力能，高壓海水直接驅(qū)動反滲透膜組件得到淡水，剩余的海水壓力能利用推力缸依靠液壓驅(qū)動原理快速推動直線發(fā)電機的滑塊，同時利用直線發(fā)電機兩組振動彈簧的共同作用使滑塊發(fā)生并且維持高速的簡諧振動。這樣滑塊上的永磁體將高速往復(fù)地切割滑動腔內(nèi)的電磁場，因此該波浪能直線發(fā)電裝置可以輸出高頻率大功率的電流。
[0009](2)自動向陸地輸送淡水。本發(fā)明裝置利用淡水活塞泵將波浪能轉(zhuǎn)化為所得淡水的壓力能，從而實現(xiàn)了離岸式海水淡化裝置自動向陸地輸送淡水的工藝。該工藝簡化了波浪能海水淡化系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時降低了系統(tǒng)的投資費用和運行費用，因此該波浪能海水淡化裝置的淡水成本將大為降低。另外，高壓淡水的壓力能驅(qū)動水輪發(fā)電機組做功發(fā)電，進一步提高了本發(fā)明裝置的能量利用率和發(fā)電功率。
[0010]綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點是:直接高效地利用波浪能，實現(xiàn)了離岸式海水淡化結(jié)合雙模式發(fā)電裝置。本發(fā)明裝置不僅可以輸出高頻率大功率的電流，而且可以自動向陸地輸送淡水，具有能量利用率高、同時降低發(fā)電成本和淡水成本的優(yōu)點，特別適合低成本大規(guī)模生產(chǎn)，可被廣泛應(yīng)用于波浪能利用領(lǐng)域中。
[0011]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中當浮體上升時的工作過程示意圖；
圖3是本發(fā)明中當浮體上升到最高點時的工作過程示意圖；
圖4是本發(fā)明中當浮體下降時的工作過程示意圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本發(fā)明是一種離岸式波浪能海水淡化結(jié)合雙模式發(fā)電裝置，它包括支撐平臺10、浮體1、預(yù)處理罐2、海水活塞泵3、反滲透膜組件4、推力缸5、振動式管型直線發(fā)電機6、淡水罐7、淡水活塞泵8、水輪發(fā)電機組9。
[0014]所述的推力缸5包括缸體50、活塞51、推力桿52、推力盤53、復(fù)原彈簧54。所述的缸體50設(shè)有與反滲透膜組件4連通的進水口 55，在缸體50進水側(cè)(進水口 55附近)下部壁面的低位點設(shè)置泄水口 56并在泄水口 56上設(shè)置自動控制閥門561。所述的推力桿52的兩端分別與活塞51和推力盤53固定連接，復(fù)原彈簧54的兩端分別與活塞51的背水面和推力缸5的內(nèi)平面相頂靠。
[0015]所述的振動式管型直線發(fā)電機6包括殼體61、定子線圈62、振動彈簧63、滑塊64、永磁體65。所述的殼體61兩側(cè)平面分別開設(shè)有讓推力缸5的推力盤53自由通過的中心孔611、612，殼體61的中空內(nèi)腔為滑動腔613，定子線圈62固定安裝于殼體61的滑動腔613內(nèi)，永磁體65固定安裝在滑塊64上且與定子線圈62相對，滑塊64在外力作用下能沿著滑動腔613內(nèi)部滑動。所述的振動彈簧63分成兩組，由左側(cè)振動彈簧631和右側(cè)振動彈簧632構(gòu)成，左側(cè)振動彈簧631的兩端分別與殼體61的左內(nèi)平面和滑塊64的左側(cè)面相頂靠，右側(cè)振動彈簧632的兩端分別與殼體61的右內(nèi)平面和滑塊64的右側(cè)面相頂靠。
[0016]所述的預(yù)處理罐2、海水活塞泵3、淡水罐7、淡水活塞泵8皆布置在支撐平臺10上。海水活塞泵3的活塞桿31通過聯(lián)軸器311與浮體I固定連接，淡水活塞泵8的活塞桿81通過聯(lián)軸器811與浮體I固定連接。
[0017]所述的預(yù)處理罐2與進料海水管道21連接。
[0018]所述的海水活塞泵3的進水口 32通過管道與預(yù)處理罐2連通并在進水口 32處設(shè)置單向閥門321 ;海水活塞泵3的出水口 33通過管道與反滲透膜組件4的海水進口 41連接并在出口處33處設(shè)置單向閥門331。
[0019]所述的反滲透膜組件4的海水出口 42通過管道與推力缸5的進水口 55連接并在海水出口 42處設(shè)置單向閥門421。反滲透膜組件4的淡水出口 43通過管道與淡水罐7連通。
[0020]所述的淡水活塞泵8的進水口 82通過管道與淡水罐7連通并在進水口 82處設(shè)置單向閥門821 ;淡水活塞泵8的出水口 83連接淡水輸送管84。所述的淡水輸送管84出口的對應(yīng)位置固定安裝水輪發(fā)電機組9。
[0021]本發(fā)明的工作原理:
如圖2所示，當浮體I隨波浪上升時，海水活塞泵3的活塞和淡水活塞泵8的活塞也隨之向上移動。
[0022]海水活塞泵3內(nèi)的海水壓力升高，并流入反滲透膜組件4中進行海水淡化過程，產(chǎn)生的淡水流入淡水罐7，剩余的高壓濃海水流入推力缸5。推力缸5內(nèi)的高壓濃海水向右推動活塞51與推力桿52及推力盤53發(fā)生高速位移運動，復(fù)原彈簧54被壓縮，推力桿52及推力盤53進入振動式管型直線發(fā)電機6的滑動腔613，接觸并推動處于滑動腔613的滑塊64向右發(fā)生位移運動，滑塊64上的永磁體65高速切割滑動腔613內(nèi)的電磁場，定子線圈62產(chǎn)生感應(yīng)電動勢輸出電流，同時左側(cè)的振動彈簧631被拉伸,右側(cè)的振動彈簧632被壓縮。
[0023]淡水活塞泵8內(nèi)的淡水壓力升高，并流入淡水輸送管84輸送至陸地，最終從淡水輸送管84出口噴出，推動水輪發(fā)電機組9做功發(fā)電。
[0024]如圖3所示，當浮體I上升到最高點時，推力桿52及推力盤53推動滑塊64運動到右止點。此時復(fù)原彈簧54被最大程度壓縮，左側(cè)的振動彈簧631被最大程度拉伸，右側(cè)的振動彈簧632被最大程度壓縮。
[0025]如圖4所示，當浮體I開始隨波浪下降時，海水活塞泵3的活塞和淡水活塞泵8的活塞也隨著向下移動，同時推力缸5泄水口 56的自動控制閥門561立即響應(yīng)自動開啟。
[0026]海水活塞泵3內(nèi)的壓力急劇下降，預(yù)處理罐2內(nèi)的海水自動流入海水活塞泵3內(nèi)充滿內(nèi)部空間。與此同時，推力缸5內(nèi)的濃海水迅速從泄水口 56排出，活塞51在復(fù)原彈簧54的反彈力作用下迅速向左移動，并帶動推力桿52及推力盤53快速離開振動式管型直線發(fā)電機6的滑動腔613?；瑒忧?13內(nèi)的滑塊64在左側(cè)振動彈簧631的拉力和右側(cè)振動彈簧632的反彈力共同作用下向左運動。當滑塊64經(jīng)過中間位置移動到滑動腔613左側(cè)時，左側(cè)的振動彈簧631開始被壓縮，右側(cè)的振動彈簧632開始被拉伸。當滑塊64移動到左止點后，改變方向在左側(cè)振動彈簧631的反彈力和右側(cè)振動彈簧632的拉力共同作用下向右移動。根據(jù)上述原理，滑塊64在兩組振動彈簧63共同作用下發(fā)生并維持高速的簡諧振動。本發(fā)明裝置通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠滿足滑塊64的簡諧振動與推力桿52的周期運動在任意時刻接觸時都是處于同一方向的運動狀態(tài)，滑塊64在推力桿52提供的周期性外力作用下始終處于穩(wěn)定的簡諧振動狀態(tài)?；瑝K64上的永磁體65往復(fù)高速切割滑動腔613內(nèi)的電磁場，定子線圈62產(chǎn)生感應(yīng)電動勢輸出電流。
[0027]淡水活塞泵8內(nèi)的壓力急劇下降，淡水罐7內(nèi)的淡水自動流入淡水活塞泵8內(nèi)充滿內(nèi)部空間。
[0028]以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例而已，并且設(shè)備和管路的布置可有多種方式，故不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種離岸式波浪能海水淡化結(jié)合發(fā)電裝置，其特征在于:它包括支撐平臺、浮體、預(yù)處理罐、海水活塞泵、反滲透膜組件、推力缸、振動式管型直線發(fā)電機、淡水罐、淡水活塞泵、水輪發(fā)電機組；所述的預(yù)處理罐、海水活塞泵、淡水罐、淡水活塞泵皆布置在支撐平臺上，海水活塞泵的活塞桿和淡水活塞泵的活塞桿分別通過聯(lián)軸器與浮體固定連接；所述的預(yù)處理罐與進料海水管道連接，海水活塞泵的進水口通過管道與預(yù)處理罐連通并在進水口處設(shè)置單向閥門；海水活塞泵的出水口通過管道與反滲透膜組件的海水進口連接并在出水口處設(shè)置單向閥門；所述的反滲透膜組件的海水出口通過管道與推力缸的進水口連接并在海水出口處設(shè)置單向閥門；反滲透膜組件的淡水出口通過管道與淡水罐連通；所述的淡水活塞泵的進水口通過管道與淡水罐連通并在進水口處設(shè)置單向閥門；淡水活塞泵的出水口連接淡水輸送管，淡水輸送管出口的對應(yīng)位置固定安裝水輪發(fā)電機組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸式波浪能海水淡化結(jié)合發(fā)電裝置，其特征在于:所述的推力缸包括缸體、活塞、推力桿、推力盤、復(fù)原彈簧；所述的缸體設(shè)有與反滲透膜組件連通的進水口，在缸體進水側(cè)下部壁面的低位點設(shè)置泄水口并在泄水口上設(shè)置自動控制閥門；所述的推力桿的兩端分別與活塞和推力盤固定連接，復(fù)原彈簧的兩端分別與活塞的背水面和推力缸的內(nèi)平面相頂靠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸式波浪能海水淡化結(jié)合發(fā)電裝置，其特征在于:所述的振動式管型直線發(fā)電機包括殼體、定子線圈、振動彈簧、滑塊、永磁體；所述的殼體兩側(cè)平面分別開設(shè)有讓推力缸的推力盤自由通過的中心孔，殼體的中空內(nèi)腔為滑動腔，定子線圈固定安裝于殼體的滑動腔內(nèi)，永磁體固定安裝在滑塊上且與定子線圈相對，滑塊在外力作用下沿著滑動腔內(nèi)部滑動；所述的振動彈簧分成兩組，由左側(cè)振動彈簧和右側(cè)振動彈簧構(gòu)成，左側(cè)振動彈簧的兩端分別與殼體的左內(nèi)平面和滑塊的左側(cè)面相頂靠，右側(cè)振動彈簧的兩端分別與殼體的右內(nèi)平面和滑塊的右側(cè)面相頂靠。
【文檔編號】C02F103/08GK103603765SQ201310614715
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】陳志強, 何宏舟, 胡玉生, 連榮清, 張亮 申請人:集美大學(xué)