一種利用地熱資源進行海水淡化處理的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種利用地熱資源進行海水淡化處理的系統(tǒng)，包括海水取水單元、位于海平面以下的原水預處理單元、地熱取熱單元，以及與原水預處理單元有適合水頭落差的原水補水單元、反滲透單元和溫度差驅(qū)動淡水提升單元；地熱取熱單元通過加熱管道分別向溫度差驅(qū)動原水補水單元和溫度差驅(qū)動淡水提升單元輸出熱能；海水經(jīng)原水預處理單元處理后首先經(jīng)溫度差驅(qū)動原水補水單元加壓，并進入反滲透單元，海水經(jīng)反滲透淡化后將原水分離成淡水和濃鹽水，依靠溫差驅(qū)動完成淡水和濃鹽水的提升，實現(xiàn)地熱熱能到水勢能的轉(zhuǎn)換，解決目前淡水緊缺的社會問題。
【專利說明】
一種利用地熱資源進行海水淡化處理的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于海水淡化和地熱能及水勢能應用領(lǐng)域，特別涉及一種利用地熱資源進行海水淡化處理的系統(tǒng)，以及一種新的地熱能利用和轉(zhuǎn)換方式。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國際國內(nèi)海水淡化主要分為蒸餾法(熱法)和反滲透(膜法)兩大類，具體的海水淡化技術(shù)超過20余種，包括多級閃蒸、低溫多效、反滲透、電滲析、壓汽蒸餾、露點蒸發(fā)、水電聯(lián)產(chǎn)、熱膜聯(lián)產(chǎn)以及利用核能、太陽能、風能、潮汐能、水柱勢能海水淡化技術(shù)等等。
[0003]經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，形成了以多級閃蒸、多效蒸餾和反滲透為主流的工業(yè)技術(shù)。從地區(qū)上來講，中東海灣國家仍將以多級閃蒸為首選，因為它具有大型化和超大型化(單臺設(shè)備產(chǎn)水量目前已高達日產(chǎn)淡水4萬?5萬噸)、適應污染重的海灣水，具有預處理費用低的優(yōu)勢;然而在中東以外地區(qū)以反滲透法為首選。
[0004]不同的海水淡化方法適應于不同的地理、氣候、水質(zhì)和周邊其他工業(yè)設(shè)施的條件特點，但通常的海水淡化方法，無論是熱法還是膜法，依靠單純的一種能源的技術(shù)比較多，都需要耗費大量燃料或電能，成本都比較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的在海水淡化和淡水提升過程中的熱能或電能消耗量大的技術(shù)問題，提供了一種利用地熱資源進行海水淡化處理的系統(tǒng)，其利用沿海城市的地熱條件，在反滲透海水淡化過程中大量引入地熱能清潔能源，可以利用非燃料非電力的結(jié)合高層建筑和深井的自然水柱勢能，并結(jié)合利用地熱能進行海水淡化和淡水提升的方法，取代普通的通過耗費電力或消耗燃料進行海水淡化的方法。
[0006]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0007]本實用新型提供了一種利用地熱資源進行海水淡化處理的系統(tǒng)，包括海水取水單元、位于海平面以下的原水預處理單元，以及與原水預處理單元有適合水頭落差的地熱取熱單元、溫度差驅(qū)動原水補水單元、反滲透單元和溫度差驅(qū)動淡水提升單元，海水經(jīng)所述海水取水單元進入所述的原水預處理單元，去除海水原水中的細菌、懸浮物、膠體、自由氯；
[0008]所述地熱取熱單元用于向所述溫度差驅(qū)動原水補水單元和溫度差驅(qū)動淡水提升單元輸出熱能；
[0009]所述溫度差驅(qū)動原水補水單元包括原水溫度調(diào)節(jié)罐、溫度差驅(qū)動原水補水裝置，所述原水溫度調(diào)節(jié)罐通過原水輸送管道與所述海水取水單元連接，且通過蒸汽管道與所述地熱取熱單元連接，用于對進入所述原水溫度調(diào)節(jié)罐內(nèi)的原水進行溫度調(diào)節(jié);所述溫度差驅(qū)動原水補水裝置分別與所述反滲透單元和原水溫度調(diào)節(jié)罐連接，用于將所述原水溫度調(diào)節(jié)罐內(nèi)的原水補充至所述反滲透單元中；
[0010]所述反滲透單元用于對原水進行淡化，經(jīng)滲透后分離出淡水和濃鹽水，所述的濃鹽水通過所述反滲透單元的余壓由濃鹽水輸送管道輸送至地面；
[0011]所述溫度差驅(qū)動淡水提升單元包括與所述反滲透單元連通的淡水箱和與所述淡水箱相連通的驅(qū)動淡水提升裝置，所述地熱取熱單元向所述驅(qū)動淡水提升裝置輸出熱能，將淡水通過淡水輸送管道輸送至位于海平面上方的地面上。
[0012]所述系統(tǒng)還包括一利用水柱保持壓力的保壓裝置，所述保壓裝置包括伸出地面的水柱管井和保壓緩沖機構(gòu)，所述保壓緩沖裝置分別與所述的水柱管井、反滲透單元連通。
[0013]所述保壓緩沖機構(gòu)包括一缸體和位于缸體內(nèi)部的活塞，所述缸體的兩端分別與所述水柱管井和反滲透單元連通。
[0014]所述驅(qū)動原水補水裝置和驅(qū)動淡水提升裝置分別包括一循環(huán)加熱室、循環(huán)冷卻室、溫差相變提升室和傳輸栗；
[0015]所述循環(huán)加熱室與所述淡水箱和溫差相變提升室相連通，其腔室內(nèi)設(shè)有與所述地熱取熱單元相連通的地熱管道，用于將所述循環(huán)加熱室內(nèi)的淡水加熱；
[0016]所述循環(huán)冷卻室與所述原水輸送管道連通，其腔室內(nèi)設(shè)有與所述溫差相變提升室相連通的冷卻管路，所述冷卻管路與所述淡水箱連通；
[0017]所述溫差相變提升室包括循環(huán)腔室和相變驅(qū)動缸，所述相變驅(qū)動缸內(nèi)設(shè)有一活塞，所述活塞將所述相變驅(qū)動缸分為淡水提升室和工質(zhì)相變室，所述工質(zhì)相變室位于所述循環(huán)腔室內(nèi)，所述淡水提升室上分別設(shè)置一與所述淡水箱連接的進水口和一與所述淡水輸送管道相連通的出水口；
[0018]所述傳輸栗用于將所述循環(huán)加熱室中熱水和所述循環(huán)冷卻室中的冷水交替?zhèn)鬏斨了鲅h(huán)腔室中，使所述相變驅(qū)動缸內(nèi)的工質(zhì)交替發(fā)生液態(tài)和氣態(tài)的相變驅(qū)動活塞，從而驅(qū)動淡水提升。
[0019]所述地熱取熱單元包括地熱補水井、地熱取熱井、地熱源、地熱加熱井、地熱補水管道、地熱取熱管道、儲熱箱和地熱應用用戶，所述地熱加熱井位于所述地熱源的巖層中，所述地熱補水管道與所述地熱補水井連通，所述地熱補水井和所述地熱取熱井分別與所述地熱加熱井連通，所述地熱取熱管道的兩端分別與所述地熱加熱井、儲熱箱連通，所述的地熱應用用戶分別與所述的儲熱箱連通;所述循環(huán)加熱室和原水溫度調(diào)節(jié)罐分別與所述的地熱取熱管道相連通。
[0020]所述的地熱源優(yōu)選為干熱巖地熱源，也可以采用其他熱源，所述地熱加熱井水平位于干熱地熱巖中或其地熱源中。
[0021]所述原水預處理單元包括呈上下位置依次串聯(lián)設(shè)置的蓄水調(diào)節(jié)池和初步預處理裝置、微濾裝置、超濾裝置、保安過濾器、重力自流海水輸水管道，所述蓄水調(diào)節(jié)池位于所述海水取水單元的下方，其通過原水輸送管道與所述海水取水單元連接，所述蓄水調(diào)節(jié)池上還設(shè)有加藥裝置。
[0022]所述的海水通過輸送管道以重力自流方式流入到豎向布置的原水預處理單元中，海水輸送管道為管道或隧洞。
[0023]調(diào)溫后的原水溫度調(diào)節(jié)罐中的原水溫度為20_30°C。
[0024]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0025]本實用新型把海水淡化和深井建造、高層建筑物及利用濃鹽水進行人造死海旅游開發(fā)等結(jié)合起來，既具備房地產(chǎn)開發(fā)的一些功能，也具有旅游開發(fā)功能;所建造的深井既可以用來保持水柱勢能，可以利用為高層建筑的相當穩(wěn)固的深基礎(chǔ)，減少了高層建筑的基礎(chǔ)施工費用，一舉多得，不但充分利用了地熱能、水勢能等低碳新能源，還充分利用了濃鹽水進行旅游業(yè)開發(fā)，不但拓展了新能源的利用方式，節(jié)約了大量燃料能源，以低成本生產(chǎn)出大量的淡水，解決目前淡水緊缺的社會問題，改變世界上淡水日益缺乏的狀況，改善缺水地區(qū)的水供應條件，提高人民的生活水平，還能將淡水以較低的成本輸水到較遠的缺水地區(qū)，本實用新型不但能產(chǎn)生巨大的社會效益，還可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，將對社會發(fā)展和人民生活水平的提高，有深遠的意義和影響。
[0026]相對于通常的反滲透海水淡化方法，本實用新型可以大量節(jié)約淡水制造成本主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
[0027]A.通過重力自流取用海水，無需抽取海水原水，在脫鹽率40%的情況下，只需要輸送占原水體積40 %的淡水，從而節(jié)約海水抽取成本；
[0028]B.所采用的原水預處理單元是通過重力自流實現(xiàn)，預處理超濾過程的壓力也利用自然水柱壓力，節(jié)約預處理成本；
[0029]C.本實用新型是結(jié)合高層建筑和深井結(jié)構(gòu)，利用反滲透實現(xiàn)海水淡化，并利用地熱能進行補水和淡水提升的設(shè)計因地制宜，充分利用低碳新能源，無需額外用電栗為反滲透加壓，節(jié)約大量電能。
[0030]D.本實用新型利用溫度差驅(qū)動溫差原水補充裝置補充原水和驅(qū)使淡水提升裝置提升淡水，節(jié)約水栗投資費用和水栗運營費用；
[0031]E.通過提出新的淡化后濃鹽水利用方式，用于溫泉式人造死海旅游開發(fā)，收入來源增加，收入水平提高。
【附圖說明】
[0032]圖1是本實用新型所提供的海水淡化處理流程框圖；
[0033]圖2是本實用新型一種海水淡化處理系統(tǒng)平面布置示意圖；
[0034]圖3是圖2中的溫度差驅(qū)動淡水提升單元的結(jié)構(gòu)布置示意圖；
[0035]圖4是本實用新型所提供的原水預處理單元示意圖；
[0036]圖5是圖2中的地熱取熱單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖6是圖2中的驅(qū)動溫度差驅(qū)動原水補水單元的結(jié)構(gòu)布置示意圖。
[0038]圖中:
[0039]1-海水取水單元；
[0040]2-原水預處理單元，21-蓄水調(diào)節(jié)池，22-初步預處理裝置，23-微濾裝置，24-超濾裝置，25-保安過濾器，26-重力自流海水輸水管道，27-加藥裝置；
[0041 ] 3-地熱取熱單元，31-地熱補水井，32-地熱取熱井，33-地熱源，34-地熱加熱井，35-地熱補水管道，36-地熱取熱管道，37-儲熱箱，38-地熱應用用戶；
[0042]4-溫度差驅(qū)動原水補水單元，41-原水溫度調(diào)節(jié)罐，42-溫度差驅(qū)動原水補水裝置；
[0043]5-反滲透單元；
[0044]6-溫度差驅(qū)動淡水提升單元，61-淡水箱，62-溫度差驅(qū)動淡水提升裝置；
[0045]7-原水輸送管道;8-蒸汽管道;9-濃鹽水輸送管道;10-淡水輸送管道；
[0046]20-保壓裝置，201-水柱管井，202-保壓緩沖機構(gòu)，2021-缸體，2022-活塞；
[0047]301-循環(huán)加熱室，302-循環(huán)冷卻室，303-溫差相變提升室，3031-循環(huán)腔室，3032-相變驅(qū)動缸，30321-淡水提升室，30322-工質(zhì)相變室，3033-活塞；
[0048]40-冷卻管路;50-淡水用戶;60-鹽水應用項目；70-淡水儲箱;80-儲熱箱;90-地熱應用用戶；100-單向閥；101-截止閥；102-地下廠房；103-深井結(jié)構(gòu)；104-高層建筑。
【具體實施方式】
:
[0049]為能進一步了解本實用新型的【實用新型內(nèi)容】、特點及功效，茲例舉以下實施例說明如下:
[0050]結(jié)合圖1和圖2所示，本實用新型提供了一種利用地熱資源進行海水淡化處理的系統(tǒng)，包括海水取水單元1、位于海平面以下的原水預處理單元2、以及與原水預處理單元2有適合水頭落差的地熱取熱單元3、溫度差驅(qū)動原水補水單元4、反滲透單元5和溫度差驅(qū)動淡水提升單元6，海水經(jīng)海水取水單元I進入原水預處理單元2，去除海水原水中的細菌、懸浮物、膠體和自由氯;地熱取熱單元3用于向溫度差驅(qū)動原水補水單元4和溫度差驅(qū)動淡水提升單元6輸出熱能；溫度差驅(qū)動原水補水單元4包括原水溫度調(diào)節(jié)罐41、溫度差驅(qū)動原水補水裝置42，原水溫度調(diào)節(jié)罐41通過原水輸送管道7與海水取水單元I連接，且通過地熱管道8與地熱取熱單元3連接，用于對進入原水溫度調(diào)節(jié)罐41內(nèi)的原水進行溫度調(diào)節(jié);溫度差驅(qū)動原水補水裝置42分別與反滲透單元5和原水溫度調(diào)節(jié)罐41連接，用于將原水溫度調(diào)節(jié)罐41內(nèi)的原水補充至反滲透單元5中；
[0051]其中的反滲透單元5用于對原水進行淡化，經(jīng)反滲透后分離出淡水和濃鹽水，濃鹽水通過反滲透單元5的余壓由濃鹽水輸送管道9輸送至地面，進行鹽水應用項目60的開發(fā)，比如用于制鹽企業(yè)提取其中的鹽分，也可以利用濃鹽水開發(fā)為溫泉式人造死海，再加入中藥后可以用于養(yǎng)生保健等等。
[0052]其中的溫度差驅(qū)動淡水提升單元6包括與反滲透單元5連通的淡水箱61和與淡水箱61相連通的溫度差驅(qū)動淡水提升裝置62，地熱取熱單元3向溫度差驅(qū)動淡水提升裝置62輸出熱能，將淡水通過淡水輸送管道10輸送至位于海平面上方的地面上，并輸送至高層建筑物的淡水儲箱70中，用于淡水用戶50使用。
[0053]本實用新型通過重力自流取用海水，無需抽取海水原水，在脫鹽率40%的情況下，只需要輸送占原水體積40%的淡水，從而節(jié)約海水抽取成本，所采用的原水預處理單元是通過重力自流實現(xiàn)，如圖4所示，預處理超濾過程的壓力也利用自然水柱壓力，節(jié)約預處理成本;通過利用高層建筑結(jié)合深井進行反滲透海水淡化，并利用地熱能進行補水和淡水提升的設(shè)計因地制宜，充分利用低碳新能源，無需額外用電栗為反滲透加壓，節(jié)約大量電能，附圖1-6中在管道還設(shè)有控制原水開關(guān)的截止閥101。
[0054]如圖2所示，該系統(tǒng)還包括地下廠房102、深井結(jié)構(gòu)103和高層建筑104，原水補水單元4、反滲透單元5和溫度差驅(qū)動淡水提升單元6位于地下廠房102內(nèi)，深井結(jié)構(gòu)103的一端與地下廠房104連通，其另一端伸至高層建筑104上，濃鹽水輸送管道9和淡水輸送管道10由地下廠房102伸至深井結(jié)構(gòu)103中，并將淡水和濃鹽水輸送至高層建筑104中。這樣把深井建設(shè)和地下廠房同時作為高層建筑的深基礎(chǔ)，節(jié)省高層建筑的基礎(chǔ)建設(shè)費用，一舉多得，同時，還借助于高層建筑、深井結(jié)構(gòu)、地下廠房的結(jié)構(gòu)創(chuàng)造水勢能條件并結(jié)合利用地熱能進行海水淡化。
[0055]為了使反滲透單元5處于一個較好的工作壓力狀態(tài)，在系統(tǒng)中還設(shè)置了利用水柱保持壓力的保壓裝置20，如圖5所示，保壓裝置20包括位于深井結(jié)構(gòu)中的水柱管井201和位于地下廠房102中的保壓緩沖機構(gòu)202，保壓緩沖機構(gòu)202分別與水柱管井201和反滲透單元5的原水進口端連通。在水柱管井201中注入水，其中的保壓緩沖機構(gòu)202分別與水柱管井201、反滲透單元5連通。本實用新型所采用的保壓緩沖機構(gòu)202優(yōu)選為活塞式結(jié)構(gòu)，當然也可以采用其他利用水柱勢能保持壓力的活動裝置，具體包括一缸體2021和位于缸體2021內(nèi)部的活塞2022，缸體2021的兩端分別與水柱管井201和反滲透單元5連通，當溫度差驅(qū)動原水補水裝置所提供的驅(qū)動壓力不穩(wěn)定時，可依靠活塞2022的左右移動來調(diào)整反滲透單元5的滲透壓力，能量損失小，更簡潔實用。
[0056]其中的溫度差驅(qū)動原水補水單元4如圖6所示，溫度差驅(qū)動淡水提升單元6如圖3所示，二者均包括一循環(huán)加熱室301、循環(huán)冷卻室302、溫差相變提升室303和傳輸栗;循環(huán)加熱室301與淡水箱61和溫差相變提升室303相連通，其腔室內(nèi)設(shè)有與地熱取熱單元3相連通的地熱管道8，用于將循環(huán)加熱室301內(nèi)的淡水加熱；
[0057]其中的循環(huán)冷卻室302與原水輸送管道7連通，其腔室內(nèi)設(shè)有與溫差相變提升室303相連通的冷卻管路40，冷卻管路40與淡水箱61連通；
[0058]其中的溫差相變提升室303包括循環(huán)腔室3031和相變驅(qū)動缸3032，相變驅(qū)動缸3032內(nèi)設(shè)有一活塞3033，活塞3033將相變驅(qū)動缸3032分為淡水提升室30321和工質(zhì)相變室30322，工質(zhì)相變室30322位于循環(huán)腔室3031內(nèi)，淡水提升室30321上分別設(shè)置一與淡水箱61連接的進水口和一與淡水輸送管道10相連通的出水口，通過反滲透單元所滲透出來的淡水通過淡水箱61上的進水口進入，通過進水口和出水口上的單向閥100進行開關(guān)控制，實現(xiàn)順序進水和出水。
[0059]其中的傳輸栗用于將循環(huán)加熱室301中經(jīng)加熱后的淡水和循環(huán)冷卻室302中的冷淡水交替?zhèn)鬏斨裂h(huán)腔室3031中，使相變驅(qū)動缸3032驅(qū)動淡水提升。在溫度差驅(qū)動原水補水方面，通過熱循環(huán)和地熱加熱單元對海水進行溫度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到使反滲透膜具有較高脫鹽率的溫度范圍(20°C-3(TC)，該溫度差驅(qū)動原水補水裝置可以把具有一定壓力的海水補充到利用水柱勢能所保持壓力(反滲透膜的適宜工作壓力5Mpa-7Mpa)的壓力環(huán)境下進行反滲透海水淡化。
[0060]在淡水提升方面，可以利用循環(huán)熱水和冷卻水交替對工質(zhì)相變室進行升溫和降溫，使工質(zhì)相變室中的物質(zhì)發(fā)生氣態(tài)與液態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，推動活塞做功，實現(xiàn)淡水提升室中淡水的提升，實現(xiàn)了熱能到水勢能的轉(zhuǎn)換。
[0061 ]具體的溫差驅(qū)動原理是:通過將熱水和冷水交替地輸入溫差相變提升室當中，使得相變室中的特殊工質(zhì)(如某特殊工質(zhì)在450C，6Mpa壓力下，可以變成氣態(tài)，但在20 V，6Mpa下就可以變成液態(tài))交替發(fā)生氣相和液相的變化對外做功驅(qū)動活塞，主要包含兩個過程:
[0062]I).工質(zhì)相變室輸入熱水時特殊工質(zhì)變成氣態(tài)，對外膨脹做功，驅(qū)動活塞，同時，進水單向閥關(guān)閉，出水單向閥打開，將活塞腔中的水壓入另外一個壓力環(huán)境中，完成補水或者提升工作；
[0063]2).工質(zhì)相變室輸入冷水時特殊工質(zhì)變成液態(tài)，活塞回落，同時，出水單向閥關(guān)閉，進水單向閥打開，將另外一側(cè)的的無壓或壓力較低的水吸入活塞腔中；
[0064]3).重復過程I)、2)，不斷循環(huán)水的壓出和吸入過程;實現(xiàn)溫差驅(qū)動補水或溫差驅(qū)動淡水提升的持續(xù)進行。
[0065]通過獲取地熱可以將循環(huán)熱水加熱到45°C_65°C，與我國北方的常溫海水(低溫態(tài):冬季，4.4 °C ;中間態(tài):春秋7 °C-17 °C，高溫態(tài):17 °C-26 °C )之間有溫度差，該溫度差可以通過特殊工質(zhì)的相變用于對外做功，完成補水或淡水提升工作；
[0066]其中的地熱取熱單元3如圖5所示，包括地熱補水井31、地熱取熱井32、地熱源33、地熱加熱井34、地熱補水管道35、地熱取熱管道36、儲熱箱37和地熱應用用戶38，地熱加熱井34位于地熱源33的巖層中，地熱補水管道35與地熱補水井31連通，通過地熱源33中的巖層對進入地熱加熱井中的原水進行加熱，地熱補水井31和地熱取熱井32分別與地熱加熱井34連通，地熱取熱管道36的兩端分別與地熱加熱井34、儲熱箱37連通，地熱應用用戶38分別與儲熱箱37連通;循環(huán)加熱室301和原水溫度調(diào)節(jié)罐21分別與地熱取熱管道36相連通。本實用新型優(yōu)選的地熱源33為干熱地熱巖，地熱加熱井34水平優(yōu)選的位于干熱地熱巖中。
[0067]實用新型另外，本實用新型所提供的原水預處理單元2包括呈上下位置依次串聯(lián)設(shè)置的蓄水調(diào)節(jié)池21和初步預處理裝置22、微濾裝置23、超濾裝置24、保安過濾器25、重力自流海水輸水管道26，蓄水調(diào)節(jié)池21位于海水取水單元I的下方，其通過原水輸送管道7與海水取水單元I連接，蓄水調(diào)節(jié)池21上還設(shè)有加藥裝置27。原水預處理單元的整體布置是豎向的，可以充分利用自然水柱的壓力進行過濾工作，去除海水原水中的細菌、膠體和懸浮物以及不利于反滲透膜工作的自由氯等，該豎向布置的海水預處理系統(tǒng)可以充分利用自然水柱壓力進行預處理，減少電力消耗。
[0068]本實用新型還提供了一種海水淡化處理工藝，將海水通過管道引入原水預處理單元，去除海水中細菌、懸浮物、膠體、自由氯;將處理后的原水引入位于高層建筑和深井下的地下廠房內(nèi)，原水首先進入原水溫度調(diào)節(jié)罐，并在原水溫度調(diào)節(jié)罐中引入地熱熱能對進入原水溫度調(diào)節(jié)罐中的原水進行調(diào)溫處理;調(diào)溫后的原水再經(jīng)地下廠房內(nèi)的溫度差驅(qū)動原水補水裝置和反滲透單元，對原水依次進行補壓和反滲透淡化處理，得到淡水和濃鹽水;所得淡水經(jīng)地下廠房內(nèi)的溫度差驅(qū)動淡水提升裝置由淡水輸送管道輸出地面，供淡水用戶使用，所得濃鹽水依靠反滲透單元的余壓由濃鹽水輸送管道輸送至地面。其中的海水通過輸送管道以重力自流方式流入到豎向布置的原水預處理單元中，海水輸送管道可以是管道或隧洞。
[0069]本實用新型是結(jié)合高層建筑和深井利用水柱勢能和地熱能的海水淡化及綜合開發(fā)系統(tǒng)集成，某臨海城市及該城市相鄰內(nèi)陸城市淡水資源極度匱乏，該港口城市東面瀕臨某海洋，地面下深度3000-4000米處具備120-160度的地熱條件，常溫海水(低溫態(tài):冬季，4.4 °C ;中間態(tài):春秋7 °C -17 °C，高溫態(tài):17 °C -26 °C ;海水水質(zhì)較好，適合利用反滲透膜進行反滲透海水淡化。
[0070]比如:該港口城市擬建設(shè)日產(chǎn)100萬噸淡水的結(jié)合高層建筑和深井利用水柱勢能和地熱能的海水淡化及綜合開發(fā)系統(tǒng)工廠的示范工程，擬利用300米高的高層建筑和300米的深井形成600米高的壓力60MPa的水柱，海水取水口位于離岸3公里最低海平面以下2米處，通過鋪設(shè)海中管道和建設(shè)隧洞將海水通過重力自流引導到深井處的海水預處理集水池處，利用低水柱壓力，通過重力自流海水輸水管道26流經(jīng)豎向布置的原水預處理單元分別進行微濾超濾預處理，把預處理后的海水輸送到位于海平面以下300米的地下廠房內(nèi)通過反滲透單元進行海水淡化，水柱管井內(nèi)的水一直到建筑物上部，水柱高600米，用以保持反滲透所需要的壓力，并通過溫度差驅(qū)動海水原水補水裝置不斷將經(jīng)過溫度調(diào)節(jié)的有適宜淡化溫度的海水從原水溫度調(diào)節(jié)罐內(nèi)補充到海水反滲透淡化單元內(nèi)，利用6Mpa的自然水柱壓力進行反滲透淡化，淡化后的淡水利用溫度差做功將海水反滲透淡化形成的淡水提升至高層建筑不同高度上的淡水儲箱，通過重力自流輸送到不同距離的用水區(qū)域供用戶使用。濃鹽水一部分用于制鹽，一部分利用地熱加熱后用于溫泉式人造死海的旅游開發(fā)項目。
[0071]溫度差驅(qū)動補水和溫度差驅(qū)動淡水提升，優(yōu)選的是通過地熱蒸汽加熱的循環(huán)水提供熱量，熱蒸汽從通過注水到地熱井的120°C-20(TC的干熱巖中汽化后抽取。也可以其他方便的方式獲取地熱能。
[0072]高層建筑的建設(shè)投資可以通過出售開發(fā)的寫字樓/公寓/酒店得到相應的投資回報，不額外加大淡水的制水成本。
[0073]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種利用地熱資源進行海水淡化處理的系統(tǒng)，其特征在于，包括海水取水單元(I)、位于海平面以下的原水預處理單元(2)，以及與原水預處理單元(2)有適合水頭落差的地熱取熱單元(3)、溫度差驅(qū)動原水補水單元(4)、反滲透單元(5)和溫度差驅(qū)動淡水提升單元(6)，海水經(jīng)所述海水取水單元(I)進入所述的原水預處理單元(2)，去除海水原水中的細菌、懸浮物、膠體、自由氯； 所述地熱取熱單元(3)用于向所述溫度差驅(qū)動原水補水單元(4)和溫度差驅(qū)動淡水提升單元(6)輸出熱能； 所述溫度差驅(qū)動原水補水單元(4)包括原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)、溫度差驅(qū)動原水補水裝置(42)，所述原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)通過原水輸送管道(7)與所述海水取水單元(I)連接，且通過地熱管道(8)與所述地熱取熱單元(3)連接，用于對進入所述原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)內(nèi)的原水進行溫度調(diào)節(jié);所述溫度差驅(qū)動原水補水裝置(42)分別與所述反滲透單元(5)和原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)連接，用于將所述原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)內(nèi)的原水補充至所述反滲透單元(5)中; 所述反滲透單元(5)用于對原水進行淡化，經(jīng)反滲透后分離出淡水和濃鹽水，所述的濃鹽水通過所述反滲透單元(5)的余壓由濃鹽水輸送管道(9)輸送至地面； 所述溫度差驅(qū)動淡水提升單元(6)包括與所述反滲透單元(5)連通的淡水箱(61)和與所述淡水箱(61)相連通的溫度差驅(qū)動淡水提升裝置(62)，所述地熱取熱單元(3)向所述溫度差驅(qū)動淡水提升裝置(62)輸出熱能，將淡水通過淡水輸送管道(10)輸送至位于海平面上方的地面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括一利用水柱保持壓力的保壓裝置(20)，所述保壓裝置(20)包括伸出地面的水柱管井(201)和保壓緩沖機構(gòu)(202)，所述保壓緩沖裝置分別與所述的水柱管井(201)、反滲透單元(5)連通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保壓緩沖機構(gòu)(202)包括一缸體(2021)和位于缸體(2021)內(nèi)部的活塞(2022)，所述缸體(2021)的兩端分別與所述水柱管井(201)和反滲透單元(5)連通。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度差驅(qū)動原水補水裝置(42)和溫度差驅(qū)動淡水提升裝置(62)分別包括一循環(huán)加熱室(301)、循環(huán)冷卻室(302)、溫差相變提升室(303)和傳輸栗； 所述循環(huán)加熱室(301)與所述淡水箱(61)和溫差相變提升室(303)相連通，其腔室內(nèi)設(shè)有與所述地熱取熱單元(3)相連通的地熱管道(8)，用于將所述循環(huán)加熱室(301)內(nèi)的淡水加熱； 所述循環(huán)冷卻室(302)與所述原水輸送管道(7)連通，其腔室內(nèi)設(shè)有與所述溫差相變提升室(303)相連通的冷卻管路(40)，所述冷卻管路(40)與所述淡水箱(61)連通； 所述溫差相變提升室(303)包括循環(huán)腔室(3031)和相變驅(qū)動缸(3032)，所述相變驅(qū)動缸(3032)內(nèi)設(shè)有一活塞(3033)，所述活塞(3033)將所述相變驅(qū)動缸(3032)分為淡水提升室(30321)和工質(zhì)相變室(30322)，所述工質(zhì)相變室(30322)位于所述循環(huán)腔室(3031)內(nèi)，所述淡水提升室(30321)上分別設(shè)置一與所述淡水箱(61)連接的進水口和一與所述淡水輸送管道(10)相連通的出水口； 所述傳輸栗用于將所述循環(huán)加熱室(301)中熱水和所述循環(huán)冷卻室(302)中的冷水交替?zhèn)鬏斨了鲅h(huán)腔室(3031)中，使所述相變驅(qū)動缸(3032)內(nèi)的工質(zhì)交替發(fā)生液態(tài)和氣態(tài)的相變驅(qū)動活塞，從而驅(qū)動淡水提升。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地熱取熱單元(3)包括地熱補水井(31)、地熱取熱井(32)、地熱源(33)、地熱加熱井(34)、地熱補水管道(35)、地熱取熱管道(36)、儲熱箱(37)和地熱應用用戶(38)，所述地熱加熱井(34)位于所述地熱源(33)的巖層中，所述地熱補水管道(35)與所述地熱補水井(31)連通，所述地熱補水井(31)和所述地熱取熱井(32)分別與所述地熱加熱井(34)連通，所述地熱取熱管道(36)的兩端分別與所述地熱加熱井(34)、儲熱箱(37)連通，所述的地熱應用用戶(38)分別與所述的儲熱箱(37)連通；所述循環(huán)加熱室(301)和原水溫度調(diào)節(jié)罐(41)分別與所述的地熱取熱管道(36)相連通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的地熱源(33)為干熱地熱巖地熱源，所述地熱加熱井(34)水平位于干熱地熱巖地熱源中。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述原水預處理單元(2)包括呈上下位置依次串聯(lián)設(shè)置的蓄水調(diào)節(jié)池(21)和初步預處理裝置(22)、微濾裝置(23)、超濾裝置(24)、保安過濾器(25)、重力自流海水輸水管道(26)，所述蓄水調(diào)節(jié)池(21)位于所述海水取水單元(I)的下方，其通過原水輸送管道(7)與所述海水取水單元(I)連接，所述蓄水調(diào)節(jié)池(21)上還設(shè)有加藥裝置(27)。
【文檔編號】C02F103/08GK205528228SQ201620300832
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】范海燕, 王娜, 顧志龍, 汪健生, 朱強, 安青松
【申請人】范海燕