一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203584686 U(45)授权公告日 2014.05.07

(21)申请号 201320717278.1(22)申请日 2013.11.15

(73)专利权人韩树君

地址110002 辽宁省沈阳市和平区新兴街2

甲号2-6-2(72)发明人韩树君 刘建军 范景泽 曾鹏飞

王一名(74)专利代理机构沈阳利泰专利商标代理有限

公司 21209

代理人王东煜(51)Int.Cl.

C02F 1/14(2006.01)C02F 103/08(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

F03D 9/00(2006.01)F03B 13/14(2006.01)F03G 6/06(2006.01)C02F 1/04(2006.01)

(54)实用新型名称

一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置(57)摘要

一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置，包括海浪发电支系统、风力发电支系统、太阳能发电支系统和海水淡化支系统。海水发电支系统包括第一发电机、高压油仓、多个往复式油泵，多个油泵利用海浪为动力。海水淡化支系统包括海水提取泵、塑料大棚海水升温池、太阳能加热器、真空罐、过渡罐、真空泵和淡水池。太阳能支系统包括塑料大棚海水升温池、海水加热池、涡轮增压器、第一冷热变换器、第二发电机、第二冷热变换器、压缩机、冷凝器和海水提取泵。风力发电支系统由至少一台风力发电机组成。本实用新型能将风能、太阳能、海浪能循环利用，相互配套达到发电和海水淡化的目的，对于沿海和海岛地区具有推广使用价值。

权利要求书2页 说明书4页 附图1页权利要求书2页 说明书4页 附图1页

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权 利 要 求 书

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1.一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置，包括海浪发电支系统（1）、风力发电支系统（2）、海水淡化支系统（3）、太阳能发电支系统（51）和计算机控制系统，其特征在于：

海浪发电支系统（1），包括第一发电机（4）、高压油仓（5）、储油仓（6）、多个往复式抽油泵（7）、抽油泵驱动机构、第一输油管路（8）和第二输油管路（9）；

所述抽油泵驱动机构，包括多个浮筒（10）、第一支撑浮箱（11）、第二支撑浮箱（12）和支撑钢架（13）；多个浮筒（10）的数量与多个往复式抽油泵（7）数量相同，每一个往复式抽油泵（7）通过一个杠杆摇臂机构与对应的浮筒（10）连接，所述杠杆摇臂机构，包括纵向连杆（14）、第一竖直连杆（15）和第二竖直连杆（16），第一竖直连杆（15）的下端与对应的浮筒（10）连接，第一竖直连杆（15）的上端与对应的纵向连杆（14）的前端铰接，纵向连杆（14）的后端与对应的往复式抽油泵（7）的活塞杆（17）铰接，第二竖直连杆（16）的上端与对应的纵向连杆（14）铰接，第二竖直连杆（16）的下端固定在支撑钢架（13）上，支撑钢架（13）横向设置，支撑钢架（13）左端与第一支撑浮箱（11）固定连接，支撑钢架（13）的右端与第二支撑浮箱（12）固定连接，第一支撑浮箱（11）和第二支撑浮箱（12）分别套装在固定在海底的钢柱（18）上，多个往复式抽油泵（7）的进油口分别通过管路与第一输油管路（8）连接，多个往复式抽油泵（7）的出油口分别通过管路与第二输油管路（9）连接，第一输油管路（8）的一端封闭，另一端与储油仓（6）的出油口连接，第二输油管路（9）的一端封闭，另一端与高压油仓（5）的进油口连接，高压油仓（5）的出油口经管路与第一发电机（4）的进油口连接，第一发电机（4）的出油口经管路与储油仓（6）的进油口连接；

海水淡化支系统（3），包括海水提取泵（19）、冷却仓（20）、太阳能加热器（22）、海水加热池（23）、真空罐（24）、过渡罐（25）、真空泵（26）和第一淡水池（28）；

海水提取泵（19）的出水口与第一输水管（29）连接，第一输水管（29）在冷却仓（20）内绕设后与太阳能加热器（22）的进水口连接，太阳能加热器（22）的出水口经第三输水管路（31）与海水加热池（23）的进水口连接，海水加热池（23）的出水口经第四输水管路（32）与真空罐（24）的进水口连接，真空罐（24）的出汽口经管路与过渡罐（25）的进气口连接，过渡罐（25）的出气口经管路与真空泵（26）的进气口连接，真空泵（26）的出气口经第一输气管路（33）与冷却仓（20）的进气口连接，冷却仓（20）的出水口经第五输水管路（27）与第一淡水池（28）连接，冷却仓内的蒸汽被冷却成淡水，离开冷却仓流入第一淡水池（28）；

太阳能发电支系统（51）包括海水加热池（23）、涡轮增压器（35）、第一冷热变换器（36）、第二淡水池（37）、第二发电机（42）、第二冷热变换器（38）、压缩机（39）、冷凝器（40）和第二海水提取泵（41）；

海水加热池（23）的出气口经第二输气管路（43）与涡轮增压器（35）的进气口连接，涡轮增压器（35）的出气口经第三输气管路（44）与第一冷热变换器（36）的进气口连接，第一冷热变换器（36）经淡水输送管（45）与第二淡水池（37）连接；

压缩机（39）的冷媒介质出口经第一冷媒介质传输管（46）与冷凝器（40）的冷媒介质入口连接，冷凝器（40）的冷媒介质出口经第二冷媒介质传输管路（47）与涡轮增压器（35）的冷媒介质入口连接，涡轮增压器（35）的冷媒介质出口由第三冷媒介质传输管路（48）经第二冷热变换器（36）后与第二发电机（42）的冷媒介质入口连接，第二发电机（42）的冷媒介质出口经第四冷媒介质传输管路（49）与第二冷热变换器（38）的冷媒介质入口连接，海水

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权 利 要 求 书

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提取泵（41）经过第六输水管路（50）为第二冷热变换器（36）提供冷却水；

第一输水管路（29）上装设有过滤器（34），风力发电支系统，包括至少一个风力发电机（51），发出的电经电缆传输为海水加热池（23）提供电源；风力发电机、第一发电机、第二发电机发出的电经电缆传输为用户供电；

计算机控制支系统，装设在远程机房内。2.根据权利要求1所述的一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置，其特征是所述海水淡化支系统设置有塑料大棚海水升温池（21），第一输水管（29）与塑料大棚海水升温池（21）的进气口连接，塑料大棚海水升温池（21）的出水口经第二输水管路（30）与太阳能加热器（22）的进水口连接。

3.根据权利要求2所述的一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置，其特征是塑料大棚海水升温池（21）的出气口经管路与第二输气管路（43）连接。

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说 明 书

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一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置

技术领域

[0001]

本实用新型涉及风能、太阳能和海浪能综合利用技术领域，具体是一种利用风能、

太阳能和海浪能发电和海水淡化的系统。

背景技术

[0002] 在世界和我国的沿海和海岛地区，有许多地方严重地缺电和缺少淡水，严重地影响了当地的经济发展和人民群众的生活水平提高。而这些地区又是风能、太阳能和海浪能资源非常丰富的地区。如果能有效地把这些资源利用起来，就能很好地解决这些地区的困难，变劣势为优势。目前无论是世界和我国的有些地区，人们也开发和利用了风能、太阳能和海浪能，对解决当地的生产生活困难发挥了一定作用，但由于是分开利用，这就带来了两个问题，一是局限性大，比如只利用风能和太阳能，那么无风和黑夜解决供电就是个大问题；二是成本也比较高。如果把这三种能量循环利用，就能实现优势互补，同时又大大地降低了成本。

实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的，是提供一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置，可以实现海浪能与太阳能，海浪能与风能发电的综合利用，并为海水淡化提供能源。[0004] 采用的技术方案是：[0005] 一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置，包括海浪发电支系统、风力发电支系统、海水淡化支系统、太阳能发电支系统和计算机控制系统（设在远程机房内）。

[0006] 海浪发电支系统，包括第一发电机、高压油仓、储油仓、多个往复抽油泵、多个浮筒、第一输油管路和第二输油管路。[0007] 所述抽油泵驱动机构，包括多个浮筒、第一支撑浮箱、第二支撑浮箱和支撑钢架。多个浮筒的数量与多个往复抽油泵数量相同。每一个往复式抽油泵通过一个杠杆摇臂机构与对应的浮筒连接，所述杠杆摇臂机构，包括纵连杆、第一竖直连杆和第二竖直连杆。第一竖直连杆的下端与对应的浮筒连接，第一竖直连杆的上端与对应的纵向连杆的前端铰接，纵向连杆的后端与对应的往复抽油泵的活塞杆铰接，第二竖直连杆的上端与对应的纵向连杆铰接，第二竖直连杆的下端固定在支撑钢架上。支撑钢架横向设置，支撑钢架左端与第一支撑浮箱固定连接，支撑钢架的右端与第二支撑浮箱固定连接。第一支撑浮箱和第二支撑浮箱分别套装在固定在海底的钢柱上。多个往复式抽油泵的进油口分别通过管路与第一输油管路连接，多个往复式抽油泵的出油口分路通过管路与第二输油管路连接。第一输油管路的一端封闭，另一端与储油仓的出油口连接。第二输油管路的一端封闭，另一端与高压油仓的进油口连接口，高压油仓的出油口经管路与第一发电机的进油口连接，第一发电机的出油口经管路与储油仓的进油口连接。[0008] 海水淡化支系统，包括海水提取泵、冷却仓、太阳能加热器、海水加热池、真空罐、

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过渡罐、真空泵和第一淡水池。

[0009] 海水提取泵的出水口与第一输水管连接，第一输水管在冷却仓内绕设后与太阳能加热器的进水口连接，太阳能加热器的出水口经第三输水管路与海水加热池的进水口连接，海水加热池的出水口经第四输水管路与真空罐的进水口连接。真空罐的出汽口经管路与过渡罐的进气口连接，过渡罐的出气口经管路与真空泵的进气口连接，真空泵的出气口经第一输气管路与冷却仓的进气口连接，冷却仓的出水口经第五输水管路与淡水池连接。冷却仓内的蒸汽被冷却成淡水，离开冷却仓流入淡水池。[0010] 太阳能支系统包括海水加热池、涡轮增压器、第一冷热变换器、第二淡水池、第二发电机、第二冷热变换器、压缩机、冷凝器和第二海水提取泵。

[0011] 海水加热池的出气口经第二输气管路与涡轮增压器的进气口连接，涡轮增压器的出气口经第三输气管路与冷热变换器的进气口连接，第一冷热变换器经淡水输送管与第二淡水池连接。

[0012] 压缩机的冷媒介质出口经第一冷媒介质传输管与冷凝器冷媒介质入口连接，冷凝器的冷媒介质出口经第二冷媒介质传输管路与涡轮增压器的冷媒介质入口连接，涡轮增压器的冷媒介质出口由第三冷媒介质传输管路经第二冷热变换器后与第二发电机的冷媒介质入口连接，第二发电机的冷媒介质出口经第四冷媒介质传输管路与第二冷热变换器的冷媒介质入口连接。海水提取泵经过第六输水管路为第二冷热变换器提供冷却水。[0013] 海水淡化支系统中设有一个塑料大棚海水升温池，上述第一输水管与塑料大棚海水升温池的进水口连接，塑料大棚海水升温池的出水口经第二输水管路与太阳能加热器的进水口连接。塑料大棚海水升温池的出气口通过管路与太阳能支系统中的第二输气管路连接。

[0014] 第一输水管路上装设有过滤器。风力发电子系统，包括多个风力发电机，发出的电经电缆传输为海水加热池提供电源。风力发电机、第一发电机、第二发电机发出的电经电缆传输为用户供电。

[0015] 本实用新型的工作原理：[0016] 一、海浪发电支系统工作原理：[0017] 浮筒连接在杠杆摇臂上，通过杠杆摇臂，将动力浮筒产生的动力输送到油泵上。油泵将动力油通过第二输油管路将油打入高压油仓，高压油仓为发电机提供动力发电。[0018] 海水淡化支系统工作原理：

[0019] 海水提取泵提取海水通过过滤网进入冷却仓，通过冷却仓，海水温度由15℃左右提升到20℃左右。20℃左右的海水由冷却仓经第五输水管路进入塑料大棚海水升温池，大棚升温池在太阳能的作用下，将20℃左右温度的海水提高到40-50℃。再经太阳能加热器加热，海水的温度就能很快达到60-70℃。当太阳能加热器的海水进入到海水加热池，通过风力发电机产生的电能加热，海水的温度即可升至80-90℃。80-90℃的海水经第四输水管路进入真空罐，进入真空罐的海水在真空泵的作用下迅速雾化，海水由液态变为气态。海水蒸气在真空泵的作用下进入冷却仓，在冷却仓中海水蒸气经15℃海水冷却，海水蒸气会迅速由气态转化为淡水，经淡水输送管进入淡水池。[0020] 太阳能发电支系统工作原理：[0021] 在塑料大棚海水升温池中，阳光在为海水加温的同时会产生大量高温水蒸气，海

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水加热池利用风能发电为其加热时，也会产生大量的高温蒸气。加热的海水用于海水真空淡化，多余的高温水蒸气在涡轮增压器的作用下，经第三输气管路进入第一冷热交换器。高温水蒸气在为发电冷媒介质加热的同时被迅速冷却变为淡水，再经由淡水输送管进入第二淡水池。由冷凝器输出的冷媒介质有很高的压力，可以为涡轮增压器提供很大的驱动力，加装涡轮增压装置，即可削能，减少冷媒介质由于高压给设备带来的冲击破坏，又能变废为宝，为水蒸气输送提供动力。压缩机将冷热交换器中的冷媒气打入冷凝箱压缩成液态，液态冷媒出冷凝箱通过涡轮增压器时，液态冷媒中的压力即可推动涡轮增压器旋转工作。从涡轮增压器中出来的液态冷媒介质进入第一冷热交换器，在为水蒸气降温的同时又吸收了大量热能，液态冷媒就会转化了大量的冷媒气，这些冷媒气，经冷媒介质传管路推动第二发电机发电。发电的弃气进入第二冷热交换器，经海水提取泵提取的低温海水降温后，供压缩机工作。

[0022] 本实用新型的最大优点：[0023] 适用性强。本实用新型可以根据地理位置和用户的实际需要，既可以综合配置，也可以采取海浪能与太阳能，海浪能与风能发电结合。设备可大可小，系统可多可少。能最大限度的利用有限能量。在无电的沿海和海岛地区，比如单独安装风电，有风时如果用户不需要用电就只能弃电。本实用新型就不存在这个问题，因为有海水淡化装置，用户不用电时，风电可以淡化海水，通过储存淡水的形式把风电利用起来。海浪能和太阳能发出的电也是如此。再比如在太阳能加热器前端增设塑料大棚加热海水既减少了设备投资，又可获得大量的水蒸气；充分利用海水淡化加温海水产生的弃气发电；利用冷媒出口的压力加装涡轮增压器为抽取水蒸气提供动力，都是变废为宝，综合利用。[0024] 本实用新型因为是循环利用，相互配套，比单独使用减少了一些环节，制造成本大大降低。风电、海浪发电和太阳能发电都是成熟技术，本实用新型运行稳定可靠。[0025] 本实用新型绿化环保，能源来自大自然，动力源取之不尽、用之不竭，而且是一次投入，永远受益。

[0026] 具有重大的经济效益和社会效益。有些沿海和海岛地区，具备很大的开发价值和发展前景，但由于缺电缺水，严重地阻碍了当地的经济发展和人民生活水平的提高，如果本实用新型能够迅速地推广实施，就可以为这些地区的发展和人民群众的生活改善带来福音。附图说明

[0027]

图1是本实用新型的一种实施例结构示意图。

具体实施方式

[0028] 一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置，包括海浪发电支系统1、风力发电支系统2、海水淡化支系统3、太阳能发电支系统51和计算机控制系统（设在远程机房内）。

[0029] 海浪发电支系统1，包括第一发电机4、高压油仓5、储油仓6、多个往复式抽油泵7、抽油泵驱动机构、第一输油管路8和第二输油管路9。[0030] 所述抽油泵驱动机构，包括多个浮筒10、第一支撑浮箱11、第二支撑浮箱12和支

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撑钢架13。多个浮筒10的数量与多个往复抽油泵7数量相同。每一个往复式抽油泵7通过一个杠杆摇臂机构与对应的浮筒10连接，所述杠杆摇臂机构，包括纵向连杆14、第一竖直连杆15和第二竖直连杆16。第一竖直连杆15的下端与对应的浮筒10连接，第一竖直连杆15的上端与对应的纵向连杆14的前端铰接，纵向连杆14的后端与对应的往复抽油泵7的活塞杆17铰接，第二竖直连杆16的上端与对应的纵向连杆14铰接，第二竖直连杆16的下端固定在支撑钢架13上。支撑钢架13横向设置，支撑钢架13左端与第一支撑浮箱11固定连接，支撑钢架13的右端与第二支撑浮箱12固定连接。第一支撑浮箱11和第二支撑浮箱12分别套装在固定在海底的钢柱18上。多个往复式抽油泵7的进油口分别通过管路与第一输油管路8连接，多个往复式抽油泵7的出油口分别通过管路与第二输油管路9连接。第一输油管路8的一端封闭，另一端与储油仓6的出油口连接。第二输油管路9的一端封闭，另一端与高压油仓5的进油口连接，高压油仓5的出油口经管路与第一发电机4的进油口连接，第一发电机4的出油口经管路与储油仓6的进油口连接。[0031] 海水淡化支系统3，包括海水提取泵19、冷却仓20、塑料大棚海水升温池21、太阳能加热器22、海水加热池23、真空罐24、过渡罐25、真空泵26和第一淡水池28。[0032] 海水提取泵19的出水口与第一输水管29连接，第一输水管29在冷却仓20内绕设后与塑料大棚海水升温池21的进水口连接。塑料大棚海水升温池21的出水口经第二输水管路30与太阳能加热器22的进水口连接，太阳能加热器22的出水口经第三输水管路31与海水加热池23的进水口连接，海水加热池23的出水口经第四输水管路32与真空罐24的进水口连接。真空罐24的出汽口经管路与过渡罐25的进气口连接，过渡罐25的出气口经管路与真空泵26的进气口连接，真空泵26的出气口经第一输气管路33与冷却仓20的进气口连接，冷却仓20的出水口经第五输水管路27与淡水池28连接。冷却仓内的蒸汽被冷却成淡水，离开冷却仓流入第一淡水池28。

[0033] 太阳能发电支系统51包括塑料大棚海水升温池21，海水加热池23、涡轮增压器35、第一冷热变换器36、第二淡水池37、第二发电机42、第二冷热变换器38、压缩机39、冷凝器40和第二海水提取泵41。

[0034] 海水加热池23和塑料大棚海水升温池21的出气口经第二输气管路43与涡轮增压器35的进气口连接，涡轮增压器35的出气口经第三输气管路44与第一冷热变换器36的进气口连接，第一冷热变换器36经淡水输送管45与第二淡水池37连接。

[0035] 压缩机39的冷媒介质出口经第一冷媒介质传输管46与冷凝器40的冷媒介质入口连接，冷凝器40的冷媒介质出口经第二冷媒介质传输管路47与涡轮增压器35的冷媒介质入口连接，涡轮增压器35的冷媒介质出口由第三冷媒介质传输管路48经第二冷热变换器36后与第二发电机42的冷媒介质入口连接，第二发电机42的冷媒介质出口经第四冷媒介质传输管路49与第二冷热变换器38的冷媒介质入口连接。海水提取泵41经过第六输水管路50为第二冷热变换器36提供冷却水。[0036] 第一输水管路29上装设有过滤器34。风力发电支系统，包括至少一个风力发电机51，发出的电经电缆传输为海水加热池23提供电源。风力发电机、第一发电机、第二发电机发出的电经电缆传输为用户供电。

[0037] 计算机控制支系统为已知技术，装设在远程机房内。

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说 明 书 附 图

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图1

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