權(quán)利要求書： 1.一種太陽能濕氦氣透平循環(huán)電水鹽三聯(lián)產(chǎn)零排放系統(tǒng)，包括太陽能濕氦氣透平循環(huán)子系統(tǒng)和結(jié)晶產(chǎn)水子系統(tǒng),其特征在于：

其中太陽能濕氦氣透平循環(huán)子系統(tǒng)包括熱熔融鹽罐(1)、冷熔融鹽罐(2)、太陽能集熱器(3)、氦氣加熱器(4)、飽和器(5)、氦壓氣機(jī)(8)、發(fā)電機(jī)(15)、氦氣輪機(jī)(16)；

上述太陽能濕氦氣透平循環(huán)子系統(tǒng)的冷熔融鹽罐(2)出口與太陽能集熱器(3)進(jìn)口相連，太陽能集熱器(3)出口與熱熔融鹽罐(1)進(jìn)口相連，熱熔融鹽罐(1)出口與氦氣加熱器(4)熱側(cè)進(jìn)口相連，氦氣加熱器(4)熱側(cè)出口與冷熔融鹽罐(2)進(jìn)口相連；氦氣加熱器(4)冷側(cè)進(jìn)口與飽和器(5)頂部濕氦氣出口相連，氦氣加熱器(4)冷側(cè)出口與氦氣輪機(jī)(16)進(jìn)口相連，氦氣輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(15)運(yùn)轉(zhuǎn)，飽和器(5)底部濕氦氣進(jìn)口與氦壓氣機(jī)(8)出口相連，氦壓氣機(jī)(8)進(jìn)口與溶液預(yù)熱器(14)頂部氦氣出口相連，溶液預(yù)熱器(14)底部氦氣進(jìn)口與氦氣輪機(jī)(16)氦氣出口相連，溶液預(yù)熱器(14)底部產(chǎn)水出口與外界相連;其中結(jié)晶產(chǎn)水子系統(tǒng)包括上述飽和器(5)，還包括節(jié)流閥Ⅰ(6)、溶液冷卻器(7)、溶液加熱器(9)、壓縮機(jī)(10)、攪拌機(jī)(11)、離心機(jī)(12)、節(jié)流閥Ⅱ(13)、溶液預(yù)熱器(14)、溶液泵(17)；

上述結(jié)晶產(chǎn)水子系統(tǒng)的節(jié)流閥Ⅰ(6)進(jìn)口與飽和器(5)底部溶液出口相連，節(jié)流閥Ⅰ(6)出口與溶液冷卻器(7)熱側(cè)進(jìn)口相連，溶液冷卻器(7)熱側(cè)出口與攪拌機(jī)(11)進(jìn)口相連，攪拌機(jī)(11)溶液出口與溶液泵(17)進(jìn)口相連，攪拌機(jī)(11)晶漿出口與離心機(jī)(12)晶漿入口相連，離心機(jī)(12)晶體出口與外界相連，離心機(jī)(12)母液出口與溶液泵(17)進(jìn)口相連；溶液冷卻器(7)冷側(cè)出口與壓縮機(jī)(10)進(jìn)口相連，壓縮機(jī)(10)出口與溶液加熱器(9)熱側(cè)進(jìn)口相連，溶液加熱器(9)熱側(cè)出口與節(jié)流閥Ⅱ(13)進(jìn)口相連，節(jié)流閥Ⅱ(13)出口與溶液冷卻器(7)冷側(cè)入口相連；溶液預(yù)熱器(14)底部溶液出口與溶液泵(17)進(jìn)口相連，溶液泵(17)出口與溶液加熱器(9)冷側(cè)進(jìn)口相連，溶液加熱器(9)冷側(cè)出口與飽和器(5)頂部溶液進(jìn)口相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能濕氦氣透平循環(huán)電水鹽三聯(lián)產(chǎn)零排放系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括以下工作過程：

在太陽能濕氦氣透平循環(huán)子系統(tǒng)中，冷熔融鹽罐(2)中的冷熔融鹽在太陽能集熱器(3)中吸收太陽能后，進(jìn)入熱熔融鹽罐(1)中儲(chǔ)存熱量，熱熔融鹽罐(1)中的熱熔融鹽至氦氣加熱器(4)熱側(cè)放熱，冷卻后的熔融鹽重新回到冷熔融鹽罐(2)中完成熔融鹽熱循環(huán)；在溶液預(yù)熱器(14)中冷凝放熱后的濕氦氣，由氦壓氣機(jī)(8)加壓后從飽和器(5)底部通入塔中，與從飽和器(5)頂部進(jìn)入的溶液總流發(fā)生傳熱傳質(zhì)過程，升溫后的濕氦氣繼續(xù)進(jìn)入氦氣加熱器(4)冷側(cè)與熱側(cè)的熔融鹽進(jìn)行換熱，最終進(jìn)入氦氣輪機(jī)(16)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(15)工作;

在結(jié)晶產(chǎn)水子系統(tǒng)中，溶液總流經(jīng)溶液泵(17)升壓后進(jìn)入溶液加熱器(9)，在其中吸收低沸點(diǎn)工質(zhì)放熱后，從飽和器(5)頂部進(jìn)入，與從飽和器(5)底部進(jìn)入的濕氦氣發(fā)生傳熱傳質(zhì)過程，然后經(jīng)節(jié)流閥Ⅰ(6)降壓后流至溶液冷卻器(7)熱側(cè)，向熱泵子循環(huán)中的低沸點(diǎn)工質(zhì)放熱而變成過飽和溶液，接著進(jìn)入攪拌機(jī)(11)中形成晶漿，晶漿繼續(xù)進(jìn)入離心機(jī)(12)中分離，從而得到晶體；離心機(jī)(12)和攪拌機(jī)(11)出口的溶液，在與經(jīng)溶液預(yù)熱器(14)預(yù)熱后的溶液匯合后，作為溶液總流進(jìn)入溶液泵(17)升壓，然后流入溶液加熱器(9)冷側(cè)；熱泵循環(huán)中的低沸點(diǎn)工質(zhì)在溶液冷卻器(7)中吸收其熱側(cè)能量后變成低溫低壓蒸汽，用壓縮機(jī)(10)將其壓縮至高溫高壓狀態(tài)，然后通入溶液加熱器(9)熱側(cè)，向溶液總流放熱并冷凝為液態(tài)，再經(jīng)過節(jié)流閥Ⅱ(13)降壓后再次進(jìn)入溶液冷卻器(7)中，完成熱泵子循環(huán)；來自氦氣輪機(jī)(16)出口的濕氦氣從溶液預(yù)熱器(14)底部進(jìn)入，與從其頂部進(jìn)入的溶液發(fā)生逆流換熱過程，濕氦氣攜帶的水蒸汽凝結(jié)后蓄積在溶液預(yù)熱器(14)底部，用管道將其引至外界，從而得到產(chǎn)水。

說明書： 太陽能濕氦氣透平循環(huán)電水鹽三聯(lián)產(chǎn)零排放系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種太陽能濕氦氣透平循環(huán)電水鹽三聯(lián)產(chǎn)零排放系統(tǒng)及方法，屬于發(fā)電、蒸發(fā)結(jié)晶、脫鹽產(chǎn)水領(lǐng)域。

背景技術(shù)[0002] 氦氣作為冷卻劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，導(dǎo)熱性能良好，氦氣透平循環(huán)常用于高溫氣冷核反應(yīng)堆的停堆冷卻。而與純氦氣相比，攜帶了水蒸氣的濕氦氣增加了燃?xì)馔钙絻?nèi)部做功工

質(zhì)，在增大有效輸出功的同時(shí)能夠減小壓縮功的消耗，提高了循環(huán)性能。

[0003] 隨著社會(huì)發(fā)展與人類活動(dòng)的增加，人類對淡水的需求程度與日俱增，淡水生產(chǎn)技術(shù)也因此成為了研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的淡化技術(shù)包括蒸餾法、冷凍法、閃蒸法、反滲透法等，但運(yùn)

行維護(hù)成本相對較高，不利于大規(guī)模應(yīng)用；且常規(guī)淡化技術(shù)中常將濃縮至6％以上的海水直

接排放，嚴(yán)重破壞了周圍的生態(tài)環(huán)境，因而發(fā)展節(jié)能、高效、零污染的淡水生產(chǎn)系統(tǒng)勢在必

行。

[0004] 為了實(shí)現(xiàn)零排放的目的，考慮將淡水生產(chǎn)系統(tǒng)與蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)相結(jié)合，并用太陽能推動(dòng)濕氦氣透平循環(huán)發(fā)電，并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)了淡水生產(chǎn)與濃縮結(jié)晶的目標(biāo)。本電水鹽三聯(lián)

產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能效果顯著、符合國家節(jié)能減排及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種太陽能濕氦氣透平循環(huán)電水鹽三聯(lián)產(chǎn)零排放系統(tǒng)及方法。

[0006] 一種太陽能濕氦氣透平循環(huán)電水鹽三聯(lián)產(chǎn)零排放系統(tǒng)，包括太陽能濕氦氣循環(huán)透平循環(huán)子系統(tǒng)和結(jié)晶產(chǎn)水子系統(tǒng),其特征在于：

[0007] 其中太陽能濕氦氣透平循環(huán)子系統(tǒng)包括熱熔融鹽罐、冷熔融鹽罐、太陽能集熱器、氦氣加熱器、飽和器、氦壓氣機(jī)、發(fā)電機(jī)、氦氣輪機(jī)；

[0008] 上述太陽能濕氦氣透平循環(huán)子系統(tǒng)的冷熔融鹽罐出口與太陽能集熱器進(jìn)口相連，太陽能集熱器出口與熱熔融鹽罐進(jìn)口相連，熱熔融鹽罐出口與氦氣加熱器熱側(cè)進(jìn)口相連，

氦氣加熱器熱側(cè)出口與冷熔融鹽罐進(jìn)口相連，氦氣加熱器冷側(cè)進(jìn)口與飽和器頂部濕氦氣出

口相連，氦氣加熱器冷側(cè)出口與氦氣輪機(jī)進(jìn)口相連，氦氣輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，飽和器底部

濕氦氣進(jìn)口與氦壓氣機(jī)出口相連，氦壓氣機(jī)進(jìn)口與溶液預(yù)熱器頂部氦氣出口相連，溶液預(yù)

熱器底部氦氣進(jìn)口與氦氣輪機(jī)氦氣出口相連，溶液預(yù)熱器底部產(chǎn)水出口與外界相連。

[0009] 其中結(jié)晶產(chǎn)水子系統(tǒng)包括上述飽和器，還包括節(jié)流閥Ⅰ、溶液冷卻器、溶液加熱器、壓縮機(jī)、攪拌機(jī)、離心機(jī)、節(jié)流閥Ⅱ、溶液預(yù)熱器、溶液泵；

[0010] 上述結(jié)晶產(chǎn)水子系統(tǒng)的節(jié)流閥Ⅰ進(jìn)口與飽和器底部溶液出口相連，節(jié)流閥Ⅰ出口與溶液冷卻器熱側(cè)進(jìn)口相連，溶液冷卻器熱側(cè)出口與攪拌機(jī)進(jìn)口相連，攪拌機(jī)溶液出口與溶

液泵進(jìn)口相連，攪拌機(jī)晶漿出口與離心機(jī)晶漿入口相連，離心機(jī)晶體出口與外界相連，離心

機(jī)母液出口與溶液泵進(jìn)口相連；溶液冷卻器冷側(cè)出口與壓縮機(jī)進(jìn)口相連，壓縮機(jī)出口與溶

液加熱器熱側(cè)進(jìn)口相連，溶液加熱器熱側(cè)出口與節(jié)流閥Ⅱ進(jìn)口相連，節(jié)流閥Ⅱ出口與溶液

冷卻器冷側(cè)入口相連；溶液預(yù)熱器底部溶液出口與溶液泵進(jìn)口相連，溶液泵出口與溶液加

熱器冷側(cè)進(jìn)口相連，溶液加熱器冷側(cè)出口與飽和器頂部溶液進(jìn)口相連。

[0011] 一種太陽能濕氦氣透平循環(huán)電水鹽三聯(lián)產(chǎn)零排放系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括以下工作過程：

[0012] 在太陽能濕氦氣透平循環(huán)子系統(tǒng)中，冷熔融鹽罐中的冷熔融鹽在太陽能集熱器中吸收太陽能后，進(jìn)入熱熔融鹽罐中儲(chǔ)存熱量，熱熔融鹽罐中的熱熔融鹽至氦氣加熱器熱側(cè)

放熱，冷卻后的熔融鹽重新回到冷熔融鹽罐中完成熔融鹽熱循環(huán)；在溶液預(yù)熱器中冷凝放

熱后的濕氦氣，由氦壓氣機(jī)加壓后從飽和器底部通入塔中，與從飽和器頂部進(jìn)入的溶液總

流發(fā)生傳熱傳質(zhì)過程，升溫后的濕氦氣繼續(xù)進(jìn)入氦氣加熱器冷側(cè)與熱側(cè)的熔融鹽進(jìn)行換

熱，最終進(jìn)入氦氣輪機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。

[0013] 在結(jié)晶產(chǎn)水子系統(tǒng)中，溶液總流經(jīng)溶液泵升壓后進(jìn)入溶液加熱器，在其中吸收低沸點(diǎn)工質(zhì)放熱后，從飽和器頂部進(jìn)入，與從飽和器底部進(jìn)入的濕氦氣發(fā)生傳熱傳質(zhì)過程，然

后經(jīng)節(jié)流閥Ⅰ降壓后流至溶液冷卻器熱側(cè)，向熱泵子循環(huán)中的低沸點(diǎn)工質(zhì)放熱而變成過飽

和溶液，接著進(jìn)入攪拌機(jī)中形成晶漿，晶漿繼續(xù)進(jìn)入離心機(jī)中分離，從而得到晶體；離心機(jī)

和攪拌機(jī)出口的溶液，在與經(jīng)溶液預(yù)熱器預(yù)熱后的溶液匯合后，作為溶液總流進(jìn)入溶液泵

升壓，然后流入溶液加熱器冷側(cè)；熱泵循環(huán)中的低沸點(diǎn)工質(zhì)在溶液冷卻器中吸收其熱側(cè)能

量后變成低溫低壓蒸汽，用壓縮機(jī)將其壓縮至高溫高壓狀態(tài)，然后通入溶液加熱器熱側(cè)，向

溶液總流放熱并冷凝為液態(tài)，再經(jīng)過節(jié)流閥Ⅱ降壓后再次進(jìn)入溶液冷卻器中，完成熱泵子

循環(huán)；來自氦氣輪機(jī)出口的濕氦氣從溶液預(yù)熱器底部進(jìn)入，與從其頂部進(jìn)入的溶液發(fā)生逆

流換熱過程，濕氦氣攜帶的水蒸汽凝結(jié)后蓄積在溶液預(yù)熱器底部，用管道將其引至外界，從

而得到淡水。

附圖說明[0014] 圖1為本發(fā)明提出的太陽能濕氦氣透平循環(huán)電水鹽三聯(lián)產(chǎn)零排放系統(tǒng)流程圖；[0015] 圖中標(biāo)號(hào)名稱：1?熱熔融鹽罐；2?冷熔融鹽罐；3?太陽能集熱器；4?氦氣加熱器；5?飽和器；6?節(jié)流閥Ⅰ；7?溶液冷卻器；8?氦壓氣機(jī)；9?溶液加熱器；10?壓縮機(jī)；11?攪拌機(jī)；12?

離心機(jī)；13?節(jié)流閥Ⅱ；14?溶液預(yù)熱器；15?發(fā)電機(jī)；16?氦氣輪機(jī)；17?溶液泵。

[0016] 具體實(shí)施方法[0017] 圖1是本發(fā)明提出的太陽能濕氦氣透平循環(huán)電水鹽三聯(lián)產(chǎn)零排放系統(tǒng)流程圖，下面參照圖1說明系統(tǒng)的工作過程：

[0018] 在太陽能濕氦氣透平循環(huán)子系統(tǒng)中，冷熔融鹽罐中的冷熔融鹽在太陽能集熱器中吸收太陽能后，進(jìn)入熱熔融鹽罐中儲(chǔ)存熱量，熱熔融鹽罐中的熱熔融鹽至氦氣加熱器熱側(cè)

放熱，冷卻后的熔融鹽重新回到冷熔融鹽罐中完成熔融鹽熱循環(huán)；在溶液預(yù)熱器中冷凝放

熱后的濕氦氣，由氦壓氣機(jī)加壓后從飽和器底部通入塔中，與從飽和器頂部進(jìn)入的溶液總

流發(fā)生傳熱傳質(zhì)過程，升溫后的濕氦氣繼續(xù)進(jìn)入氦氣加熱器冷側(cè)與熱側(cè)的熔融鹽進(jìn)行換

熱，最終進(jìn)入氦氣輪機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。

[0019] 在結(jié)晶產(chǎn)水子系統(tǒng)中，溶液總流經(jīng)溶液泵升壓后進(jìn)入溶液加熱器，在其中吸收低沸點(diǎn)工質(zhì)放熱后，從飽和器頂部進(jìn)入，與從飽和器底部進(jìn)入的濕氦氣發(fā)生傳熱傳質(zhì)過程，然

后經(jīng)節(jié)流閥Ⅰ降壓后流至溶液冷卻器熱側(cè)，向熱泵子循環(huán)中的低沸點(diǎn)工質(zhì)放熱而變成過飽

和溶液，接著進(jìn)入攪拌機(jī)中形成晶漿，晶漿繼續(xù)進(jìn)入離心機(jī)中分離，從而得到晶體；離心機(jī)

和攪拌機(jī)出口的溶液，在與經(jīng)溶液預(yù)熱器預(yù)熱后的溶液匯合后，作為溶液總流進(jìn)入溶液泵

升壓，然后流入溶液加熱器冷側(cè)；熱泵循環(huán)中的低沸點(diǎn)工質(zhì)在溶液冷卻器中吸收其熱側(cè)能

量后變成低溫低壓蒸汽，用壓縮機(jī)將其壓縮至高溫高壓狀態(tài)，然后通入溶液加熱器熱側(cè)，向

溶液總流放熱并冷凝為液態(tài)，再經(jīng)過節(jié)流閥Ⅱ降壓后再次進(jìn)入溶液冷卻器中，完成熱泵子

循環(huán)；來自氦氣輪機(jī)出口的濕氦氣從溶液預(yù)熱器底部進(jìn)入，與從其頂部進(jìn)入的溶液發(fā)生逆

流換熱過程，濕氦氣攜帶的水蒸汽凝結(jié)后蓄積在溶液預(yù)熱器底部，用管道將其引至外界，從

而得到淡水。