本发明涉及生物质、海水开发利用，具体而言，尤其涉及一种基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统及方法。
背景技术：
1、目前全球和我国的能源结构中，煤炭、石油等化石燃料在电力产业中占据主导地位，煤炭和天然气的消耗量很大，火力发电成为了有害气体的主要排放源，对能源发展和生态环境造成威胁。生物质能可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。
2、氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。利用太阳能、风能等可再生能源产生的绿电，驱动电解水反应制备氢气，对解决能源短缺问题并实现“双碳”目标具有重要意义。在目前的电解水制氢技术中，碱性电解水成本较低、技术相对成熟，是产业化程度最广的制氢技术，占据着主导地位。国际可再生能源署(irena)发布的《全球制氢用水报告》显示，目前全球主流制氢方式都需要用淡水，主要集中在制氢和冷却两大过程中。每生产1千克蓝氢需要消耗约32.2升淡水，绿氢生产中，碱性电解水制氢工艺每生产1千克氢气所消耗的淡水量预计为22.3升。但全球淡水资源极其有限，电解水制氢技术的大规模推广应用，无疑会加剧淡水资源短缺问题。
3、甲醇也被称为“液态阳光”。2018年，中国科学院成立了“液态阳光”专题组，对甲醇燃料进行了研究。专题组认为，甲醇以其来源不同可以划分为5代，第4代即为生物质甲醇，又被称为绿色甲醇。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统及方法。本发明可以实现低成本的处理生物质废弃物的同时，节省生物质处理装置的占地面积，实现甲醇的高效生产。
2、本发明采用的技术手段如下：
3、一种基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统，包括：生物质处理单元、电解水耦合低温蒸馏集成系统和甲醇制备单元，所述电解水耦合低温蒸馏集成系统包括碱性电解槽单元、氧分离冷却单元、氢分离冷却单元、氢纯化冷却单元、碱液过滤循环单元和海水淡化单元，所述电解水耦合低温蒸馏集成系统中收集待处理海水，所述海水淡化单元用于对海水进行加热，蒸汽除杂质并冷凝后产生淡水和待收集的浓海水；所述海水淡化单元的输出端与碱性电解槽单元相连，所述碱性电解槽单元中的淡水在直流电的作用下分解成氢气和氧气，氢气和碱液进入氢分离冷却单元，氧气和碱液进入氧分离冷却单元；所述氢纯化冷却单元用于完成氢气的提纯，所述碱液过滤循环单元用于完成碱性电解槽单元和氢分离冷却单元、氧分离冷却单元中的碱液强制循环，所述生物质处理单元与电解水耦合低温蒸馏集成系统的氧气相连，所述生物质处理单元获取生物质后，与氧气燃烧反应生成二氧化碳，所述生物质处理单元的输出端连接至甲醇制备单元，电解水耦合低温蒸馏集成系统的氢气也输送至甲醇制备单元。
4、进一步地，海水进入到海水淡化单元或是进入到氢分离冷却单元、氧分离冷却单元中。
5、进一步地，所述碱性电解槽模块的氢气出口与氢分离冷却单元相连，碱性电解槽模块的氧气出口与氧分离冷却单元相连，碱性电解槽模块的碱液入口与海水淡化单元相连，氧分离冷却单元通过气液分离方法进行氧气和碱液的分离，氢分离冷却单元通过气液分离方法进行氢气和碱液的分离，氢分离冷却单元的氢出口与氢纯化冷却单元相连，氧分离冷却单元的碱液出口、氢分离冷却单元碱液出口均与碱液过滤循环单元相连，用以提供待冷却高温碱液，所述海水淡化单元的淡水出口与氢分离冷却单元相连。
6、进一步地，所述海水淡化单元包括装置筒体、抽真空系统、冷凝器、接水板、丝网分离器，所述装置筒体上开设有抽真空系统连接口、海水进入口、浓海水排出口、淡水出口、碱液循环管，通过抽真空系统连接口与抽真空系统相连，通过海水进入口直接与海水或是与氧分离冷却单元/氢分离冷却单元相连，所述浓海水排出口用于收集浓海水，所述碱液循环管用于将高温碱液与海水进行换热，降低碱液温度并使得海水到达蒸发温度蒸发为水蒸气，通过冷凝器对水蒸气进行冷凝，接水板用于承接冷凝水滴，其输出端与淡水出口相连，在装置筒体内设置有丝网分离器，其用于分离水蒸气中的较大液滴和杂质。
7、进一步地，所述碱性电解槽单元包括阴极端板和阳极端板，在阴极端板和阳极端板之间设置有若干由双极板组成的电解槽单元；相邻电解槽单元之间设置有阻隔件；阴极端板、双极板和阳极端板均包括板本体，在各板对应位置处均设置有定位孔、紧固孔、碱液进口、气液出口和导流组件；所述阴极端板和阳极端板的导流组件开设于靠近双极板的里侧，双极板的导流组件开设于其中一侧，在板体端面的中部位置开设供碱液进口和气液出口连通的流道，所述导流组件对流道进行预设形式的分割，所述导流组件具体包括阻隔机构、增压机构和导流机构，所述阻隔机构设置于碱液进口侧，所述导流机构设置于碱液出口侧，所述增压机构设置于阻隔机构和导流机构之间。
8、进一步地，所述阻隔机构包括阻液台，所述阻液台的宽度不大于碱液进口的直径，所述阻液台凸出于流道预设距离但不超过所在板的板本体的端面；所述增压机构包括设置于流道中的连接左右侧壁的增压台，所述增压台为完整无间断的弧形，该增压台凸出于流道预设距离但不超过所在板的板本体的端面，且突出的距离小于阻隔机构、导流机构的厚度；所述导流机构位于板本体中心位置，包括若干沿流道的主体方向平行设置的导流板。
9、进一步地，所述碱性电解槽单元包括端板，在两侧的端板之间设置有若干由单极板或双极板组成的电解槽单元；相邻电解槽单元之间设置有阻隔件；端板和极板均包括板本体，在各板对应位置处均设置有定位孔、紧固孔、碱液进口和气液出口；所述极板上设置有导流机构，端板的端面的底部位置开设有预设形式的碱液槽，所述极板底部设置有碱液分流区，碱液分流区上方设置有连通碱液分流区和气液出口的流道，通过导流组件对流道进行预设形式的分割。
10、进一步地，当为单极板时，在单极板的导流板的流道入口端，相邻导流板/导流板与流道端部之间设置有若干凸台，所有凸台整体排布成预设样式；在单极板的导流板的流道出口端，端部流道至气液汇流总出口下端的流道之间的相邻导流板/导流板与流道端部之间设置有若干凸台，所有凸台整体排布成预设样式；当为双极板时，在双极板的导流板的流道入口前和流道入口后，均设置有若干凸台，所有凸台整体排布成预设样式；双极板的流道末端设置有两处气液汇流出口且两处气液汇流总出口被阻隔开，在双极板的极板缸框处设置有接线柱。
11、进一步地，所述海水制淡单元还连接有淡水存储单元，用于存储多余的淡水。
12、一种基于海水和生物质制甲醇联产淡水的方法，包括如下步骤：
13、将电解水耦合低温蒸馏集成系统与海水水源、生物质处理单元连接，开启海水和生物质制甲醇联产淡水，其中，
14、海水直接输送至海水淡化单元进行淡水的制取、浓海水的分离或是经过氧分离冷却单元、氢分离冷却单元后进入海水淡化单元，海水能够在氧分离冷却单元、氢分离冷却单元中起辅助冷却作用；
15、碱性电解槽单元内的淡水在直流电的作用下分解成氢气和氧气；
16、碱性电解槽单元的氧气出口输送氧气和碱液至氧分离冷却单元内进行气液分离；
17、碱性电解槽单元的氢气出口输送氢气和碱液至氢分离冷却单元内进行气液分离，经初步提纯后的氢气和少量水进入氢纯化冷却单元进一步进行纯化至氢含量为≥99.99％；
18、碱液过滤循环单元通过抽取氧分离冷却单元和氢分离冷却单元中碱液，并经海水淡化单元冷却后，最终输送至碱性电解槽单元，完成碱液的冷却及强制循环；
19、碱液在海水淡化单元冷却时散发的热量用以加热负压下的海水，以产生淡水，产生的淡水输送至氢分离模块，用于补充用于电解的原料淡水，同时也辅助实现氢气洗涤冷却；
20、生物质处理单元利用水电解产生的氧气对生物质进行燃烧处理，以生产定量的co2；
21、氢纯化冷却单元排出的氢气与生物质处理单元排出的co2共同进入甲醇制备单元中进行甲醇的制备。
22、较现有技术相比，本发明具有以下优点：传统的生物质产甲醇工艺，需要储备大量的氧气，占地面积大，本发明将海水直接引入电解水耦合低温蒸馏集成系统，通过制备的氧气供给至生物质处理单元中，最终产物得到有效利用，占地面积小；电解水耦合低温蒸馏集成系统利用需冷却的碱液加热处于负压环境下的海水，碱液得到冷却的同时，碱液冷却时散发的热量也得到了利用，海水制淡单元生成的淡水作为电解水原料补充给碱性电解槽单元，缓解对淡水资源的依赖；使得海水和生物质最终完全变为高浓度氢气、氧气、淡水、甲醇以及分离出高浓度海盐。通过设置的导流效果好的碱性电解槽，在碱液进口处设置阻水凸台，使反应区域进水均匀。在反应区域设置导流板，使水流可以均匀通过反应区域，使得碱液流动更加通畅，可以耐受高电密，进一步提高本装置的效率。
1.一种基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统，其特征在于，包括：生物质处理单元、电解水耦合低温蒸馏集成系统和甲醇制备单元，所述电解水耦合低温蒸馏集成系统包括碱性电解槽单元、氧分离冷却单元、氢分离冷却单元、氢纯化冷却单元、碱液过滤循环单元和海水淡化单元，所述电解水耦合低温蒸馏集成系统中收集待处理海水，所述海水淡化单元用于对海水进行加热，蒸汽除杂质并冷凝后产生淡水和待收集的浓海水；所述海水淡化单元的输出端与碱性电解槽单元相连，所述碱性电解槽单元中的淡水在直流电的作用下分解成氢气和氧气，氢气和碱液进入氢分离冷却单元，氧气和碱液进入氧分离冷却单元；所述氢纯化冷却单元用于完成氢气的提纯，所述碱液过滤循环单元用于完成碱性电解槽单元和氢分离冷却单元、氧分离冷却单元中的碱液强制循环，所述生物质处理单元与电解水耦合低温蒸馏集成系统的氧气相连，所述生物质处理单元获取生物质后，与氧气燃烧反应生成二氧化碳，所述生物质处理单元的输出端连接至甲醇制备单元，电解水耦合低温蒸馏集成系统的氢气也输送至甲醇制备单元。
2.根据权利要求1所述的基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统，其特征在于，海水进入到海水淡化单元或是进入到氢分离冷却单元、氧分离冷却单元中。
3.根据权利要求1所述的基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统，其特征在于，所述碱性电解槽模块的氢气出口与氢分离冷却单元相连，碱性电解槽模块的氧气出口与氧分离冷却单元相连，碱性电解槽模块的碱液入口与海水淡化单元相连，氧分离冷却单元通过气液分离方法进行氧气和碱液的分离，氢分离冷却单元通过气液分离方法进行氢气和碱液的分离，氢分离冷却单元的氢出口与氢纯化冷却单元相连，氧分离冷却单元的碱液出口、氢分离冷却单元碱液出口均与碱液过滤循环单元相连，用以提供待冷却高温碱液，所述海水淡化单元的淡水出口与氢分离冷却单元相连。
4.根据权利要求1所述的基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统，其特征在于，所述海水淡化单元包括装置筒体、抽真空系统、冷凝器、接水板、丝网分离器，所述装置筒体上开设有抽真空系统连接口、海水进入口、浓海水排出口、淡水出口、碱液循环管，通过抽真空系统连接口与抽真空系统相连，通过海水进入口直接与海水或是与氧分离冷却单元/氢分离冷却单元相连，所述浓海水排出口用于收集浓海水，所述碱液循环管用于将高温碱液与海水进行换热，降低碱液温度并使得海水到达蒸发温度蒸发为水蒸气，通过冷凝器对水蒸气进行冷凝，接水板用于承接冷凝水滴，其输出端与淡水出口相连，在装置筒体内设置有丝网分离器，其用于分离水蒸气中的较大液滴和杂质。
5.根据权利要求1所述的基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统，其特征在于，所述碱性电解槽单元包括阴极端板和阳极端板，在阴极端板和阳极端板之间设置有若干由双极板组成的电解槽单元；相邻电解槽单元之间设置有阻隔件；阴极端板、双极板和阳极端板均包括板本体，在各板对应位置处均设置有定位孔、紧固孔、碱液进口、气液出口和导流组件；所述阴极端板和阳极端板的导流组件开设于靠近双极板的里侧，双极板的导流组件开设于其中一侧，在板体端面的中部位置开设供碱液进口和气液出口连通的流道，所述导流组件对流道进行预设形式的分割，所述导流组件具体包括阻隔机构、增压机构和导流机构，所述阻隔机构设置于碱液进口侧，所述导流机构设置于碱液出口侧，所述增压机构设置于阻隔机构和导流机构之间。
6.根据权利要求1所述的基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统，其特征在于，所述阻隔机构包括阻液台，所述阻液台的宽度不大于碱液进口的直径，所述阻液台凸出于流道预设距离但不超过所在板的板本体的端面；所述增压机构包括设置于流道中的连接左右侧壁的增压台，所述增压台为完整无间断的弧形，该增压台凸出于流道预设距离但不超过所在板的板本体的端面，且突出的距离小于阻隔机构、导流机构的厚度；所述导流机构位于板本体中心位置，包括若干沿流道的主体方向平行设置的导流板。
7.根据权利要求1所述的基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统，其特征在于，所述碱性电解槽单元包括端板，在两侧的端板之间设置有若干由单极板或双极板组成的电解槽单元；相邻电解槽单元之间设置有阻隔件；端板和极板均包括板本体，在各板对应位置处均设置有定位孔、紧固孔、碱液进口和气液出口；所述极板上设置有导流机构，端板的端面的底部位置开设有预设形式的碱液槽，所述极板底部设置有碱液分流区，碱液分流区上方设置有连通碱液分流区和气液出口的流道，通过导流组件对流道进行预设形式的分割。
8.根据权利要求1所述的基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统，其特征在于，当为单极板时，在单极板的导流板的流道入口端，相邻导流板/导流板与流道端部之间设置有若干凸台，所有凸台整体排布成预设样式；在单极板的导流板的流道出口端，端部流道至气液汇流总出口下端的流道之间的相邻导流板/导流板与流道端部之间设置有若干凸台，所有凸台整体排布成预设样式；当为双极板时，在双极板的导流板的流道入口前和流道入口后，均设置有若干凸台，所有凸台整体排布成预设样式；双极板的流道末端设置有两处气液汇流出口且两处气液汇流总出口被阻隔开，在双极板的极板缸框处设置有接线柱。
9.根据权利要求1所述的基于海水和生物质制甲醇联产淡水系统，其特征在于，所述海水淡化单元还连接有淡水存储单元，用于存储多余的淡水。
10.根据权利要求1～9任一项系统的基于海水和生物质制甲醇联产淡水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
