[發(fā)明專利]光伏型太陽(yáng)能熱泵膜蒸餾裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610133202.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105771662A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝繼紅;陳東;劉榮輝;閆贊揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D61/36
• 分類號(hào): B01D61/36;C02F1/44;C02F1/14
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于廢水處理、純水制取或生化料液濃縮的膜蒸餾裝置，特別涉 及一種太陽(yáng)能熱泵膜蒸餾裝置。

背景技術(shù)

膜蒸餾是基于疏水多孔膜只允許水蒸汽通過(guò)的特性，將料液中的水分與其它成分 分離的技術(shù)，可用于化工、環(huán)保、食品、生物、制藥等行業(yè)的料液濃縮、純水制取、廢水處理等 場(chǎng)合，具有可處理中高濃度料液、可在常壓下進(jìn)行低溫濃縮或分離等特點(diǎn)。

膜蒸餾組件工作時(shí)，料液側(cè)需要不斷輸入熱能使膜表面處料液中水分汽化，冷凝 水側(cè)則需要不斷輸入冷能使穿膜過(guò)來(lái)的水蒸汽凝結(jié)，因此，膜蒸餾過(guò)程的能量消耗很大。

熱泵是消耗少量電能可同時(shí)制取多倍熱能和冷能的裝置，因此可為膜蒸餾組件同 時(shí)提供熱能和冷能，熱泵與膜蒸餾組件結(jié)合，可構(gòu)成熱泵膜蒸餾裝置，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn) 行能耗低的特點(diǎn)。

但熱泵膜蒸餾裝置工作時(shí)，壓縮機(jī)仍需消耗少量電能，當(dāng)電能完全取自公共電網(wǎng) 時(shí)，運(yùn)行費(fèi)用仍偏高，為此，可引入太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，由光伏組件來(lái)提供壓縮機(jī)運(yùn)行所 需的部分電能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是將膜蒸餾、熱泵和太陽(yáng)能光伏發(fā)電進(jìn)行集成，提供一種能耗低、運(yùn) 行穩(wěn)定性好的光伏型太陽(yáng)能熱泵膜蒸餾裝置。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的光伏型太陽(yáng)能熱泵膜蒸餾裝置，包括光伏組件、膜蒸餾組件和熱泵， 熱泵是由壓縮機(jī)組件、加熱器、節(jié)流閥和冷卻器通過(guò)管路依次連接組成的循環(huán)回路，回路中 充裝有循環(huán)工質(zhì)；壓縮機(jī)組件由主壓縮機(jī)和輔壓縮機(jī)并聯(lián)組成，主壓縮機(jī)與光伏組件通過(guò) 導(dǎo)線連接；加熱器位于膜蒸餾組件內(nèi)的料液側(cè)，冷卻器位于膜蒸餾組件內(nèi)的冷凝水側(cè)。

所述的主壓縮機(jī)為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)型壓縮機(jī)。

所述的膜蒸餾組件可為直接接觸式膜蒸餾組件，也可為氣隙式膜蒸餾組件，也可 為真空式膜蒸餾組件。

所述的膜蒸餾組件內(nèi)的膜材料為疏水性膜材料。

本發(fā)明的有益效果是：當(dāng)太陽(yáng)光照較強(qiáng)時(shí)，由光伏組件提供電能的主壓縮機(jī)運(yùn)行， 由公共電網(wǎng)供電的輔壓縮機(jī)不運(yùn)行，無(wú)需消耗公共電網(wǎng)電能；當(dāng)太陽(yáng)光照較弱、無(wú)法滿足所 需的料液處理速度時(shí)，由公共電網(wǎng)供電的輔壓縮機(jī)才參與運(yùn)行。這樣，不但可顯著降低公共 電網(wǎng)電耗，減少運(yùn)行費(fèi)用，且無(wú)論太陽(yáng)光照強(qiáng)弱，均可保證所需的料液處理速度。

附圖說(shuō)明

附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖中：

1為濃液出口2為光伏組件3為主壓縮機(jī)4為輔壓縮機(jī)

5為節(jié)流閥6為冷凝水出口7為冷卻器8為膜蒸餾組件

9為加熱器10為原料液進(jìn)口

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如附圖所示的光伏型太陽(yáng)能熱泵膜蒸餾裝置，包括光伏組件2、膜蒸餾組件8和熱 泵。光伏組件2可為單晶硅或者多晶硅光伏電池陣列。膜蒸餾組件8可為直接接觸式膜蒸餾 組件、氣隙式膜蒸餾組件或真空式膜蒸餾組件，其中的膜材料為疏水性膜材料，具體可為聚 丙烯、聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯膜，也可為無(wú)機(jī)膜；膜蒸餾組件8內(nèi)的空間被膜分為兩部分： 料液空間和冷凝水空間；料液空間上方設(shè)置有原料液進(jìn)口10，料液空間下方設(shè)置有濃液出 口1，加熱器9位于料液空間內(nèi)；冷凝水空間下方設(shè)置有冷凝水出口6，冷卻器7位于冷凝水空 間內(nèi)。熱泵是由壓縮機(jī)組件、加熱器9、節(jié)流閥5和冷卻器7通過(guò)管路依次連接組成的循環(huán)回 路，回路中充裝有循環(huán)工質(zhì)，循環(huán)工質(zhì)可為純制冷劑或混合制冷劑。壓縮機(jī)組件由主壓縮機(jī) 3和輔壓縮機(jī)4并聯(lián)組成；主壓縮機(jī)3為直流電機(jī)與壓縮機(jī)共軸的封閉式壓縮機(jī)，并與光伏組 件2通過(guò)導(dǎo)線連接(如附圖中虛線所示)，由光伏組件2來(lái)為主壓縮機(jī)3供電；輔壓縮機(jī)4為壓 縮機(jī)與變頻交流電動(dòng)機(jī)共軸的封閉式壓縮機(jī)，由公共電網(wǎng)供電(在沒(méi)有公共電網(wǎng)的場(chǎng)所，也 可由燃?xì)饣蛉加桶l(fā)電機(jī)供電)。加熱器9的型式可為盤管式換熱器、立管式換熱器或板式換 熱器，加熱器9的材料可為耐料液腐蝕的銅、鋁或不銹鋼材料。節(jié)流閥5可為電子膨脹閥或熱 力膨脹閥。冷卻器7的型式可為盤管式換熱器、立管式換熱器或板式換熱器，冷卻器7的材料 可為銅或不銹鋼材料。

本實(shí)施例中主要部件的典型參數(shù)如下：

光伏組件2：?jiǎn)尉Ч韫夥姵仃嚵校?m²。

主壓縮機(jī)3：額定功率600W，光伏組件供電。

輔壓縮機(jī)4：額定功率600W，變頻范圍10～60Hz，公共電網(wǎng)供電。