[發明專利]太陽能熱膜耦合多效淡化水裝置及方法

有效

• 申請號: 202010989399.6
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN111943302B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 郭梟;邱云峰;田瑞;銀浩江
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 濟南鼎信專利商標代理事務所(普通合伙) 37245
• 代理人: 陳良

本發明公開了一種太陽能熱膜耦合多效淡化水裝置及方法，屬于海水淡化裝置領域，包括CPC聚光集熱蒸餾裝置、主動膜蒸餾裝置及收集箱；CPC聚光集熱蒸餾裝置包括：CPC聚光器、雙通式真空集熱管、第一主管及蒸汽匯流管；主動膜蒸餾裝置包括：潛熱回收水箱，其底部與第一主管連通且內部設有與蒸汽匯流管連通的潛熱回收盤管；水箱，其與潛熱回收水箱連通；疏水膜，其位于所述潛熱回收水箱與所述水箱相對的一側體壁；空氣隙，空氣隙的側面設有冷凝淡水出口。本發明示例的淡化水裝置及方法，將被動式太陽能蒸餾、主動式太陽能蒸餾及膜蒸餾技術相結合，可大幅提高太陽能利用率、系統綜合能效及產水能力，并實現不間斷運行及裝置小型化目的。

技術領域

本發明涉及海水淡化裝置領域，特別是涉及一種太陽能熱膜耦合多效淡化水裝置及方法。

背景技術

近年來，淡水資源的短缺已經成為國家發展的重要障礙，發展淡水資源的開源增量技術已經成為當務之急。采用傳統能源進行海水淡化具有投資高、污染嚴重以及加劇能源短缺的問題，因此利用太陽能進行海水淡化是技術發展的重要方向。

目前，現有的太陽能海水淡化技術主要分為兩種方法，一種是采用被動式太陽能蒸餾裝置，這種裝置中不存在任何利用電能驅動的動力元件(如泵和風機等)，也不存在利用附加太陽能集熱器等部件進行主動式加熱的設備，裝置的整個產水過程完全在太陽輻射能的作用下被動完成；另一種是采用主動式太陽能蒸餾裝置，該裝置是在被動式太陽能蒸餾裝置中增加一些附屬設備(動力元件)，需單獨配置蒸汽冷凝系統，相比被動式，其運行溫度得以大幅提升，并改善了其內部傳質過程，同時，大部分該類系統均能主動回收蒸汽在冷凝過程中釋放的潛熱(多效蒸餾)，其淡化水能力遠大于(1倍以上)被動式，但需電能驅動泵與風機等一系列動力元件，運行能耗較大，部分新型的主動式太陽能蒸餾裝置還配置了儲熱裝置，可提高裝置運行連續性，能在一定程度上克服太陽能的間歇性缺陷，但長期陰雨天仍無法保證連續運行，且增大了初投資。

被動式太陽能海水淡化裝置具有占地面積大、初期投資成本較高、運行溫度低、淡化水能力有限、可靠性及連續產水能力差(主要受太陽能間歇性影響)及太陽能利用率低諸多等缺點?，F有主動式太陽能蒸餾裝置的產水能力遠大于被動式，但存在小型化難度大、運行成本高、單位成本淡化水能力低、連續產水能力受限等缺點。

目前，太陽能膜蒸餾技術作為太陽能蒸餾技術的又一分支，已得到應用。該技術利用疏水膜及汽化冷凝過程來完成海水淡化目的，整個過程發生在微孔疏水膜兩側，太陽能加熱的海水在膜的一側蒸發，蒸汽透過疏水膜內部微孔到達膜的另一側，在冷壁處冷凝后得到淡水。膜蒸餾裝置具有不必對原水進行化學處理、不易結垢、對污染不敏感、操作壓力低、結構緊湊等優勢，也存在冷熱工質溫差維持能耗大、冷熱工質需循環流動、膜更換成本高、熱量難以回收利用、原水消耗量大、淡化水能力低、連續產水能力差等諸多問題。

發明內容

為了解決上述現有技術中的不足，本發明的目的在于提供一種太陽能熱膜耦合多效淡化水裝置及方法，本裝置將被動式太陽能蒸餾、主動式太陽能蒸餾及膜蒸餾技術相結合，并將離網型光伏發電技術、免跟蹤CPC聚光集熱技術、界面蒸發技術、微滴管補液技術、主動除集水設計、生物質保障性蒸餾技術、連通器恒定液位設計與太陽能蒸餾技術進行耦合，實行協同運行策略，淡化水過程實現了各環節的有機結合，可大幅提高太陽能利用率、系統綜合能效及產水能力，并實現不間斷運行及裝置小型化目的。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：

提供了一種太陽能熱膜耦合多效淡化水裝置，包括CPC聚光集熱蒸餾裝置、主動膜蒸餾裝置及收集箱；

所述CPC聚光集熱蒸餾裝置包括：CPC聚光器，其并列設有多個；雙通式真空集熱管，其安裝在所述CPC聚光器的槽口中，所述雙通式真空集熱管的兩端分別設有原水進口及蒸汽出口；第一主管，其與所述原水進口連通；蒸汽匯流管，其與所述蒸汽出口連通；