[发明专利]一种利用经济能源的膜蒸馏海水淡化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种海水淡化装置，尤其涉及一种利用经济能源的膜蒸馏海水淡化系统。

背景技术

全球80多个国家的约15亿人面临淡水不足，其中26个国家的3亿人完全生活在缺水状态。预计到2025年，全世界将有30亿人缺水，涉及的国家和地区达40多个。21世纪水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源。另一方面，地球上的海水和咸水储量巨大，约占地球总储水量的97％。因此，海水和苦咸水脱盐是有效解决淡水资源短缺的方法之一。

目前成熟的海水淡化技术主要可分为蒸馏法和膜法。蒸馏法主要包括多效蒸发、多级闪蒸等，他们可利用废热、核能等经济能源，但设备体积大、运行费用高。

反渗透(RO)是应用最广泛的膜法海水淡化技术。但是过程中需要加高压，目前最佳值虽已降至5.0～5.5MPashenzi，这意味着仍需耗用较大能量，且对设备和膜的要求都较高。同时RO技术对水质有较高要求，海水必须经过各种形式预处理，除去海水中的油污、颗粒、菌藻，使其接近纯净盐水标准。膜材定期清洗，消除堵塞、污染、结垢，这些都是要求很严的复杂工作。因此越来越多的研究者开始关注另一种膜法海水淡化技术—膜蒸馏(Membrane Distillation，MD)。

膜蒸馏是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜过程。与其他膜过程相比，膜蒸馏具有可在常压和稍高于常温的条件下进行分离的独特优点，可以充分利用太阳能、风能、地热、工业余热和废热等经济能源，且设备简单、操作方便。因此，特别适用于海岛、偏远地区等电力不发达地区。

中国专利200520005444.0公开了一种太阳能膜蒸馏系统，包括：热工质加热系统、膜组件、冷工质冷却系统、驱动系统和连接各部件的管路，其中在所述热工质加热系统中加入热太阳能加热系统、冷工质冷却系统采用太阳能冷却系统、驱动系统采用太阳能发电系统。该专利公开的太阳能膜蒸馏系统虽然也采用了太阳能，但还是需要用太阳能进行发电，从而实现对淡水蒸汽的冷却，增加了制造成本。而且从膜组件出来的蒸汽直接用冷凝器进行冷却，白白浪费了蒸汽的热量，能源使用效率不高。

发明内容

本发明提供了一种制造成本低廉、能源使用效率高的利用经济能源的膜蒸馏海水淡化系统。

一种利用经济能源的膜蒸馏海水淡化系统，包括膜组件、海水储罐和淡水储罐，膜组件上设有海水进口、海水出口以及淡水出口，所述膜组件的海水进口通过料液泵与海水储罐的出口相连接，膜组件的海水出口和淡水出口分别与热泵的海水进口和淡水进口相连接，热泵的海水出口与海水储罐相连接，热泵的淡水出口与淡水储罐的进口相连接，海水储罐的进口连接有海水加热系统。

膜组件包括壳体，壳体内设有多孔分布器和若干条中空纤维膜，中孔纤维膜的两端分别与膜组件的海水进口和海水出口相连通。

多孔分布器为中空柱体，壁面上开有若干小孔，竖直置于膜组件的壳体中心，上端伸出壳体壁，下端与壳体壁密封连接，中空纤维膜均匀分布于多孔分布器的周围并与多孔分布器相互平行。

当采用真空式膜蒸馏时，多孔分布器的上端开口联同壳体的淡水出口与热泵的淡水进口相连接。

当采用直接接触式膜蒸馏时，多孔分布器的上端开口通过淡水循环泵与淡水储罐的出口相连接，壳体侧边的开口与热泵的淡水进口相连接。

为了防止海藻等杂质堵塞膜孔，海水加热系统的海水进口通过料液泵与海水膜过滤器相连接。

进一步加强换热效果，提高能源使用率，料液泵与海水膜过滤器之间设有热交换器，海水流经热交换器的一个通道，热交换器的另一个通道两端分别与热泵的淡水出口和淡水储罐的进口相连接。

海水加热系统为太阳能加热系统，所述的太阳能加热系统由太阳能集热器、储水器和循环泵组成，太阳能集热器的低温端通过循环泵与储水器相连接，太阳能集热器的高温端直接与储水器相连接，储水器的海水出口与海水储罐的进口相连接。

海水加热系统为工业废热加热系统，所述的工业废热加热系统为换热器管，换热器管的海水出口与海水储罐的进口相连接。

海水加热系统为地热加热系统，所述的地热加热系统由地热井、抽水泵、水源热泵、回罐井依次连接组成，水源热泵的海水出口与海水储罐的进口相连接。

本发明提供的利用经济能源的膜蒸馏海水淡化系统，其膜组件的海水出口和蒸汽出口连接于一热泵，实现了海水对蒸汽热量的回收，提高了能源使用效率。而且，本发明系统不需要专门的冷却设备对蒸汽进行冷凝，节省了制造成本。

附图说明

图1为本发明真空式膜蒸馏海水淡化系统的结构示意图；

图2为本发明接触式膜蒸馏海水淡化系统的结构示意图；