[发明专利]一种太阳能热光伏海水淡化装置

权利要求书

1.一种太阳能热光伏海水淡化装置，由太阳能热光伏系统和海水淡化系统两大部分组成，其特征是：所述太阳能热光伏系统由菲涅尔透镜（1）、 镀有选择性光学膜玻璃板（2）、集热器（15）、辐射器（3）、光伏电池（4）以及蓄电池（5）组成，利用菲涅尔透镜（1）聚焦太阳光，使得光线首先被聚焦到镀有选择性光学膜玻璃板（2）上，选择性光学膜玻璃板（2）对光线进行分光，其中短波辐射被反射到辐射器（3）上并对辐射器（3）进行加热，高温下辐射器（3）发射出同光伏电池（4）能很好匹配的特定波长热辐射，通过光伏电池（4）的光电转换作用转变为电能输出并被存储在蓄电池（5）中，为后续的海水淡化过程等提供能源；光伏电池（4）背后安装了冷却通道（7），利用冷却水在冷却通道（7）内的对流换热过程对光伏电池（4）进行冷却，以维持光伏电池（4）的合理工作温度，保证光电转换的效率；海水淡化系统包括电渗析装置（8）和多级闪蒸室（9），其中电渗析装置（8）用作对海水进行粗过滤并置于多级闪蒸室（9）之前，电渗析装置（8）和多级闪蒸室（9）工作过程中所需要的电能均由太阳能热光伏系统提供；所述海水淡化系统中存在两套水路，其一是原料海水水路，另一个是能在不同位置对原料海水进行预热的电池循环冷却水的水路，为此在系统中设置了多个热交换器以实现不同温度海水和电池循环冷却水之间的热量交换；原料海水水路的工作过程如下：原料海水在淡化过程中，首先在电渗析装置（8）中进行粗过滤，使得海水浓度得以降低，然后再经多级闪蒸室（9）进一步淡化，同时分离出的废水排入浓海水池；采用多级闪蒸法淡化前，粗过滤海水依次进入两个热交热器（10）（11）被较高温度的电池冷却循环水以及末级闪蒸室排除的浓海水进行预热，随后从末级闪蒸室上部开始逆向流入各级闪蒸室，经闪蒸室产生的蒸汽预热后，到达第三个热交换器并被从集热器（15）流出的电池循环冷却水加热至第一级闪蒸所需的温度后依次进入压力逐渐降低的多级闪蒸室中，逐级进行闪蒸、预热粗过滤海水，最后冷凝为淡水汇入淡水池（13）中，末级闪蒸室排出的浓海水流入浓海水池（14）；另一个能在不同位置对原料海水进行预热的电池循环冷却水的水路采用循环流动的方式，循环水流经光伏电池（4）背部冷却通道（7）时吸收光伏电池（4）光电转化的废热后温度升高，随后经输送管道流至安装在选择性光学膜玻璃板（2）后的集热器（15）内部，集热器（15）吸收了聚焦太阳光中的长波辐射提升冷却水的温度，接着高温冷却水进入第三个热交换器（12）中与即将进入第一级闪蒸室的海水进行热量交换，随后这部分冷却水继续流至另一个热交换器（10），并与同时汇入热交换器（10）的粗过滤海水继续进行换热，从而再次成为低温冷却水，之后流入光电池板（4）背部的冷却通道（7）内以循环利用。

2.如权利要求1所述的一种太阳能热光伏海水淡化装置，其特征是：所述辐射器（3）采用钨材料，表面做成微绒面结构。

3.如权利要求1所述的一种太阳能热光伏海水淡化装置，其特征是：所述光伏电池（4）选择锑化镓光伏电池。

4.如权利要求1或2所述的一种太阳能热光伏海水淡化装置，其特征是：所述辐射器（3）周围是真空隔热玻璃（6），除面向选择性光学膜玻璃板（2）反射后光线的一面以及面向光伏电池（4）的一面外，其余四个表面的内侧都镀上全反膜，阻止辐射器（3）与环境进行对流和导热，以维持辐射器（3）表面的高温状态，同时确保辐射器（3）辐射的光子只有面向光伏电池（4）的部分能顺利通过。

5.如权利要求1所述的一种太阳能热光伏海水淡化装置，其特征是：所述冷却通道（7）内部设置成多个矩形流动通道。

6.如权利要求1所述的一种太阳能热光伏海水淡化装置，其特征是：所述三个热交换器内两种流体的流动方式采用逆流方式或叉流方式。

7.如权利要求1所述的一种太阳能热光伏海水淡化装置，其特征是：所述渗析装置（8）的电极采用浸渍过的石墨电极，渗析时的工作电流密度为35 mA/cm²。

8.如权利要求1所述的一种太阳能热光伏海水淡化装置，其特征是：所述多级闪蒸室（9）的闪蒸室压力逐级降低，相邻闪蒸室的温差控制在5～6℃。