[发明专利]一种基于膜法蒸馏的槽式太阳能海水淡化装置

说明书

技术领域

本发明属于海水淡化领域，具体涉及一种基于膜法蒸馏的槽式太阳能海水淡化装置。

背景技术

海水淡化技术从本质上是借助特定的装置和设备，通过一定的物理过程、化学过程或者物理化学过程，将海水中的盐分和水分分离的技术。具体操作既有从海水中取出淡水，也可以脱出海水中的盐分以获取淡水。现如今，热法和膜法二种技术已成为海水淡化技术的二个重要主流技术方法，多级闪蒸、低温多效蒸馏和压气蒸馏法是热法海水淡化的三大主要方法。多级闪蒸技术虽然技术成熟可靠且不需要海水预处理，但对系统的操作温度要求较高，能源消耗很大、工艺程序复杂、设备投资较大。低温多效蒸馏有操作温度低，预处理简单的优点，但是设备结构复杂，投资较大。而压气蒸馏法的电能消耗高，成本也非常大。膜法海水淡化的三大主要方法分别是反渗透、电渗析和膜蒸馏。反渗透法有分离效果好、适用范围广、设备简单等优点，但是膜组件易损坏，运营费用高，而电渗析的能耗太高、效果不佳。膜蒸馏具有截留率高、操作温度低，设备结构简单，能够处理高浓度废水等优点。

世界能源危机和水资源匮乏日趋严重，海水淡化技术成为当前研究的热点，但利用常规能源进行海水淡化不仅投资费用高，而且，加重能源短缺，同时。因此，利用可再生清洁能源，如太阳能等实现海水淡化必将成为海水淡化技术发展的重要方向。

同时当前主流太阳能海水淡化技术(如太阳能多效蒸发、太阳能多级闪蒸、太阳能反渗透等)存在投资高、太阳能热利用率不高、污染物排放严重、系统装置效率低等局限性，且面临渗透膜法能耗高、产水品质低的不足等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有海水淡化中存在的问题，提供了一种基于膜法蒸馏的槽式太阳能海水淡化装置，其特征在于，包括：集热净化装置、冷凝器、淡水收集罐、海水阀门、循环泵、膨胀机和发电机；其中集热净化装置包括膜组件；冷凝器的海水入口通过管道与自然海水相通；冷凝器的海水出口通过海水阀门和循环泵连接至集热净化装置中膜组件下方左侧的海水入口管路，膜组件下方右侧的浓海水出口与膨胀机的进水阀连接，膨胀机的出水阀与外界相连，发电机与膨胀机相连以吸收膨胀机所传出的外功，循环泵的电力输入与发电机的电力输出和外部电网相连；膜组件上方左侧的淡水蒸汽出口管与冷凝器中冷却盘管的入口相连，由海水入口管路流入膜组件下方的海水，部分在膜组件中被转化为水蒸气流由淡水蒸汽出口管排出，剩余的浓海水由浓海水出口排出；冷凝器中冷却盘管的出口与淡水收集罐相连，冷凝器使用海水作为冷却介质，并通过循环泵驱动进入集热管。

所述集热净化装置包括：膜组件、槽式抛物面反射镜、两根接收器支架、小发射镜支撑架、大发射镜支撑架和发射镜支撑轴，其中小发射镜支撑架和大发射镜支撑架相互平行设置于水平地面上，发射镜支撑轴的两端分别与小发射镜支撑架的顶部和大发射镜支撑架的顶部连接，槽式抛物面反射镜安装于发射镜支撑轴上；两根接收器支架的上下两端分别与发射镜支撑轴和膜组件连接；其中膜组件中圆弧形集热管的圆弧侧面向槽式抛物面反射镜。

优选地，所述小发射镜支撑架的高度＜所述大发射镜支撑架的高度。

所述膜组件包括：水蒸汽管道、疏水蒸馏膜、圆弧形集热管、淡水蒸汽出口管、海水入口管路和浓海水出口，其中疏水蒸馏膜安装于膜组件中，将膜组件分为上方的水蒸汽管道和下方的圆弧形集热管两部分，疏水蒸馏膜的上下两侧由于温差形成蒸汽压差；海水中的水分因压差的作用蒸汽形式透过疏水蒸馏膜中的孔隙，在疏水蒸馏膜另一侧的水蒸汽管道内形成水蒸汽流；水蒸汽管道是截面为凹槽形或者弧形的金属管，圆弧形集热管是截面为弧形或D形的双层管，其中圆弧形集热管的内管为金属管，管内走海水；外管为玻璃管，外管与内管之间抽真空，槽式聚光反射镜将太阳能反射聚焦到膜组件中的圆弧形集热管为膜组件提供热能，对圆弧形集热管内流动的海水进行加热；水蒸汽管道和圆弧形集热管的管壁固接，两端对齐，海水入口管路和浓海水出口分别安装与圆弧形集热管的左右两端外，淡水蒸汽出口管安装于水蒸汽管道的左端外，与海水入口管路位于膜组件同侧。

所述疏水蒸馏膜为高分子疏水微孔蒸馏膜。

所述圆弧形集热管的内管外涂有选择性吸收涂层，其中选择性吸收涂层为氧化铜、黑镍、黑铬、黑锌、黑铜。

所述淡水蒸汽出口管和所述小发射镜支撑架位于集热净化装置的同侧。

所述循环泵所需的电能由发电机产生或由外部电网输入。