[发明专利]一种压缩气体储能式膜蒸馏海水脱盐淡化系统及其海水淡化工艺

说明书

本发明公开了一种压缩气体储能式膜蒸馏海水脱盐淡化系统及其海水淡化工艺，属于脱盐及水处理领域。该系统包括取水泵、海水预处理单元、膜蒸馏单元、集热单元、获能单元和储能单元。本发明利用太阳能、风能等可再生能源进行供电及供热，结合储能技术及膜蒸馏技术实现稳定的脱盐过程，具有较好的能量利用效率；利用预热器回收浓盐水余热，具有很好的热经济性，通过控制淡化水与浓盐水的混合盐度，具有较好的产水灵活性；利用压缩气体储能系统解决了可再生能源获取时的不稳定、不连续等问题，可辅助储能系统供电。本发明的压缩气体储能式膜蒸馏海水淡化系统结构简单、紧凑，节省物理空间，且安装、维护简便。

技术领域

本发明涉及脱盐及水处理领域，涉及一种可进行储能的膜蒸馏海水或苦咸水的脱盐淡化技术，尤其是一种压缩气体储能式膜蒸馏海水脱盐淡化系统及其海水淡化工艺。

背景技术

水资源和能源是人类社会赖以生存与发展的重要基础，而地下水过度开采所带来的环境问题使得人们的视线聚焦在了充足的海水资源上。如今，海水淡化技术已在世界范围内广泛投入应用，其按制水原理可以分为热法脱盐和膜法脱盐两类。膜蒸馏技术属于一种新兴的海水淡化技术，其具有蒸馏液纯净、常压操作、对外部热源要求低的优点而受到广泛关注。但由于膜蒸馏过程能耗较高，产水能效方面与反渗透等传统方法相比尚存在差距，因而尚未大规模工业化推广。太阳能等可在生能源的利用，使膜蒸馏有望成为极有竞争力的脱盐技术。太阳能驱动膜蒸馏海水淡化系统，最大程度地降低热膜耦合系统的单位产水能耗，对于推动膜蒸馏海水脱盐的产业化应用具有广阔前景。

目前，热膜耦合系统大多采用低温多效海水蒸发系统(MEE)和反渗透膜海水淡化系统(SWRO)并联运行的方式，即热法和膜法两种系统共用一个海水预处理单元，随后，进流海水经过独立运行的两个系统处理后，制取的淡水按一定比例混合，满足用水的浓度需求。如中国专利CN 109970151 A所提到的太阳能集热管束式海水淡化装置，其采用疏水微孔膜进行蒸馏脱盐，并将膜组件放置于复合抛物面聚光器的上方，解决了利用太阳能加热时聚光效果非均匀的问题。中国专利CN105771662A提出了一种利用光伏型太阳能热泵的膜蒸馏装置，借助光伏发电技术为热泵供电，降低了处理料液的能源消耗。中国专利CN108083369A提出了利用串联式的光伏光热组件同时对膜蒸馏系统进行加热和发电的一体式海水淡化系统，提高了系统间的集成度和便捷性。中国专利CN101302048A提出了一种膜蒸馏海水淡化系统，将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，从而提高了能源使用效率。中国专利CN103708665A提出了一种风力与太阳能发电互补的海水淡化系统，通过与多效蒸发脱盐系统串联耦合，为膜法脱盐单元提供进水。

上述热膜耦合系统的热法脱盐单元均采用多效海水蒸发系统，对物理空间有较高要求，安装维护复杂。热法单元未采用有效的能量回收技术，能量利用率不高，用于发电的太阳能、风能等可再生能源对季节、气候等因素变化敏感，耦合系统的结构不够灵活，对不同工艺要求有较大的局限性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种压缩气体储能式膜蒸馏海水脱盐淡化系统及其海水淡化工艺，以解决现有技术中热法单元能量利用率不高以及耦合系统的结构不够灵活的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种压缩气体储能式膜蒸馏海水脱盐淡化系统，包括取水泵、海水预处理单元、膜蒸馏单元、集热单元、获能单元和储能单元；

所述海水预处理单元，用于对海水进行净化处理；

所述膜蒸馏单元，用于对净化处理后的海水进行脱盐处理，包括加热器、膜蒸馏组件和淡水收集罐；其中，加热器的管程进口与海水预处理单元的出水口连通，加热器管程出口与膜蒸馏组件的进口连通，加热器的壳程出口与集热单元相连；膜蒸馏组件的膜前出口与海水预处理单元相连，膜蒸馏组件的膜后出口通过两条支路分别连接淡水收集罐和调节阀，淡水收集罐用于采集调节阀不同开度下的淡化水；