[发明专利]一种太阳能热光伏海水淡化装置

摘要

本发明涉及太阳能利用领域，以一种改进的太阳能热光伏发电系统为核心，结合多级闪蒸法和电渗析法海水淡化的特点和要求，设计出一种太阳能热光伏海水淡化装置。该装置采用了太阳能聚光和分光相结合的措施，针对系统特点合理分配了聚焦太阳能向热能和电能的转化比例，可同时满足海水淡化过程中对热能和电能的需求量。装置在设计时考虑到系统中电能充足和电渗析法装置简单的特点，将电渗析法作为一种海水粗过滤的手段，以降低进入闪蒸室海水的浓度，从而改善了闪蒸操作时的装置结垢状况，可延长装置的使用寿命，进一步提高第一级闪蒸室进口海水的操作温度，提高淡水的生产量，实现了太阳能和水资源的综合利用，适合无电缺水或少电缺水地区使用。

主权项

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。