一种太阳能集热管束式海水淡化装置、系统及处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种太阳能集热管束式海水淡化装置、系统及处理方法，包括：膜蒸馏组件和复合抛物面聚光器；膜蒸馏组件安装于复合抛物面聚光器的预设位置；膜蒸馏组件包括：待淡化海水通道、携带水通道、通道外侧蓄热材料和真空保温层；待淡化海水通道设置有进水口和出水口；携带水通道的数量为多根并设置有进水口和出水口；携带水通道布置于待淡化海水通道内，工作时通入携带水将海水转换生成的淡水带出；待淡化海水通道和携带水通道通过疏水微孔膜分隔；疏水微孔膜采用聚四氟乙烯材料；蓄热材料和真空保温层依次安装在海水通道外侧。本发明专利技术具有较高的太阳能热利用效率和产水率，并有效解决聚光效果非均匀问题，延长系统的工作时间。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能集热管束式海水淡化装置、系统及处理方法
本专利技术属于膜蒸馏海水淡化
，特别涉及一种太阳能集热管束式海水淡化装置、系统及处理方法。
技术介绍
清洁饮用水是当今最重要的国际卫生问题之一，现在仍然有许多国家与地区面临着淡水不足的威胁。近年来，淡水资源的短缺已经成为国家发展的重要障碍，发展淡水资源的开源增量技术已经成为当务之急。采用传统能源进行海水淡化具有投资高、污染严重以及加剧能源短缺的问题，因此利用太阳能等可再生清洁能源是海水淡化技术发展的重要方向。目前，现有的太阳能海水淡化技术主要分为两个方法，一种是利用太阳能产生的热能促使海水发生相变生产淡水的热法；另一种是利用太阳能间接提供驱动力进行渗析过程的膜法。根据《2015-2016全球海水淡化概况(译文)》的调研结果显示，全球膜技术海水淡化产能持续超过热法技术，且会变得更加关键。因此，采用新型能源驱动膜技术海水淡化，改进膜组件设计方法具有重要意义。现在的太阳能集热驱动膜法海水淡化装置往往包括可追踪太阳方向的槽式集热器和中低温膜组件；其中，可追踪太阳方向的槽式集热器的槽式设计在相同的采光半角时，无法达到最大的几何聚光比，因此不能采用固定式布置。追踪系统虽然提高了集热效果，但需要定期更换电机和蓄电池，相对于固定式集热器成本更高。中低温膜组件产品通道往往为单通道形式布置，反应温度低，驱动力不强，能源利用效率不高；利用管路连接的拆分形式布置容易造成热损失，且占地面积过大。综上，亟需一种新型的膜蒸馏海水淡化装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种太阳能集热管束式海水淡化装置、系统及处理方法，以解决目前存在的海水淡化技术生产效率和能源利用效率低下、太阳能热利用效率不高以及占地面积大的问题。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种太阳能集热管束式海水淡化装置，包括：膜蒸馏组件和复合抛物面聚光器；所述膜蒸馏组件安装于所述复合抛物面聚光器的预设位置，所述复合抛物面聚光器用于聚光并加热待淡化海水；所述膜蒸馏组件包括：待淡化海水通道和携带水通道；所述待淡化海水通道设置有第一进水口和第一出水口，分别用于通入待淡化海水和通出处理后的海水；所述携带水通道的数量为多根；所述携带水通道布置于所述待淡化海水通道内；所述携带水通道设置有第二进水口和第二出水口，所述第二进水口用于通入携带用水，所述第二出水口用于通出携带用水及海水转化生成的淡水；所述待淡化海水通道和所述携带水通道通过疏水微孔膜分隔；所述疏水微孔膜承受的反应温度能够达到80℃～180℃；所述膜蒸馏组件外还套设有相变储热层。本专利技术的进一步改进在于，所述膜蒸馏组件安装于所述复合抛物面聚光器的焦斑上，二者的轴线重合；所述复合抛物面聚光器的工作表面置于所述膜蒸馏组件下侧。本专利技术的进一步改进在于，所述相变储热层外还套设有真空保温层。本专利技术的进一步改进在于，疏水微孔膜的材料为聚四氟乙烯；相变储热层的相变储热材料为八水氢氧化钡或六水硝酸镁。本专利技术的进一步改进在于，所述待淡化海水通道和所述携带水通道内的液体流向为异向。一种太阳能集热管束式海水淡化系统，包括：第一储水箱、第一循环泵、第二循环泵、第二储水箱和本专利技术上述的海水淡化装置；所述第一储水箱用于存储携带用水，所述第二储水箱用于存储待淡化海水，所述第一循环泵用于泵送携带用水，所述第二循环泵用于泵送待淡化海水；所述第一储水箱的出水口通过第一输水管道与所述携带水通道的第二进水口相连通，所述携带水通道的第二出水口通过第二输水管道与所述第一储水箱的回水口相连通；所述第一输水管道上设置有所述第一循环泵；所述第二储水箱的出水口通过第三输水管道与所述待淡化海水通道的第一进水口相连通，所述待淡化海水通道的第一出水口通过第四输水管道与所述第二储水箱的回水口相连通；所述第三输水管道上设置有所述第二循环泵。进一步地，所述第二输水管道上设置有余热回收换热器。进一步地，所述复合抛物面聚光器用于加热待淡化海水。一种太阳能集热管束式海水淡化处理方法，基于本专利技术的太阳能集热管束式海水淡化系统，包括以下步骤：在第一储水箱存储携带用水，在第二储水箱存储待淡化海水；启动第一循环泵和第二循环泵；当光照条件能够将相变储热材料加热至熔融态时，通过复合抛物面聚光器汇聚太阳光将相变储热材料加热至熔融态并将待淡化海水加热，待淡化海水的水分子透过疏水微孔膜进入多管并行排列的携带水通道被捕获，然后通过携带用水送出；当光照条件不足以持续保持相变储热材料成完全熔融态时，熔融态的相变储热材料相变释放热量将待淡化海水加热，待淡化海水的水分子透过疏水微孔膜进入多管并行排列的携带水通道被捕获，然后通过携带用水送出。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术中，在待处理热盐水流域内布置多根冷水管道组成的管束式通道，能够充分利用高温膜蒸馏的高产水量和高热流量特点，使得收集到的光能被更加合理的利用，可降低集热器带来的热流密度非均匀性并提高单位长度的产水量；将膜蒸馏组件直接安装于复合抛物面集热器的预设位置，不采用管路连接的拆分形式，可减小热损耗和占地面积。本专利技术采用太阳能复合抛物面集热器吸收光能加热浓盐水，对于固定式聚光器，在相同的体积下具有更高的聚光比和热效率，可提高光能利用率同时增加系统的功率；相对于追踪太阳方向的槽式集热器，其成本较低且容易维护。利用太阳能往往受到昼夜、天气等自然因素的影响，装置工作时间受到限制，即系统运行时间和运行稳定性受限；本专利技术的膜组件中设置有相变蓄热材料层，可在日间收集光能和热量并在夜间凝固放热，继续维持系统运行，能够延长系统的工作时间，实现能量调峰，保持运行稳定，提高经济效益；同时，可保持热盐水和冷水在整个膜蒸馏过程中都保持较高的温度差，使整个管路的产水量更加均衡，延长疏水微孔膜的寿命。进一步地，本专利技术的海水淡化装置，可使得反应温度达到80℃～180℃，在提高生产效率的同时也提高了对疏水微孔膜的要求，本专利技术选用的疏水微孔膜材料为聚四氟乙烯，通过聚四氟乙烯能够耐受高温高压而保持性质稳定的特性，能够提高浓盐水入口温度以提高系统的产水率和相对热效率。现有技术已经证实在80℃～180℃反应温度下，具有较高的产水率。进一步地，本专利技术还设置有真空保温层，可进一步降低热损失。本专利技术的管束式高温膜蒸馏海水淡化系统，基于本专利技术的管束式高温膜蒸馏海水淡化装置，具有生产效率和能源利用效率较高、太阳能热利用效率较高以及占地面积较小的优点。本专利技术的膜蒸馏海水淡化方法，基于本专利技术上述的装置及系统，其产水率较高，光能利用率较高，占地面积较小，具有较高的经济效益。附图说明图1是本专利技术实施例的一种束式膜蒸馏海水淡化系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例中膜蒸馏组件中的管路布置结构示意图；图1和图2中：1-第一储水箱，2-第一循环泵，3-真空保温层，4-膜蒸馏组件，5-复合抛物面聚光器，6-相变储热层，7-第二循环泵，8-第二储水箱，9-余热回收换热器，11-待处理海水通道，12-冷水通道。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。请参阅图1和图2，本专利技术实施例的一种太阳能集热管束式海水淡化装置，包括：膜蒸馏组件4和复合抛物面聚光器5。膜蒸馏组件4安装于复合抛物面聚光器5的预设位置，复合抛物面聚光器5用于聚光加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能集热管束式海水淡化装置，其特征在于，包括：膜蒸馏组件(4)和复合抛物面聚光器(5)；所述膜蒸馏组件(4)安装于所述复合抛物面聚光器(5)的预设位置，所述复合抛物面聚光器(5)用于聚光并加热待淡化海水；所述膜蒸馏组件(4)包括：待淡化海水通道和携带水通道；所述待淡化海水通道设置有第一进水口和第一出水口，分别用于通入待淡化海水和通出处理后的海水；所述携带水通道的数量为多根；所述携带水通道布置于所述待淡化海水通道内；所述携带水通道设置有第二进水口和第二出水口，所述第二进水口用于通入携带用水，所述第二出水口用于通出携带用水及海水转化生成的淡水；所述待淡化海水通道和所述携带水通道通过疏水微孔膜分隔；所述疏水微孔膜承受的反应温度能够达到80℃～180℃；所述膜蒸馏组件(4)外还套设有相变储热层(6)。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能集热管束式海水淡化装置，其特征在于，包括：膜蒸馏组件(4)和复合抛物面聚光器(5)；所述膜蒸馏组件(4)安装于所述复合抛物面聚光器(5)的预设位置，所述复合抛物面聚光器(5)用于聚光并加热待淡化海水；所述膜蒸馏组件(4)包括：待淡化海水通道和携带水通道；所述待淡化海水通道设置有第一进水口和第一出水口，分别用于通入待淡化海水和通出处理后的海水；所述携带水通道的数量为多根；所述携带水通道布置于所述待淡化海水通道内；所述携带水通道设置有第二进水口和第二出水口，所述第二进水口用于通入携带用水，所述第二出水口用于通出携带用水及海水转化生成的淡水；所述待淡化海水通道和所述携带水通道通过疏水微孔膜分隔；所述疏水微孔膜承受的反应温度能够达到80℃～180℃；所述膜蒸馏组件(4)外还套设有相变储热层(6)。2.根据权利要求1所述的一种太阳能集热管束式海水淡化装置，其特征在于，所述膜蒸馏组件(4)安装于所述复合抛物面聚光器(5)的焦斑上，二者的轴线重合；所述复合抛物面聚光器(5)的工作表面置于所述膜蒸馏组件(4)下侧。3.根据权利要求1所述的一种太阳能集热管束式海水淡化装置，其特征在于，所述相变储热层(6)外还套设有真空保温层(3)。4.根据权利要求1所述的一种太阳能集热管束式海水淡化装置，其特征在于，疏水微孔膜的材料为聚四氟乙烯；相变储热层(6)的相变储热材料为八水氢氧化钡或六水硝酸镁。5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种太阳能集热管束式海水淡化装置，其特征在于，所述待淡化海水通道和所述携带水通道内的液体流向为异向。6.一种太阳能集热管束式海水淡化系统，其特征在于，包括：第一储水箱(1)、第一循环泵(2)、第二循环泵(7)、第二储水箱(8)和权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：程泽东，刘师承，崔锦华，王怡然，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61