[发明专利]一种离网型光伏光热耦合热泵海水淡化装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳光伏光热技术和海水淡化技术领域，涉及一种离网型光伏光热耦合热泵海水淡化装置以及利用其进行海水或苦咸水淡化的方法。

技术背景

水是一切生命之源。随着工农业不断发展，人口快速增长，淡水的需求将急剧增加，淡水短缺是许多国家未来必将面临的严重问题。尤其在一些岛屿和偏远的咸水湖地区，水资源大都是海水或者苦咸水，淡水严重缺乏，同时能源供应也比较困难，但太阳能资源丰富，因此利用太阳能进行海水或苦咸水淡化，是解决这些地区淡水短缺问题的重要途径。传统被动式太阳能蒸馏器单位采光面积的产水量过低，仅为4-8kg/m²·d，大大限制了其应用范围。尽管配备了太阳能集热器的主动式太阳能蒸馏系统单位采光面积的产水量有所提高，但由于太阳能集热装置的集热温度较高，导致集热效率较低；同时，主动式太阳能集热系统一般需要水泵等流体驱动装置，应用外部电网为系统提供电力，在缺乏电力供应的海岛或偏远地区不具备实用性。

公开号为CN101316080B的中国发明专利公开了一种利用太阳能光伏聚光发电产生的电能和热能，通过热泵提升后作为低温多效海水淡化装置的蒸汽闪发器热源，利用可再生能源实现海水淡化的装置。该装置主要存在以下三个方面的问题：利用聚光跟踪装置增加了系统的复杂程度；没有利用二次蒸汽的冷凝潜热；由于太阳光的汇聚可能使蒸发温度较高，引起压缩机内润滑油炭化，导致系统不能正常运转。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种离网型光伏光热耦合热泵海水淡化装置。

本发明的第二个目的是提供一种利用离网型光伏光热耦合热泵海水淡化装置进行海水淡化的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种离网型光伏光热耦合热泵海水淡化装置，包括直膨式太阳能热泵系统、原料水箱18、蓄热水箱17、闪蒸罐20和主控器；

直膨式太阳能热泵系统包括光伏光热蒸发器12，光伏光热蒸发器的出口1通过管路依次与第二三通2、气液分离器3、压缩机4、冷凝器5、储液器6、干燥过滤器7、视液镜8、节流装置9、第一三通10、光伏光热蒸发器的入口11连接；太阳辐照度监测仪和第一温度传感器设置在光伏光热蒸发器12的表面或附近；第一三通10通过管路依次与第一电磁阀13、回热蒸发器14、冷凝蒸发器15、第二电磁阀16和第二三通2连接；冷凝器5设置于蓄热水箱17的内部；在所述直膨式太阳能热泵系统中设置有制冷剂；光伏光热蒸发器12通过线路依次与控制器33、逆变器35连接，控制器33与蓄电池34通过线路双向连接；

原料水箱18的出口通过管路依次与第三电磁阀19和蓄热水箱17上部的入口连接；

蓄热水箱17的上部通过管路依次与第四电磁阀22、闪蒸罐20连接；在蓄热水箱17内部设置有第二温度传感器；

闪蒸罐20底部通过管路依次与第一单向阀23、海水循环泵24、第三三通25和蓄热水箱17底部连接；第三三通25通过管路依次与第五电磁阀26、回热蒸发器14的浓盐水入口27连接，回热蒸发器14的浓盐水出口28与浓盐水排放管连接；冷凝蒸发器15设置在闪蒸罐20内部的上部，在冷凝蒸发器15下方设置有集水盘21；闪蒸罐20的上部设置有产品水出口32，产品水出口32与集水盘21连接，产品水出口32通过管路与产品水箱29上部的进水口连接，产品水箱29的下部设置有产品水供水口；产品水箱29的顶部通过管路依次与第二单向阀30、抽真空泵31连接；

所述主控器分别与第一电磁阀13、第二电磁阀16、第三电磁阀19、第四电磁阀22、第五电磁阀26、海水循环泵24、抽真空泵31、压缩机4、太阳辐照度监测仪、第一温度传感器、第二温度传感器和逆变器35电连接。

光伏光热蒸发器12由太阳能集热器和设置在所述太阳能集热器表面的光伏电池组成。

太阳能集热器优选平板集热器、带盖板的平板集热器或真空管集热器。

光伏电池优选单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池或薄膜电池。

闪蒸罐20优选体闪蒸式闪蒸罐或喷淋闪蒸式闪蒸罐。

回热蒸发器14优选板式换热器、管壳式换热器或套管式换热器。

冷凝蒸发器15优选直管式换热器、蛇形管式换热器、U型管式换热器、盘管式换热器或螺旋管式换热器。

冷凝器5优选直管式换热器、蛇形管式换热器、U型管式换热器、盘管式换热器或螺旋管式换热器。

集水盘21的下部最好设置有捕沫网。