[发明专利]光伏型太阳能热泵膜蒸馏装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于废水处理、纯水制取或生化料液浓缩的膜蒸馏装置，特别涉 及一种太阳能热泵膜蒸馏装置。

背景技术

膜蒸馏是基于疏水多孔膜只允许水蒸汽通过的特性，将料液中的水分与其它成分 分离的技术，可用于化工、环保、食品、生物、制药等行业的料液浓缩、纯水制取、废水处理等 场合，具有可处理中高浓度料液、可在常压下进行低温浓缩或分离等特点。

膜蒸馏组件工作时，料液侧需要不断输入热能使膜表面处料液中水分汽化，冷凝 水侧则需要不断输入冷能使穿膜过来的水蒸汽凝结，因此，膜蒸馏过程的能量消耗很大。

热泵是消耗少量电能可同时制取多倍热能和冷能的装置，因此可为膜蒸馏组件同 时提供热能和冷能，热泵与膜蒸馏组件结合，可构成热泵膜蒸馏装置，其具有结构紧凑、运 行能耗低的特点。

但热泵膜蒸馏装置工作时，压缩机仍需消耗少量电能，当电能完全取自公共电网 时，运行费用仍偏高，为此，可引入太阳能光伏发电技术，由光伏组件来提供压缩机运行所 需的部分电能。

发明内容

本发明的目的是将膜蒸馏、热泵和太阳能光伏发电进行集成，提供一种能耗低、运 行稳定性好的光伏型太阳能热泵膜蒸馏装置。

本发明设计的光伏型太阳能热泵膜蒸馏装置，包括光伏组件、膜蒸馏组件和热泵， 热泵是由压缩机组件、加热器、节流阀和冷却器通过管路依次连接组成的循环回路，回路中 充装有循环工质；压缩机组件由主压缩机和辅压缩机并联组成，主压缩机与光伏组件通过 导线连接；加热器位于膜蒸馏组件内的料液侧，冷却器位于膜蒸馏组件内的冷凝水侧。

所述的主压缩机为直流电机驱动型压缩机。

所述的膜蒸馏组件可为直接接触式膜蒸馏组件，也可为气隙式膜蒸馏组件，也可 为真空式膜蒸馏组件。

所述的膜蒸馏组件内的膜材料为疏水性膜材料。

本发明的有益效果是：当太阳光照较强时，由光伏组件提供电能的主压缩机运行， 由公共电网供电的辅压缩机不运行，无需消耗公共电网电能；当太阳光照较弱、无法满足所 需的料液处理速度时，由公共电网供电的辅压缩机才参与运行。这样，不但可显著降低公共 电网电耗，减少运行费用，且无论太阳光照强弱，均可保证所需的料液处理速度。

附图说明

附图是本发明的结构原理示意图；

图中：

1为浓液出口2为光伏组件3为主压缩机4为辅压缩机

5为节流阀6为冷凝水出口7为冷却器8为膜蒸馏组件

9为加热器10为原料液进口

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如附图所示的光伏型太阳能热泵膜蒸馏装置，包括光伏组件2、膜蒸馏组件8和热 泵。光伏组件2可为单晶硅或者多晶硅光伏电池阵列。膜蒸馏组件8可为直接接触式膜蒸馏 组件、气隙式膜蒸馏组件或真空式膜蒸馏组件，其中的膜材料为疏水性膜材料，具体可为聚 丙烯、聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯膜，也可为无机膜；膜蒸馏组件8内的空间被膜分为两部分： 料液空间和冷凝水空间；料液空间上方设置有原料液进口10，料液空间下方设置有浓液出 口1，加热器9位于料液空间内；冷凝水空间下方设置有冷凝水出口6，冷却器7位于冷凝水空 间内。热泵是由压缩机组件、加热器9、节流阀5和冷却器7通过管路依次连接组成的循环回 路，回路中充装有循环工质，循环工质可为纯制冷剂或混合制冷剂。压缩机组件由主压缩机 3和辅压缩机4并联组成；主压缩机3为直流电机与压缩机共轴的封闭式压缩机，并与光伏组 件2通过导线连接(如附图中虚线所示)，由光伏组件2来为主压缩机3供电；辅压缩机4为压 缩机与变频交流电动机共轴的封闭式压缩机，由公共电网供电(在没有公共电网的场所，也 可由燃气或燃油发电机供电)。加热器9的型式可为盘管式换热器、立管式换热器或板式换 热器，加热器9的材料可为耐料液腐蚀的铜、铝或不锈钢材料。节流阀5可为电子膨胀阀或热 力膨胀阀。冷却器7的型式可为盘管式换热器、立管式换热器或板式换热器，冷却器7的材料 可为铜或不锈钢材料。

本实施例中主要部件的典型参数如下：

光伏组件2：单晶硅光伏电池阵列，5m²。

主压缩机3：额定功率600W，光伏组件供电。

辅压缩机4：额定功率600W，变频范围10～60Hz，公共电网供电。