CN108619915A - 一种气源式热泵太阳能膜蒸馏复合系统 - Google Patents

一种气源式热泵太阳能膜蒸馏复合系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用气源式热泵的新型太阳能膜蒸馏系统。在晴天光照充足时,利用太阳能集热装置加热膜蒸馏过程中的原水,达到从整体上降低膜蒸馏过程能耗的目的。当阴天或夜晚,太阳能集热系统工作效率不高时,通过气源式热泵作为辅助热源加热原水。同时,系统中串联的具备热量回收功能的两支膜蒸馏组件能够实现对水蒸气相变热的充分回收,提高了过程的热效率。此外,该气源式热泵‑太阳能膜蒸馏复合装置,系统集成度较高,可简化操作以及降低安装维护费用。

Description

一种气源式热泵太阳能膜蒸馏复合系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种太阳能膜蒸馏复合系统,具体涉及当晴天光照强度足够时,利用 太阳能真空集热管加热原水;当阴天或夜间时,启动气源式热栗,从周围环境中获取热量, 辅助加热原水。该系统可以使膜蒸馏过程在整体上达到节能降耗的目的。同时,具有特殊结 构的膜蒸馏组件可以回收水蒸气的相变热,提高过程的热效率。
背景技术
[0002] 太阳能膜蒸馏技术是一种将膜蒸馏和太阳能集热装置相结合的新技术。由于传统 膜蒸馏过程中需要通过电加热装置对原水进行加热(当没有工业废热作为热源时),因此会 消耗大量电能,导致该过程能耗及成本过高,制约了膜蒸馈技术的进一步发展。太阳能集热 装置可将水加热到80°C以上,结合膜蒸馏不需要将原水加热至沸点,通常情况下运行温度 在60-80°C之间,使用太阳能集热装置代替电加热棒将膜蒸馏过程的原水加热至所需温度, 较传统膜蒸馈技术的能耗大大降低,不会产生二次污染且运行费用显著减少,可以实现节 能降耗、环保和节约成本三重效益。然而,太阳能膜蒸馏技术目前亟待解决的问题在于阳光 辐射的变化会导致太阳能集热系统的效率发生变化。当处于阴天或夜间时,太阳能集热系 统无法收集到足够的热量加热原水至所需温度,使得膜蒸馏过程无法正常运行。解决此问 题的常规方法为在系统中额外配备一套电加热装置,提供辅助加热功能。但是使用电热管 辅助加热能耗依然较高,削弱了太阳能膜蒸馏过程的节能效应。
[0003] 气源式热泵是一种通过消耗部分电能做功,将周围环境中的热量收集起来,使从 空气中获取的低品位热能变成可供人们利用的高品位热能。气源式热泵的蒸发器中充有制 冷剂,制冷剂吸收由叶轮鼓风形成的流动空气中的热量,汽化后,通过压缩机做功变成高压 气体进入冷凝器。气态制冷剂在冷凝器中释放热量,变为液态,之后流回储液罐。在下一个 循环周期中,制冷剂通过过滤器和膨胀阀后,再次进入蒸发器。制冷剂在冷凝器中释放的热 量可用于提升原水水温,因此使用气源式热栗可在太阳能集热装置工作效率不高时,提供 辅助热源加热膜蒸馈的原水。将热栗和太阳能集热装置相结合,在保证太阳能膜蒸馏过程 节能效应的同时,能够实现该过程的全天候运行。
[0004] 中国专利CN203155103U涉及一种结合太阳能的膜组件和膜蒸馈系统。膜组件包括 了设有冷壁的冷工质容腔和设有膜的热工质容腔,膜的渗透侧与冷壁之间有间隙,相当于 一种气隙膜蒸馏组件。这套膜蒸馏装置需使用太阳能发电系统,利用热电制冷技术让冷工 质容腔保持低温状态,设备复杂且投入较高,也没有实现对产生蒸汽相变热的回用,热能利 用效率较低。
[0005] 中国专利CN104261608A公布了一种太阳能膜蒸馏海水淡化方法,包括一种中空纤 维膜和中空纤维冷凝管呈交错编制填充的膜蒸馏组件,以及配套的太阳能集热系统。该专 利中膜组件的设计实现了冷凝潜热的回收,提高了热能利用率。但是膜组件的制备过程较 为复杂;且在膜组件被污染导致性能下降后,交错式的中空纤维膜和中空纤维冷凝管不易 清洗与更换。
[0006] 中国专利CN103663590A公布了一种能够回收热量的真空膜蒸馏污水处理装置,该 装置将热泵和真空膜蒸馏组件进行了整合,其特征在于利用制冷剂回收水蒸气相变散发的 热量,并用来加热蒸发器(膜组件)中的污水以达到热量回收利用的效果,具有回收用水,浓 缩废液和节约能源的三大功能。但是该发明中使用的膜组件为柱型膜管,膜有效面积不大, 因此膜通量不会太高。此外,该装置通过电加热的方式对原水进行加热,故整体能耗仍然较 高。
[0007] 和上述专利相比,本发明涉及一种将太阳能膜蒸馏系统与气源式热栗有机结合的 膜蒸馏复合系统。首先太阳能膜蒸馏系统利用太阳能集热管代替传统的电加热,将膜蒸馏 过程的原水提升至所需温度,减少因加热原料液对电能的消耗。其次,本发明中当太阳能集 热系统工作效率不高时,可通过使用气源式热栗给原水提供辅助加热,实现膜蒸馏过程的 全天候运行。第三,本发明中使用的经过特殊设计的膜组件,能够实现对水蒸气相变热的充 分回收,提高膜蒸馏过程的热能利用效率,并且方便对组件内的中空纤维膜进行更换和清 洗。第四,中空纤维膜的使用保证了该装置拥有足够的有效膜面积,可以得到较高的膜通 量。此外,本发明能够方便地对系统进行在线清洗及干燥,可降低操作难度,减少维护费用。
发明内容
[0008] 针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种气源式热栗太阳能膜蒸 馏复合系统,通过太阳能集热管代替传统膜蒸馈过程中的电加热方式对原水进行加热,有 效降低了膜蒸馏的整体能耗和运行费用。
[0009] 本发明的另一个目的是使用气源式热泵作为太阳能膜蒸馏系统的辅助热源,实现 该系统的全天候运行。
[0010] 本发明的第三个目的是通过具有热量回收功能的膜组件回收水蒸气的相变热,提 高膜蒸馏过程的热能利用效率。
[0011] 本发明的第四个目的是有机整合气源式热泵、太阳能集热系统和膜蒸馏过程,充 分发挥各自技术的优势,提高系统集成度。
[0012]为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:
[0013] 一种气源式热栗太阳能膜蒸馏复合系统,包括:碱液清洗箱1、酸液清洗箱5、产水 收集装置、膜蒸馏组件128、膜蒸馏组件n 18、气源式热栗系统和太阳能集热系统;
[0014] 所述膜蒸馏组件128包括:热原水进口 151、热原水出口 152、冷原水出口 153、冷原 水进口 154和产水/水蒸气出口 155;
[0015] 所述膜蒸馏组件n 18包括:热原水进口 1156、热原水出口 1157、冷原水出口 1159、 冷原水进口 1158和产水/水蒸气出口 1160;
[0016] 所述热原水出口 1157与热原水进口 151相连;所述冷原水出口 1159与冷原水进口 I 54相连;
[0017] 所述气源式热泵系统包括:冷凝器49、压缩机43、叶轮44、蒸发器45、膨胀阀46、过 滤器147和储液罐48;
[0018]所述蒸发器45吸收由叶轮44鼓风形成的流动热量,蒸发器45的出口与压缩机43的 进口相连,压缩机43的出口与冷凝器49的进口相连,冷凝器49的出口与储液罐48的进口相 连,储液罐48的出口通过过滤器147和膨胀阀46与蒸发器45的进口相连;
[0019] 所述太阳能集热系统包括:水箱12、太阳能真空集热管38和换热盘管42;
[0020] 所述换热盘管42位于水箱12内,所述冷凝器49位于水箱12内;所述太阳能真空集 热管38的一端与换热盘管42的进口相连,换热盘管42的出口与太阳能真空集热管38的另一 端相连;
[0021] 所述热原水进口 II 56分别与碱液清洗箱1和酸液清洗箱5的底部出口、清洗水入口 4和热风机11相连,所述热原水进口 n 56还与水箱12的底部出水口相连;
[0022] 所述热原水出口 152分别与碱液清洗箱1和酸液清洗箱5的进口、水箱12的顶部进 水口相连,所述热原水出口 152还与大气相连;
[0023] 所述冷原水出口 153与水箱12的顶部进水口相连,所述冷原水出口 153还与大气相 连;
[0024] 所述冷原水进口 n 58与原水入口 22相连;所述产水/水蒸气出口 155与产水收集装 置的进口相连;所述产水/水蒸气出口 n 60与产水收集装置的进口相连。
[0025] 在上述方案的基础上,所述太阳能真空集热管38的一端通过温度表n%与换热盘 管42的进口相连,所述换热盘管42的出口依次通过隔膜泵1洲、阀门X V40和温度表141与 太阳能真空集热管38的另一端相连,所述太阳能真空集热管38呈45度角摆放。
[0026] 在上述方案的基础上,所述换热盘管42位于水箱12内的上部,所述冷凝器49位于 水箱12内的下部,所述水箱12的侧部下出水口处设有阀门150。
[0027] 在上述方案的基础上,所述热原水进口 1156依次通过转子流量计I7、温度表III16 和阀门mio与热风机11相连;所述热原水进口 n56依次通过转子流量17、温度表HI16、阀门 IV9和隔膜泵IV8与碱液清洗箱1和酸液清洗箱5的底部出口相连;所述热原水进口 1156依次 通过转子流量17、温度表ID 16、阀门IV9和隔膜泵IV8与清洗水入口 4相连;所述热原水进口 n56依次通过转子流量计17、温度表mi6、过滤器n 15、隔膜栗mi4和阀门ni3与水箱12的 底部出水口相连。
[0028] 在上述方案的基础上,所述碱液清洗箱1的底部出口与隔膜泵IV8之间设有阀门VI 6;所述酸液清洗箱5的底部出口与隔膜泵IV8之间设有阀门V7。
[0029] 在上述方案的基础上,所述热原水出口 152通过温度表V29和阀门M30与碱液清 洗箱1和酸液清洗箱5的进口相连;所述热原水出口 152依次通过温度表V29、单向阀31、温 度表VI33和阀门xm35与水箱I2的顶部进水口相连;所述热原水出口I52依次通过温度表 V29、单向阀31、温度表VI33和阀门XIV34与大气相连。
[0030] 在上述方案的基础上,所述碱液清洗箱1的进口与阀门M30之间设有阀门珊2,所 述酸液清洗箱5的进口与阀门M30之间设有阀门W3。
[0031] 在上述方案的基础上,所述冷原水出口 153依次通过阀门XI32、温度表VI33和阀门 XIII35与水箱12的顶部进水口相连;所述冷原水出口 153依次通过阀门XI32、温度表VI33和 阀门XIV34与大气相连。
[0032] 在上述方案的基础上,所述冷原水进口 1158依次通过过滤器HI 19、阀门K20和隔 膜泵1121与原水入口22相连。
[0033] 在上述方案的基础上,所述产水收集装置包括:循环水真空栗27、气水分离器25和 产水收集罐23,所述气水分离器25的进口通过温度表IV26分别与产水/水蒸气出口 155和产 水/水蒸气出口 1160相连;所述气水分离器25的上端出口与循环水真空栗27的进口相连,所 述气水分离器25的下端出口通过阀门X24与产水收集罐23的进口相连。
[0034]本发明相对于现有的膜蒸馏系统,具有以下优点:
[0035] (1)通过太阳能集热管对原水进行加热,减少传统膜蒸馏过程中由于使用电加热 而造成的电能消耗,可极大地改善该过程的能耗水平。
[0036] ⑵气源式热泵可作为太阳能膜蒸馏系统的辅助热源,实现该系统的全天候运行。
[0037] (3)具有热量回收功能的膜组件可实现对水蒸气相变热的有效回收,提高膜蒸馏 过程的热能利用效率。
[0038] ⑷优化了现有的太阳能膜蒸馏系统,集成度较高,可节省装置的占地面积和简化 操作过程。
[0039] (5)方便对膜组件中的中空纤维膜进行清洗及更换。
附图说明
[0040]本发明有如下附图:
[0041] 图1是气源式热栗-太阳能膜蒸馏复合系统的示意图;
[0042] 图2是新型气隙多效膜蒸馏组件I的示意图;
[0043]图3是新型气隙多效膜蒸馏组件n的示意图;
[0044]图4是气源式热栗系统的示意图;
[0045]各图中的粗实线箭头代表液体及蒸汽的流动方向。
[0046]图中,1、碱液清洗箱;2、阀门珊;3、阀门VO; 4、清洗水入口; 5、酸液清洗箱;6、阀门 VI; 7、阀门V ; 8、隔膜泵IV; 9、阀门IV; 10、阀门HI; 11、热风机;12、水箱;13、阀门n; 14、隔膜 泵m; 15、过滤器n; 16、温度表m; 17、转子流量计;18、膜蒸馏组件n; 19、过滤器m; 2〇、阀 门IX; 21、隔膜泵n ; 22、原水入口; 23、产水收集罐;24、阀门X ; 25、气水分离器;26、温度表 ”;27、循环水真空泵;28、膜蒸馏组件1;29、温度表¥;30、阀门31;31、单向阀;32、阀门}(1; 33、温度表VI;34、阀门XIV;35、阀门Xm;36、温度表II ;37、阳光;38、太阳能真空集热管; 39、隔膜泵1;40、阀门XV ;41、温度表1;42、换热盘管;43、压缩机;44、叶轮;45、蒸发器;46、 膨胀阀;47、过滤器1;48、储液罐;49、冷凝器;50、阀门I;51、热原水进口 I; 52、热原水出口 I; 53、冷原水出口 I; 54、冷原水进口 I; 55、产水/水蒸气出口 I; 56、热原水进口 n ; 57、热原水出 口 n ;58、冷原水进口 n ;59、冷原水出口 n ;6〇、产水/水蒸气出口 n。
具体实施方式
[0047] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0048] 图1呈现的是气源式热泵-太阳能膜蒸馏复合系统的示意图。图i中,当光照充足 时,水箱12中的原水通过太阳能真空集热管38收集的热量进行加热。当处于光照不足的阴 天或夜晚时,启动气源式热泵系统对原水进行辅助加热。气源式热栗系统中的蒸发器45中 充有制冷剂,制冷剂吸收由叶轮44鼓风形成的流动热量,汽化后,通过压缩机43做功变成高 压气体进入冷凝器49。气态制冷剂在冷凝器49中释放热量,液化之后流回储液罐48。在下一 个循环周期中,制冷剂通过过滤器147和膨胀阀46后,再次进入蒸发器45中。制冷剂在冷凝 器的中释放的热量可用于加热原水和维持原水的温度。待水温达到预定温度时,原水通过 隔膜栗III14和转子流量计17控制流速,在经过过滤器II 15去除悬浮物后,自下而上通过膜 蒸馏组件的中空纤维膜的管程。水蒸气透过膜表面的微孔,在温度较低的金属盘管的外表 面冷凝,液化并释放出热量。原水在中空纤维膜内部流动的过程中,温度逐渐降低。冷凝水 在膜蒸馏组件壳程的底部产水出口流出,并进入气水分离器25,在循环水真空泵27的抽吸 作用下,最终在产水收集罐23内被收集。水箱12中的原水水位和电导通过从原水入口 22进 行补水来控制。常温原水被栗入膜蒸馏组件的金属盘管,在流经金属盘管的过程中作为冷 却介质冷凝水蒸气,同时吸收水蒸气液化释放的热量。待原水流出金属盘管后,温度上升, 并与来自膜蒸馏组件管程的高温原水混合后,流回水箱12。当系统运行一段时间,膜蒸馏组 件需要清洗时,打开相应阀门,将与清洗箱连接的隔膜泵IV8打开,使得清洗液流经转子流 量计17后进入膜蒸馏组件。在对中空纤维膜进行清洗后,清洗液流回清洗箱。热风机11提供 的热风可对系统管道及组件内的中空纤维膜进行在线干燥。
[0049]图2呈现的是本发明的膜蒸馏组件I的示意图,图2中,膜蒸馏组件128共有5个开 口,即:热原水进口 151、热原水出口 152、冷原水进口 154、冷原水出口 153和产水/水蒸气出 □ 155。
[0050]图3呈现的是本发明的膜蒸馏组件n的示意图,图3中,膜蒸馏组件n 18共有5个开 口,即:热原水进口 1156、热原水出口 1157、冷原水进口 1158、冷原水出口 1159和产水/水蒸 气出口 1160。
[0051]图4呈现的是气源式热栗系统的示意图,图4中,该气源式热栗系统由叶轮44、蒸发 器45、压缩机43、冷凝器49、储液罐48、过滤器147和膨胀阀46组成。蒸发器45和冷凝器49均 为中空金属盘管结构。
[0052]下面,结合图1-4和具体实施例,对发明作进一步的说明。
[0053] 操作流程:
[00M] (1)检查,确保各部件连接正确及紧密,无渗漏;将清洗及干燥管路的阀门IV9、阀 门¥7、阀门巩6、阀门通3、阀门\12、阀门)0130和阀门又1¥34关闭。
[0055] (2)打开原水进口处的阀门K20、阀门XI32和阀门X HI35,关闭阀门150和阀门II 13,开启隔膜栗II 21。待水箱12内的原水加满后,关闭阀门K20、阀门XI32和隔膜栗II21。通 过太阳能集热装置对水箱12内的原水进行加热,打开隔膜栗139和阀门XV40。所使用的太 阳能集热装置为玻璃金属结构的U型管式真空管型太阳能加热器,采光面积为4m2,南北方 向安装,太阳能真空集热管38的倾斜角度为45度,有利于接收阳光37。温度表141和温度表 n36用于监测流体进/出太阳能真空管集热管38的温度,温度表nil6用于监测进入膜蒸馏 组件前的原水水温。待水箱12中的热水温度达到所需温度时,开启隔膜泵nii4,打开阀门n 13和单向阀31,将水箱12内的原水栗入膜蒸馏组件的管程。当处于光照不足的阴天或夜晚 时,则通过气源式热栗系统对原水进行辅助加热以达到所需温度。启动气源式热栗的压缩 机43及叶轮44,此时蒸发器45内的液态制冷剂吸收流动空气中的热量,进行气化。气态制冷 剂进入压缩机4:3内经过压缩后变为高压蒸汽,之后进入冷凝器49内液化并释放热量。该热 量可用于加热原水及维持水箱12内的原水温度。冷凝后的液态制冷剂流回储液罐48,再一 次流经过滤器I47和膨胀阀46后进入蒸发器45,至此完成一个周期的热量循环。
[0056] (3)水箱12的原水通过转子流量计17控制流速,在进入膜蒸馏组件前先经过过滤 器ms过滤掉水中的悬浮物,过滤器滤芯的孔径为〇.5wil。温度表nn6用以监测原水进入膜 蒸馏组件中空纤维膜前的温度;温度表V29用以监测原水流出膜蒸馏组件后的温度;温度 表VI33用以监测两股原水混合后的温度。膜蒸馏组件内的金属盘管及气源式热泵系统的蒸 发器45和冷凝器49的横截面外径均为60mm,匝数分别为110、200和220。膜蒸馏组件使用聚 丙烯(PP)中空纤维疏水膜,内径为1 • 8mm,外径为2.7mm,孔隙率为73.9%,平均孔径为〇. 2% Wii,膜表面接触角为14S°。中空纤维膜两端使用环氧树脂密封,并将固化后的膜两端的多余 部分切掉,制成膜丝束备用。膜蒸馏组件的外壳材料为有机玻璃,长度为450mm,内径为 70mm,厚4mm。膜丝束、金属盘管和膜壳经组装后形成膜蒸馏组件,膜蒸馏组件的内膜总面积 为0 • 25m2。为避免热量散失,膜蒸馏组件、气源式热泵系统、水箱12及所有管路外均使用保 温材料包裹。原水流出膜蒸馏组件II18后接着进入膜蒸馏组件118,待流出膜蒸馈组件118 后,流回原水箱。当运行稳定后,打开隔膜泵1121、阀门1X20和阀门XI32,向膜蒸馏组件的金 属盘管内泵入常温原水,常温原水作为冷却介质使金属盘管的外表面降温。透过中空纤维 膜的水蒸气与金属盘管的外表面接触,释放热量后被冷凝成产水。该股原水温度上升,在流 出膜蒸馏组件niS后,继续进入膜蒸馏组件128的金属盘管内冷却生成水蒸气。之后该股原 水流出膜蒸馏组件128,与流出膜蒸馏组件128的管程的高温原水混合,流回水箱12。待系统 稳定运行一段时间后,开启循环水真空泵27。冷凝后形成的产水在循环水真空泵27的抽吸 作用下进入气水分离器25,后通过产水收集罐23被收集。温度表IV26用于监测膜蒸馏产水 的温度。系统产水一段时间后,需控制水箱12内原水水量及电导处在一定范围之内。
[0057] ⑷关闭膜蒸馏系统。关闭太阳能集热装置中的隔膜栗139及阀门X V 40;关闭气 源式热泵系统中的压缩机43及叶轮44。当水温降低,膜蒸馏组件不再产水时,关闭隔膜泵n 21,阀门n 13、阀门K20、阀门XI32、阀门XIII35及单向阀31,并依次关闭产水端的循环水真 空泵27以及阀门X 24。
[0058] (5)膜蒸馏组件的清洗。在酸液清洗箱5中配制PH为2左右的盐酸洗液。打开阀门IV 9、阀门V7、阀门VE3和阀门M30,其他阀门保持关闭。打开隔膜泵IV8,使用酸液对系统冲洗 30分钟后,将清洗箱内的酸液排尽。在碱液清洗箱中配制pH为丨丨.5左右的氢氧化钠碱液。打 开阀门IV9、阀门Vie、阀门珊2和阀门M30,其他阀门保持关闭。打开隔膜泵IV8,使用该碱液 对系统冲洗30分钟后,将清洗箱内的碱液排尽。之后打开阀门iv9、阀门x IV34和单向阀31, 其他阀门保持关闭。打开隔膜栗IV8,使用清水对系统进行冲洗,直至洗出液的pH回复至7左 右。
[0059] ⑹膜蒸馏组件的干燥。打开阀门mio、阀门XIV34和单向阀31,其他阀门保持关 闭。启动热风机11,鼓入热风对系统进行烘干,烘干时间为i 5分钟左右。
[0060] 实施例一:
[0061] 我国大部分地区属于3类及3类以上日照区(太阳能可利用地区),每年的日照时间 在2〇〇〇小时以上。因此,该气源式热栗-太阳能-膜蒸馏复合系统应用前景较为广阔,尤其在 淡水资源缺乏但苦咸水丰富的地区,可以采用该系统来制备饮用水及生活用水。另外,使用 热泵-太阳能-膜蒸馏复合系统来处理工业高盐废水,产水可用作循环水及工业用水,而经 浓缩后的浓水能够进入蒸发结晶单元,达到对高盐废水近零排放的处理要求。
[0062] 在我国3类日照区某城市,典型的夏季晴朗天气情况下。太阳辐射强度从上午8时 起逐渐变大,到午间I2点至14点间达到最强,之后逐渐变弱,平均总辐照度超过900W • m2, 日太阳辐射总量可超过2〇MJ • m2 • cT1。此时,太阳能真空管集热器管38的日平均效率和瞬 时效率大致分别为45%和7〇%。室外环境温度在32-35。(:之间,在午间达到最高。
[0063]水箱12中的水温随太阳辐射强度变化而变化,午间可以达到801:以上。使用电导 为26000us/Cm的NaCl盐溶液作为原水,通过转子流量计17控制原水箱内原水流量为200L. IT1,进入蒸发区前原料液温度为8(rc左右,每天连续运行10小时,得到的最大膜通量为34l nT2 • h'平均膜通量为31L nf2 • 1T1;产水电导率保持在1〇〇〜130US • cm-1左右,脱盐率高 于 99.5%。
[0064] 注意事项:
[0065] (1)在膜蒸镏系统运行一段时间后,当产水电导率高于600ns • cnf1时,需要对膜蒸 馏组件进行清洗。
[0066] (2)气源式热泵太阳能集热系统中水箱12内的水温变化与太阳辐射强度的变化并 不同步,而是有一段迟滞时间。
[0067] (3)注意对膜蒸馏组件、管道和水箱12等进行保温,减少热量流失。
[QQ68] ⑷每隔一段时间对过滤器中的滤芯进行更换。
[0069]实施案例二:
[0070]在我国3类日照区某城市,典型的夏季夜晚情况下。室外环境温度在26_29°C之间。 [0071]夜晚使用气源式热泵系统对原水进行加热。使用电导为80000iiS/cm的反渗透浓水 作为原水,待原水温度升至60°C时,通过转子流量计17控制原水箱内原水流量为25〇L • 1T1, 连续运行10小时,得到的最大膜通量为18L nf2 • h_1,平均膜通量为17.7L m_2 • h_1;产水电 导率保持在130〜200uS • cm—1左右,脱盐率高于99.6%。气源式热栗系统的使用可在夜晚兀 全替代电加热,经计算后的理论节能效率为60%。
[0072] 注意事项:
[0073]由于原水电导较高,当原水被浓缩至一定程度时(电导>200000uS/cm),易发生盐 析出结晶及产水量衰减等现象。
[0074]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种气源式热泵太阳能膜蒸馏复合系统,其特征在于,包括:碱液清洗箱(1)、酸液清 洗箱(5)、产水收集装置、膜蒸馏组件〗(28)、膜蒸馏组件n (1S)、气源式热栗系统和太阳能 集热系统; 所述膜蒸馏组件I (28)包括:热原水进口 I (51)、热原水出口 I (52)、冷原水出口 I (53)、 冷原水进口 I (54)和产水/水蒸气出口 I (55); 所述膜蒸馏组件n (is)包括:热原水进口 n (56)、热原水出口 n (57)、冷原水出口 n (59)、冷原水进口 n (58)和产水/水蒸气出口 n (60); 所述热原水出口 n (57)与热原水进口 I (51)相连;所述冷原水出口 n (59)与冷原水进 口 1(54)相连; 所述气源式热栗系统包括:冷凝器(49)、压缩机(43)、叶轮(44)、蒸发器(45)、膨胀阀 (46)、过滤器I (47)和储液罐(48); 所述蒸发器(45)吸收由叶轮(44)鼓风形成的流动热量,蒸发器(45)的出口与压缩机 (43)的进口相连,压缩机(43)的出口与冷凝器(49)的进口相连,冷凝器(49)的出口与储液 罐(48)的进口相连,储液罐(48)的出口通过过滤器I (47)和膨胀阀(46)与蒸发器(45)的进 口相连; 所述太阳能集热系统包括:水箱(12)、太阳能真空集热管(38)和换热盘管(42); 所述换热盘管(42)位于水箱(12)内,所述冷凝器(49)位于水箱(12)内;所述太阳能真 空集热管(38)的一端与换热盘管(4¾的进口相连,换热盘管(42)的出口与太阳能真空集热 管(38)的另一端相连; 所述热原水进口 n (56)分别与碱液清洗箱(1)和酸液清洗箱(5)的底部出口、清洗水入 口⑷和热风机(11)相连,所述热原水进口 n (56)还与水箱(12)的底部出水口相连; 所述热原水出口 I (52)分别与碱液清洗箱(1)和酸液清洗箱(5)的进口、水箱(12)的顶 部进水口相连,所述热原水出口 I (52)还与大气相连; 所述冷原水出口 I (53)与水箱(12)的顶部进水口相连,所述冷原水出口 I (53)还与大气 相连; 所述冷原水进口 n (58)与原水入口(22)相连;所述产水/水蒸气出口 I (55)与产水收集 装置的进口相连;所述产水/水蒸气出口 II (60)与产水收集装置的进口相连。
2.如权利要求1所述的气源式热栗太阳能膜蒸馈复合系统,其特征在于,所述太阳能真 空集热管(38)的一端通过温度表n (36)与换热盘管(42)的进口相连,所述换热盘管(42)的 出口依次通过隔膜栗I (39)、阀门X V (40)和温度表I (41)与太阳能真空集热管(38)的另一 端相连,所述太阳能真空集热管(38)呈(45)度角摆放。
3. 如权利要求1所述的气源式热泵太阳能膜蒸馈复合系统,其特征在于,所述换热盘管 (42)位于水箱(12)内的上部,所述冷凝器(49)位于水箱(12)内的下部,所述水箱(12)的侧 部下出水口处设有阀门I (50)。
4. 如权利要求1所述的气源式热栗太阳能膜蒸馏复合系统,其特征在于,所述热原水进 口 n (56)依次通过转子流量计(1乃、温度表m (16)和阀门m (1〇)与热风机(11)相连;所述 热原水进口 n (56)依次通过转子流量(17)、温度表m (16)、阀门IV⑼和隔膜泵IV⑻与碱 液清洗箱(1)和酸液清洗箱(5)的底部出口相连;所述热原水进口 n (56)依次通过转子流量 (17)、温度表in (16)、阀门IV⑼和隔膜泵IV⑻与清洗水入口⑷相连;所述热原水进口 n (56)依次通过转子流夏计(17)、温度表m (16)、过滤器n (15)、隔膜泵m (14)和阀门n (13) 与水箱(12)的底部出水口相连。
5.如权利要求4所述的气源式热泵太阳能膜蒸馏复合系统,其特征在于,所述碱液清洗 箱⑴的底部出口与隔膜泵IV⑻之间设有阀门VI (6);所述酸液清洗箱⑸的底部出口与隔 膜泵IV⑻之间设有阀门V⑺。
6.如权利要求1所述的气源式热栗太阳能膜蒸馏复合系统,其特征在于,所述热原水出 口 I (52)通过温度表V (29)和阀门M (3〇)与碱液清洗箱Q)和酸液清洗箱(5)的进口相连; 所述热原水出口 I (52)依次通过温度表V (29)、单向阀(31)、温度表VI (33)和阀门XIE (35) 与水箱(12)的顶部进水口相连;所述热原水出口 I (52)依次通过温度表V (29)、单向阀 (31)、温度表VI (33)和阀门XIV (34)与大气相连。
7.如权利要求6所述的气源式热泵太阳能膜蒸馏复合系统,其特征在于,所述碱液清洗 箱⑴的进口与阀门XH (30)之间设有阀门\1 (2),所述酸液清洗箱(5)的进口与阀门M (30) 之间设有阀门W (3)。
8. 如权利要求1所述的气源式热泵太阳能膜蒸馏复合系统,其特征在于,所述冷原水出 口 I (53)依次通过阀门XI (32)、温度表VI (33)和阀门X m (35)与水箱(12)的顶部进水口相 连;所述冷原水出口 I (53)依次通过阀门XI (32)、温度表VI (33)和阀门XIV (34)与大气相 连。
9. 如权利要求1所述的气源式热泵太阳能膜蒸馏复合系统,其特征在于,所述冷原水进 口 n (58)依次通过过滤器m (19)、阀门K (20)和隔膜泵n (21)与原水入口(22)相连。
10. 如权利要求1所述的气源式热泵太阳能膜蒸馏复合系统,其特征在于,所述产水收 集装置包括:循环水真空泵(2乃、气水分离器(25)和产水收集罐(23),所述气水分离器(25) 的进口通过温度表IV (26)分别与产水/水蒸气出口 I (55)和产水/水蒸气出口 n (6〇)相连; 所述气水分离器(25)的上端出口与循环水真空栗(27)的进口相连,所述气水分离器(25)的 下端出口通过阀门X (24)与产水收集罐(23)的进口相连。
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