專利名稱：一種用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于太陽能、蓄能裝置制造的技術領域，涉及一種結合了太陽能光伏/光熱技術、溶液熱再生技術和膜再生技術的用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置。
背景技術：
國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要中明確指出我國已進入快速城鎮(zhèn)化時期，實現(xiàn)城鎮(zhèn)化和城市協(xié)調發(fā)展，對科技提出迫切需求。因此應將“建筑節(jié)能與綠色建筑”作為優(yōu)先主題，重點研究開發(fā)建筑節(jié)能技術與設備和節(jié)能建材與綠色建材等?？諝獬凉袷侵评淇照{和環(huán)境熱濕控制的關鍵。許多生產工藝都必須在低濕環(huán)境中進行，傳統(tǒng)的處理方式為冷凍除濕和轉輪除濕。由于冷凍水溫度有限，冷凍除濕的除濕能力有限，且冷水機組降低出水溫度后其能耗也有所提高；轉輪除濕的除濕能力較強，但轉輪再生須要高品位的電能或蒸氣。溶液除濕方式介于兩者之間，其顯著特點是除濕過程不需要低溫冷源冷卻空氣，也不需要高品位的熱源進行再生。因此，溶液深度除濕技術在低濕環(huán)境領域應用潛力較大。對于溶液深度除濕系統(tǒng)，目前廣泛采用的溶液再生方式是熱能再生方式(TH)。再生過程中所需的熱能可以從溫度相對較低(100°c以下)的熱源獲得，因此這種再生方式可以使用可再生能源，例如太陽能、地熱能、工業(yè)余熱、廢熱等。太陽能是一種節(jié)能環(huán)保、具有顯著社會經濟效益的可再生能源，然而，太陽能溶液熱再生方式卻嚴重依賴于周圍環(huán)境的狀況，在高溫或高濕的氣候條件下，僅使用太陽能溶液熱再生方式對溶液進行再生后得到的除濕溶液將不能滿足深度除濕的需求。另一方面，太陽能是一種間歇、不連續(xù)的可再生能源，使用太陽能溶液熱再生方式將不足以滿足制冷空調和環(huán)境熱濕控制的穩(wěn)定需求。因此，為了保證太陽能溶液深度除濕系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，有必要尋找一種新的溶液再生流程。
實用新型內容技術問題:本實用新型提供一種可提高太陽能光伏電池發(fā)電效率、降低能耗、提高除濕溶液再生效果的用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置。技術方案:本實用新型的一種用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置，包括第一溶液槽、熱交換器、太陽能光伏電池、溶液預處理器、膜再生器、第二溶液槽、第三溶液槽、蓄電池、第一防腐溶液泵、第二防腐溶液泵和調節(jié)閥，所述熱交換器中設置有溶液盤管，所述太陽能光伏電池上設置有冷卻盤管，所述溶液預處理器設置有噴頭、填料和風機，所述膜再生器設置有淡化室、再生室、陰極室、陽極室、負電極、正電極、陽離子交換膜和陰離子交換膜，膜再生器的正負極與蓄電池的正負極連接；所述第一溶液槽的輸出接口與淡化室的輸出接口匯合后與溶液盤管的輸入接口連接，所述溶液盤管的輸出接口與溶液預處理器的輸入接口連接，所述溶液預處理器的輸出接口通過第一防腐溶液泵同時與淡化室和再生室的輸入接口連接，其中溶液預處理器的輸出接口與淡化室的輸入接口之間通過調節(jié)閥連接，所述再生室的輸出接口與第二溶液槽的輸入接口連接，所述第三溶液槽的輸出接口通過第二防腐溶液泵與陰極室的輸入接口連接，陰極室的輸出接口與陽極室的輸入接口連接，陽極室的輸出接口與第三溶液槽的輸入接口連接，所述熱交換器的輸出接口與冷卻盤管的輸入接口連接，冷卻盤管的輸出接口與熱交換器的輸入接口連接。所述溶液預處理器的噴頭位于溶液預處理器的頂部；所述填料設置在溶液預處理器內部；所述風機位于溶液預處理器的側壁上。本實用新型裝置的工作流程包括冷卻水流程、溶液流程I和溶液流程II。冷卻水流程包括冷卻盤管和熱交換器,冷卻水在密度差的作用下從熱交換器流入冷卻盤管與太陽能光伏電池表面進行換熱(升溫)，換熱(升溫)后的冷卻水在密度差的作用下從冷卻盤管流入熱交換器，從而形成一個閉式循環(huán)。太陽能光伏電池工作時產生的電流引入蓄電池中進行存儲，蓄電池中存儲的電能用以對膜再生器進行驅動。在膜再生器中，在正電極和負電極之間設置有n+1個陽離子交換膜和η個陰離子交換膜，其中η為自然數，陽離子交換膜和陰離子交換膜交替排列并與正電極和負電極平行設置，將膜再生器分割為依次間隔的淡化室、再生室，以及位于負電極旁邊的陰極室和位于正電極旁邊的陽極室。在電場作用下，膜再生器中的陰陽離子分別向陽極(正電極)和陰極(負電極)進行遷移。在遷移過程中，陰陽離子分別通過陰離子交換膜和陽離子交換膜，并分別被陽離子交換膜和陰離子交換膜阻止遷移。這個過程造成再生室中溶液的濃度有所提高，而淡化室中溶液的濃度有所降低。溶液流程I包括第一溶液槽、溶液盤管、溶液預處理器、第一防腐溶液泵、膜再生器、第二溶液槽，來自第一溶液槽的除濕溶液與來自淡化室的溶液混合后進入溶液盤管，溶液盤管中的除濕溶液與熱交換器中的冷卻水進行換熱(升溫)后進入溶液預處理器，溶液預處理器中的溶液通過噴頭均勻的噴淋在填料上，并與通過風機加壓進入溶液預處理器的空氣進行接觸(傳熱傳質，即初步再生)，初步再生后的溶液在第一防腐溶液泵的加壓作用下通過調節(jié)閥分配流量后分成 兩路分別進入膜再生器的淡化室和再生室，再生室中再生后的溶液流入第二溶液槽用以提供溶液深度除濕系統(tǒng)使用，而淡化室中的溶液與來自第一溶液槽的溶液混合后進入溶液盤管，從而形成一個閉式循環(huán)。溶液流程II包括第三溶液槽、第二防腐溶液泵、膜再生器，第三溶液槽中的溶液在第二防腐溶液泵的加壓作用下流入膜再生器的陰極室，之后陰極室中的溶液流入膜再生器的陽極室，最終陽極室中的溶液流入第三溶液槽，形成一個閉式循環(huán)。有益效果:本實用新型和現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:1、利用冷卻水對太陽能光伏電池表面進行冷卻，太陽能光伏電池表面溫度的降低可以提聞太陽能光伏電池的發(fā)電效率；2、利用太陽能光伏電池運行時散發(fā)的熱量對需要再生的除濕溶液進行加熱，除濕溶液溫度的升高可以提高溶液預處理器的再生效率；同時，溶液溫度的升高可以提高膜再生器中溶液的電導率，并降低膜再生器中溶液滯流層的電阻，在相同運行電流的情況下可以降低膜再生器的運行電壓，從而降低膜再生器的能耗；3、利用溶液預處理器對溶液進行初步再生，可以提高進入膜再生器的溶液濃度，而溶液離子的遷移量是由運行電流大小所決定的，因此在相同大小電流的運行工況下進入膜再生器的溶液濃度的提高可以提高除濕溶液再生的效果，使得再生后的除濕溶液能夠滿足深度除濕的需求；4、當再生室溶液與淡化室溶液的濃度相差較大時，再生室中溶液的一部分陰陽離子會在較大的濃度差作用下流入淡化室，造成再生效率的降低，本實用新型裝置利用溶液預處理器出口的溶液同時供應膜再生器的再生室和淡化室，最大程度的降低了兩者的濃度差，從而提高了膜再生器的再生效率。

圖1是本實用新型的一種用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置的結構示意圖。其中有:第一溶液槽1、熱交換器2、溶液盤管21、太陽能光伏電池3、冷卻盤管31、溶液預處理器4、噴頭41、填料42、風機43、膜再生器5、淡化室51、再生室52、陰極室53、陽極室54、負電極55、正電極56、第二溶液槽6、第三溶液槽7、蓄電池8、第一防腐溶液泵9、第二防腐溶液泵10、調節(jié)閥U、陽離子交換膜12、陰離子交換膜13。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的技術方案作進一步的描述。如附圖1所示，本實用新型的一種用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置，包括第一溶液槽1、熱交換器2、太陽能光伏電池3、溶液預處理器4、膜再生器5、第二溶液槽6、第三溶液槽7、蓄電池
8、第一防腐溶液泵9、第二防腐溶液泵10和調節(jié)閥11，熱交換器2中設置有溶液盤管21，太陽能光伏電池3上設置有冷卻盤管31，溶液預處理器4中設置有噴頭41、填料42和風機43，溶液預處理器4的噴頭41位 于溶液預處理器4的頂部；填料42設置在溶液預處理器4內部；風機43位于溶液預處理器4的側壁上。膜再生器5中設置有淡化室51、再生室52、陰極室53、陽極室54、負電極55、正電極56、陽離子交換膜12和陰離子交換膜13。太陽能光伏電池3工作時產生的電流引入蓄電池8中進行存儲，蓄電池8中存儲的電能用以對膜再生器5進行驅動。蓄電池8的正極接線與膜再生器5的正電極56相連，蓄電池8的負極接線與膜再生器5的負電極55相連。在膜再生器5中，在正電極56和負電極55之間設置有n+1個陽離子交換膜12和η個陰離子交換膜13，其中η為自然數，陽離子交換膜12和陰離子交換膜13交替排列并與正電極56和負電極55平行設置，將膜再生器5分割為淡化室51、再生室52、陰極室53和陽極室54。在電場作用下，膜再生器5中的陰陽離子分別向正電極56和負電極55進行遷移。在遷移過程中，陰陽離子分別通過陰離子交換膜13和陽離子交換膜12，并分別被陽離子交換膜12和陰離子交換膜13阻止遷移。這個過程造成再生室52中溶液的濃度有所提高,而淡化室51中溶液的濃度有所降低。冷卻水流程具體連接方式為:冷卻盤管31緊貼于太陽能光伏電池3表面，冷卻盤管31中流動的流體(本實用新型中為冷卻水)吸收太陽能光伏電池3表面的熱量以對太陽能光伏電池3進行冷卻，同時流體自身溫度得以提升。另一方面，熱交換器2中來自冷卻盤管31的高溫流體對溶液盤管21中流動的溶液進行加熱，使得自身溫度得以降低。溶液流程I具體連接方式為:來自第一溶液槽I的除濕溶液與來自淡化室51的溶液混合后進入溶液盤管21,溶液盤管21中的除濕溶液與熱交換器2中的冷卻水進行換熱(升溫)后進入溶液預處理器4，溶液預處理器4中的溶液通過噴頭41均勻的噴淋在填料42上，并與通過風機43加壓進入溶液預處理器4的空氣進行接觸(傳熱傳質，即初步再生)，初步再生后的溶液在第一防腐溶液泵9的加壓作用下通過調節(jié)閥11分配流量后分成兩路分別進入膜再生器5的淡化室51和再生室52，再生室52中再生后的溶液流入第二溶液槽6用以提供溶液深度除濕系統(tǒng)使用，而淡化室51中的溶液與來自第一溶液槽I的溶液混合后進入溶液盤管21，從而形成一個閉式循環(huán)。溶液流程II具體連接方式為:第三溶液槽7中的溶液在第二防腐溶液泵10的加壓作用下流入膜再生器5的陰極室53，之后陰極室53中的溶液流入膜再生器5的陽極室54，最終陽極室54中的溶液流·入第三溶液槽7，形成一個閉式循環(huán)。
權利要求1.一種用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置，其特征在于，該裝置包括第一溶液槽(I)、熱交換器(2)、太陽能光伏電池(3)、溶液預處理器(4)、膜再生器(5)、第二溶液槽(6)、第三溶液槽(7)、蓄電池(8)、第一防腐溶液泵(9)、第二防腐溶液泵(10)和調節(jié)閥(11)，所述熱交換器(2 )中設置有溶液盤管(21 )，所述太陽能光伏電池(3 )上設置有冷卻盤管(31)，所述溶液預處理器(4)中設置有噴頭(41)、填料(42)和風機(43)，所述膜再生器(5)中設置有淡化室(51)、再生室(52)、陰極室(53)、陽極室(54)、負電極(55)、正電極(56)、陽離子交換膜(12)和陰離子交換膜(13); 所述第一溶液槽(I)的輸出接口與淡化室(51)的輸出接口匯合后與溶液盤管(21)的輸入接口連接，溶液盤管(21)的輸出接口與所述溶液預處理器(4)的輸入接口連接，溶液預處理器(4)的輸出接口通過第一防腐溶液泵(9)同時與淡化室(51)和再生室(52)的輸入接口連接，再生室(52)的輸出接口與所述第二溶液槽(6)的輸入接口連接，所述第三溶液槽(7 )的輸出接口通過第二防腐溶液泵(10 )與陰極室(53 )的輸入接口連接，陰極室(53 )的輸出接口與陽極室(54)的輸入接口連接，陽極室(54)的輸出接口與第三溶液槽(7)的輸入接口連接，熱交換器(2)的輸出接口與冷卻盤管(21)的輸入接口連接，冷卻盤管(21)的輸出接口與熱交換器(2)的輸入接口連接。
2.根據權利要求1所述的一種用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置，其特征在于:所述溶液預處理器(4)的輸出接口與淡化室(51)的輸入接口之間通過調節(jié)閥(11)連接。
3.根據權利要求1所述的一種用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置，其特征在于:所述太陽能光伏電池(3 )的電流輸出端與所述蓄電池(8 )的電流輸入端連接，蓄電池(8 )的電流輸出端與所述膜再生器(5)的正負極連接。
4.根據權利要求1所述的一種用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置，其特征在于:所述溶液預處理器(4)的噴頭(41)位于溶液預處理器(4)的頂部；所述填料(42)設置在溶液預處理器(4)內部；所述風機(43)位于溶液預處理器(4)的側壁上。
5.根據權利要求1所述的一種用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置，其特征在于:在膜再生器(5)中，在正電極(56)和負電極(55)之間設置有n+1個陽離子交換膜(12)和η個陰離子交換膜(13)，其中η為自然數，陽離子交換膜(12)和陰離子交換膜(13)交替排列并與正電極(56)和負電極(55)平行設置，將膜再生器(5)分割為依次間隔的淡化室(51)、再生室(52),以及位于負電極(55)旁邊的陰極室(53)和位于正電極(56)旁邊的陽極室(54)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于溶液深度除濕系統(tǒng)的溶液再生裝置，包括第一溶液槽、第二溶液槽和第三溶液槽，第一溶液槽的輸出接口與溶液盤管的輸入接口連接，溶液盤管的輸出接口與溶液預處理器的輸入接口連接，溶液預處理器的輸出接口同時與淡化室和再生室的輸入接口連接，再生室的輸出接口與第二溶液槽的輸入接口連接，第三溶液槽的輸出接口與陰極室的輸入接口連接，陰極室的輸出接口與陽極室的輸入接口連接，陽極室的輸出接口與第三溶液槽的輸入接口連接，熱交換器的輸出接口與冷卻盤管的輸入接口連接，冷卻盤管的輸出接口與熱交換器的輸入接口連接。該裝置提高了膜再生器的再生效果和太陽能溶液深度除濕系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，緩解了電力負荷峰谷差。
文檔編號B01D53/26GK203090721SQ20122068657
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者程清, 張小松 申請人:東南大學常州研究院