一种太阳能加余热平板式膜蒸馏及热回收系统及运行模式
技术领域
本发明涉及海水淡化
技术领域
，特别是涉及一种太阳能加余热平板式膜蒸馏及热回收系统及运行模式。背景技术
膜蒸馏是一种以低品位热能驱动的海水淡化技术。其工作原理为：疏水膜温度较高一侧的热海水蒸发产生的水蒸气在蒸汽压差的驱动下透过膜的微孔扩散至温度较低的另一侧，而其他液体因膜的疏水性无法进入微孔从而实现分离。由于膜蒸馏所需的热能品位低且疏水膜的截留率高，其在海水淡化处理领域具有巨大的发展潜力。
目前，常见的膜蒸馏类型主要包括气隙式膜蒸馏、直接接触式膜蒸馏以及渗透液隙式膜蒸馏等。其中，气隙式平板膜蒸馏的冷侧膜面与冷凝液之间存在空气层(即气隙)，蒸汽通过膜孔后经气隙到达冷却壁面与冷却水换热从而冷凝。由于气隙的热阻较大，热侧通过膜传导至冷侧的热量减少，能源利用效率提高。但由于气隙的存在，蒸汽扩散阻力增加，导致产水速率降低。另外，蒸汽在冷却壁面上冷凝后堆积形成的液膜(或液滴)在增大了水蒸气与冷却壁面之间热阻的同时也减小了水蒸气冷凝的面积，使蒸汽冷凝速率降低，影响产水效率。同时，液膜厚度达到一定程度时会与疏水膜发生接触而形成热桥，造成漏热量增大。
直接接触式膜蒸馏的蒸汽通过膜后直接与冷却水混合冷凝，冷凝效率较气隙式膜蒸馏的高，因此其产水速率更快。但由于冷却水与膜直接接触，其漏热较为显著、热损失较大，能源利用效率低。
渗透液隙式膜蒸馏可以认为是直接接触式膜蒸馏与气隙式膜蒸馏的折衷方式。其结构与气隙式膜蒸馏类似，但间隙层内充满的是渗透液(水蒸气冷凝液)，由于蒸汽通过膜后直接与渗透液混合冷凝，无需进一步穿过气隙在冷却壁面冷凝，降低了过程的传质阻力且增大了水蒸气的凝结面积，其产水速率高于气隙式但低于直接接触式的。另外，由于冷却水不与膜直接接触，漏热缺陷得到改善，其热效率高于直接接触式膜蒸馏，但低于气隙式膜蒸馏。
上述三种膜蒸馏类型的适用范围有所不同，如直接接触式膜蒸馏适用于热源温度较低的工况以提高产水速率，而气隙式膜蒸馏适用于热源温度较高的工况以减少漏热。由于膜蒸馏所采用太阳能和余热等温度和负荷不稳定的低品位热能，现有单一的膜蒸馏方式难以适应不同工况。
发明内容
针对以上所述现有技术存在液膜堆积和热桥漏热等问题的不足，本发明的目的是提供一种太阳能加余热平板式膜蒸馏及热回收系统。
本发明另一目的是提供所述太阳能加余热平板式膜蒸馏及热回收系统的运行模式。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种太阳能加余热平板式膜蒸馏及其热回收系统，其包括膜蒸馏装置、加热模块和热回收模块，所述膜蒸馏装置的热海水流道3与第三换热器133连接；所述加热模块与所述第三换热器133连接换热；所述热回收模块包括回热器132、第二三向控制阀122和第三三向控制阀123，所述膜蒸馏装置的冷海水流道5与第二三向控制阀122连接分流有第三支流S3，所述第三支流S3与回热器132连接，所述回热器132通过第六支流S6经过第三三向控制阀123与所述第三换热器133连接，所述第三换热器133与所述膜蒸馏装置的热海水流道3连接；所述热海水流道3出口与所述回热器132连接，所述回热器132通过第五支流S5与经过所述第三三向控制阀123的第六支流S6汇合后与所述第三换热器133连接。所述热回收模块以回热器132为媒介，通过第二三向控制阀122和第三三向控制阀123，以控制物流流量，达到根据不同热源条件下调节系统余热(热海水流道出口物流的废热)回收利用的效果。
冷海水蓄水池9经过第一泵111与第一三向控制阀121连接，所述第一三向控制阀121分流成第一支流S1和第二支流S2，所述第一支流S1与第一换热器131连接，所述第二支流S2与所述膜蒸馏装置的冷海水流道5进口连接，所述第三三向控制阀123分流出第七支流S7直接排出系统；淡水蓄水池10通过第三泵113获得动力后与所述第一换热器131连接，所述第一换热器131通过第四控制阀104与膜蒸馏装置的间隙层4连接；所述淡水蓄水池10设置第八支流S8通过第三控制阀103与所述膜蒸馏装置的间隙层4连接；所述膜蒸馏装置的间隙层4通过第一控制阀101和第二泵112与所述淡水蓄水池10连接，用于收集淡水。
所述加热模块包括太阳能加热装置、热源和蓄热池143；太阳能加热模块和热源分别与所述蓄热池143通过循环换热管路连接，所述蓄热池143与第三换热器133通过循环管路连接。
所述太阳能加热装置包括太阳能集热管141和第二换热器142，所述太阳能集热管141与第一循环工质管路S10连接，所述第一循环工质管路S10与第二换热器142连接，所述第二换热器142与蓄热池143之间设置第二循环工质管路S9连接形成循环换热管路。
热源144通过循环换热管路与所述蓄热池143连接进行换热。
所述膜蒸馏装置包疏水性微孔膜1、冷凝板片2、热海水流道3、间隙层4、冷海水流道5、淡水分流管道8，所述间隙层4在所述疏水性微孔膜1和所述冷凝板片2之间，所述热海水流道3位于疏水性微孔膜1相对于所述冷凝板片2的另一侧，所述冷海水流道5位于所述冷凝板片2相对于疏水性微孔膜1的另一侧，且所述间隙层4与所述冷凝板片2接触。
所述冷凝板片2上设置分流孔6，所述分流孔6与所述淡水分流管道8连接，所述间隙层4发下排液孔通过第一控制阀101与淡水蓄水池10连接；所述淡水分流管道8的出口通过第二控制阀102与第一控制阀101出口汇聚通过第二泵112与淡水蓄水池10连接。
所述冷凝板片2外表面设置有波纹7。
所述膜蒸馏装置为组合膜蒸馏装置。
所述组合膜蒸馏装置包括顶层膜蒸馏单元、中间膜蒸馏单元和底层膜蒸馏单元，所述顶层膜蒸馏单元包括疏水性微孔膜、冷凝板片、热海水流道、顶层间隙层14、冷海水流道和淡水分流管道，所述顶层间隙层14在所述疏水性微孔膜和所述冷凝板片之间，所述热海水流道位于疏水性微孔膜相对于所述冷凝板片的另一侧，所述冷海水流道位于所述冷凝板片相对于疏水性微孔膜的另一侧，且所述顶层间隙层与所述冷凝板片接触。所述冷凝板片上设置分流孔6，所述分流孔6与所述淡水分流管道8连接，所述淡水分流管道8通过第五控制阀105和第二泵112与所述淡水蓄水池10连接。所述顶部间隙层的下排液孔与中部间隙层连通。所述中层膜蒸馏单元包括疏水性微孔膜、冷凝板片、热海水流道、中层间隙层、和冷海水流道，所述中层间隙层在所述疏水性微孔膜和所述冷凝板片之间，所述热海水流道位于疏水性微孔膜相对于所述冷凝板片的另一侧，所述冷海水流道位于所述冷凝板片相对于疏水性微孔膜的另一侧。中部间隙层设置中部间隙层排液孔，所述中部间隙层排液孔与蓄水池10连接；所述底层膜蒸馏单元包括疏水性微孔膜、冷凝板片、热海水流道、底层间隙层和冷海水流道，所述底层间隙层在所述疏水性微孔膜和所述冷凝板片之间，所述热海水流道位于疏水性微孔膜相对于所述冷凝板片的另一侧，所述冷海水流道位于所述冷凝板片相对于疏水性微孔膜的另一侧。所述淡水蓄水池10与第一换热器131连接，所述第一换热器131经过第三泵113和第六控制阀106与底部间隙层连接；所述底部间隙层通过第七控制阀107与所述淡水蓄水池10进口连接。在所述底部间隙层下设置底部间隙层下排液孔，所述底部间隙层下排液孔通过第八控制阀108与淡水蓄水池10连接。
所述组合膜蒸馏装置包括疏水性微孔膜1和冷凝板片2，所述疏水性微孔膜1的一侧形成热海水流道3，所述疏水性微孔膜1与冷凝板片2之间为间隙层4，所述冷凝板片2相对于与间隙层4的另一侧形成冷海水流道5；所述间隙层4内设置两个隔板自上而下间隔为顶部间隙层14、中部间隙层15和底部间隙层16，所述顶部间隙层14与中部间隙层15之间的隔板上设置顶部间隙层下排液孔26相通，所述顶部间隙层14上设置顶部间隙层上排液孔28，所述中部间隙层15上设置中部间隙层排液孔29，所述底部间隙层16设置底部间隙层上排液孔30。
所述热海水流道3的上端设置热海水流道进口21；在所述热海水流道3的下端设置热海水流道出口22；所述冷海水流道5由上至下依次设置有冷海水流道出口24、淡水分流管道出口25和冷海水流道进口23和所述淡水分流管道出口25，所述冷凝板片2在顶部间隙层14上设置两个分流孔6，所述分流孔6与淡水分流管道8连接，所述淡水分流管道8与淡水分流管道出口25连接。
一种太阳能加余热平板式膜蒸馏及其热回收系统的运行模式，基于太阳能加余热平板式膜蒸馏及其热回收系统结构，其包括三种不同运行方式分别为：应对日照充足和高温余热工况下的运行；应对日照较少和中温余热工况下的运行，应对阴天或夜晚和低温余热工况下的运行。
所述太阳能加余热平板式膜蒸馏及其热回收系统的运行模式，当热源温度高于70℃时，第三三向控制阀123的下出口流量比例为0.6-0.9，第一三向控制阀121的右出口流量比例为1，同时第二三向控制阀122的左出口流量比例为0.1-0.4；当环境温度低于70℃但高于50℃时，第三三向控制阀123的下出口流量比例为0.3-0.6，第一三向控制阀121的右出口流量比例为1，同时第二三向控制阀122的左出口流量比例为0.4-0.7；当环境温度低于50℃时，第三三向控制阀123的下出口流量比例为0.1-0.3，第一三向控制阀121的右出口流量比例为0.7-0.9，同时第二三向控制阀122的左出口流量比例为1。
所述太阳能加余热平板式膜蒸馏及其热回收系统的运行模式，基于组合式膜蒸馏装置的结构当热源温度高于70℃时，第三三向控制阀123的右出口流量比例为0.6-0.9，第一三向控制阀121的上出口流量比例为0.6-0.8，同时第二三向控制阀122的下出口流量比例为0.2-0.5；当环境温度低于70℃但高于50℃时，第三三向控制阀123的右出口流量比例为0.3-0.6，第一三向控制阀121的上出口流量比例为0.8-1，同时第二三向控制阀122的下出口流量比例为0.5-0.7；当环境温度低于50℃时，第三三向控制阀123的右出口流量比例为0.1-0.3，第一三向控制阀121的右出口流量比例为0.7-0.9，同时第二三向控制阀122的下出口流量比例为1。
本发明采用多级分流冷却板片构造以减少液膜的堆积和热桥的形成；针对单一膜蒸馏方式难以适应以太阳能和余热为热源的变工况问题，采用多工作模式膜蒸馏模块技术方案使其可从气隙式、直接接触式、渗透液隙式间相互转换；结合气隙式膜蒸馏多级分流冷却板片构造，以及强化直接接触式膜蒸馏过程蒸汽冷凝的需求；基于集成膜蒸馏模块，采用适用于多工况多模式膜蒸馏的流程，可通过简单的控制阀调节使流程适应所需工况；采用组合式膜蒸馏模块，可根据热源实际情况进行优选膜蒸馏组合；采用多工作模式膜蒸馏和组合式膜蒸馏热回收的构造，可以达到降低系统火用损耗，提高装置经济性的目标。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)改进了传统的气隙式膜蒸馏装置，在冷凝板片上添加分流孔，并与产品水出水管道连接，通过中途排出冷凝液，实现降低液膜厚度，提高冷凝效率以及防止热桥效应的作用；
(2)单一的气隙式膜蒸馏、直接接触式膜蒸馏或渗透液隙式膜蒸馏都有着其局限性，通过集成气隙式膜蒸馏、直接接触式膜蒸馏和渗透液隙式膜蒸馏，充分利用各种膜蒸馏的优点，提出多模式膜蒸馏模块；
(3)采用波纹结构替代平板结构，波纹结构一方面可在气隙式工作模式下的分流过程起引流作用、强化排液效果，另一方面可在直接接触式和渗透液隙式工作模式下增加冷却水扰动，提高蒸汽冷凝效果和产水速率；
(4)将太阳能加余热热源与多模式膜蒸馏系统进行耦合，由于太阳能和余热热源温度随时间变化的特点，本系统可根据不同时间段中热源温度不同而进行调节，当热源温度较高时，可通过调节控制阀采用气隙式膜蒸馏或渗透液隙式膜蒸馏进行海水淡化过程，当热源温度较低时，可采用直接接触式膜蒸馏进行海水淡化过程，而当夜间时间段时，采用备用热源对海水进行加热；
(5)根据三种膜蒸馏分别适用于不同热源温度条件的特点，设计了组合式膜蒸馏模块，通过调节控制阀可对组合式膜蒸馏模块的结构进行排列组合，因此，可根据热源实际情况进行优选组合；
(6)通过集成多模式膜蒸馏与热回收方法，设计一体化的多模式膜蒸馏热回收系统，可以有效地利用膜蒸馏过程中相变汽化潜热和固热传导的热量，提高能源利用效率。
附图说明
图1是本发明实施例1的系统示意图；
图2是本发明实施例2的系统示意图；
图3是组合式膜蒸馏装置立体结构图；
图4是实施例2中的冷凝板片结构示意图；
图5是实施例1中的冷凝板片结构示意图；
图6是不同进料温度下分流板气隙式膜蒸馏与传统气隙式膜蒸馏的产水速率对比图。
图7是本发明实施例1的调控流程图；
图8是本发明实施例2的调控流程图；
其中，1为疏水性微孔膜、2为冷凝板片、3为热海水流道、4为间隙层、5为冷海水流道、8为淡水分流管道、9为冷海水蓄水池、10为淡水蓄水池、101为第一控制阀、102为第二控制阀、103为第三控制阀、104为第四控制阀、111为第一泵、112为第二泵、113为第三泵、121为第一三向控制阀、122为第二三向控制阀、123为第三三向控制阀、131为第一换热器、133为第三换热器、142为第四换热器、132为回热器、141为太阳能集热管、143为蓄热池、144为热源(备用热源或者余热热源)、m1为组合式膜蒸馏装置、14为顶部间隙层、15为中部间隙层、16为底部间隙层、105为第五控制阀、106为第六控制阀、107为第七控制阀、108为第八控制阀、109为第九控制阀、21为热海水流道进口、22为热海水流道出口、23为冷海水流道进口、24为冷海水流道出口、25为淡水分流管道出口、26为顶部间隙层下排液孔、27为底部间隙层下排液孔、28为顶部间隙层上排液孔、29为中部间隙层排液孔、30为底部间隙层上排液孔、6为分流孔、7为波纹。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为更好说明本实施例，附图某些部件会省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”，“下”，“左”，“右”等指示的方位或位置关系为基于附图装置所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
一种太阳能加余热平板式膜蒸馏及其热回收系统，如图1所示，其包括膜蒸馏装置、加热模块和热回收机构，所述膜蒸馏装置的热海水流道3与第三换热器133连接；所述加热模块与所述第三换热器133连接换热；所述热回收模块包括回热器132、第二三向控制阀122和第三三向控制阀123，所述膜蒸馏装置的冷海水流道5出口与第二三向控制阀122连接分流成第三支流S3和第四支流S4，第四支流S4直接排出系统，所述第三支流S3与回热器132连接，所述回热器132通过第六支流S6经过第三三向控制阀123与所述第三换热器133连接，所述第三换热器133与所述膜蒸馏装置的热海水流道3连接。所述第三三向控制阀123分流出第七支流S7直接排出系统。所述热海水流道3出口与所述回热器132连接，所述回热器132通过第五支流S5与经过所述第三三向控制阀123的第六支流S6汇合后与所述第三换热器133连接。所述热回收模块以回热器132为媒介，通过第二三向控制阀122和第三三向控制阀123，以控制物流流量，达到根据不同热源条件下调节系统余热(热海水流道出口物流的废热)回收利用的效果。冷海水蓄水池9经过第一泵111与第一三向控制阀121连接，所述第一三向控制阀121分流成第一支流S1和第二支流S2，所述第一支流S1与第一换热器131连接，所述第二支流S2与所述膜蒸馏装置的冷海水流道5进口连接，所述第三三向控制阀123分流出第七支流S7直接排出系统；淡水蓄水池10通过第三泵113获得动力后与所述第一换热器131连接，所述第一换热器131通过第四控制阀104与膜蒸馏装置的间隙层4连接；所述淡水蓄水池10设置第八支流S8通过第三控制阀103与所述膜蒸馏装置的间隙层4连接；所述膜蒸馏装置的间隙层4通过第一控制阀101和第二泵112与所述淡水蓄水池10连接，用于收集淡水。
所述加热模块包括太阳能加热装置、热源和蓄热池143；太阳能加热模块和热源分别与所述蓄热池143通过循环换热管路连接，所述蓄热池143与第三换热器133通过循环管路连接。所述太阳能加热装置包括太阳能集热管141和第二换热器142，所述太阳能集热管141与第一循环工质管路S10连接，所述第一循环工质管路S10与第二换热器142连接，所述第二换热器142与蓄热池143之间设置第二循环工质管路S9连接形成循环换热管路。第一循环工质管路S10内的第一循环工质在太阳能集热管141中吸收太阳直射热量，然后进入第二换热器142中进行换热过程，第二循环工质管路S9中的第二循环工质在第二换热器142中吸收第一循环工质放出的热量后进入蓄热池143中，然后与第三换热器133中对第五支流S5进行放热，预热海水，再依次经过蓄热池143和第二换热器142，形成循环换热流程。热源144通过循环换热管路与所述蓄热池143连接进行换热。
所述膜蒸馏装置包疏水性微孔膜1、冷凝板片2、热海水流道3、间隙层4、冷海水流道5、淡水分流管道8，所述间隙层4在所述疏水性微孔膜1和所述冷凝板片2之间，所述热海水流道3位于疏水性微孔膜1相对于所述冷凝板片2的另一侧，所述冷海水流道5位于所述冷凝板片2相对于疏水性微孔膜1的另一侧，且所述间隙层4与所述冷凝板片2接触。所述冷凝板片2上设置分流孔6，所述分流孔6与所述淡水分流管道8连接，所述间隙层4下排液孔和所述淡水分流管道8通过第二控制阀102汇聚后与淡水蓄水池10连接。如图5所示，所述冷凝板片2外表面设置有波纹7。
实施例2
一种太阳能加余热平板式膜蒸馏及其热回收系统，如图2所示，在实施例1系统架构的基础上。所述膜蒸馏装置为组合膜蒸馏装置。所述组合膜蒸馏装置包括顶层膜蒸馏单元14、中间膜蒸馏单元15和底层膜蒸馏单元16，所述顶层膜蒸馏单元14包括疏水性微孔膜1、冷凝板片2、热海水流道3、顶层间隙层、冷海水流道5和淡水分流管道8，所述顶层间隙层在所述疏水性微孔膜1和所述冷凝板片2之间，所述热海水流3道位于疏水性微孔膜1相对于所述冷凝板片2的另一侧，所述冷海水流道5位于所述冷凝板片2相对于疏水性微孔膜1的另一侧，且所述顶层间隙层与所述冷凝板片2接触。所述冷凝板片2上设置分流孔6，所述分流孔6与所述淡水分流管道8连接，所述淡水分流管道8通过第五控制阀105和第二泵112与所述淡水蓄水池10连接。所述顶部间隙层下排液孔与中部间隙层151连通。
所述中层膜蒸馏单元15包括疏水性微孔膜1、冷凝板片2、热海水流道3、中层间隙层和冷海水流道5，所述中层间隙层在所述疏水性微孔膜1和所述冷凝板片2之间，所述热海水流道3位于疏水性微孔膜1相对于所述冷凝板片2的另一侧，所述冷海水流道5位于所述冷凝板片2相对于疏水性微孔膜1的另一侧。中部间隙层设置中部间隙层排液孔，所述中部间隙层排液孔与蓄水池10连接；
所述底层膜蒸馏单元16包括疏水性微孔膜1、冷凝板片2、热海水流道3、底层间隙层和冷海水流道5，所述底层间隙层在所述疏水性微孔膜1和所述冷凝板片2之间，所述热海水流道3位于疏水性微孔膜1相对于所述冷凝板片2的另一侧，所述冷海水流道5位于所述冷凝板片2相对于疏水性微孔膜1的另一侧。所述淡水蓄水池10与第一换热器131连接，所述第一换热器131经过第三泵113和第六控制阀106与底部间隙层连接；所述底部间隙层通过第七控制阀107与所述淡水蓄水池10连接。在所述底部间隙层下设置底部间隙层下排液孔，所述底部间隙层下排液孔通过第八控制阀108与淡水蓄水池10连接。
如图3和图4所示，所述组合膜蒸馏装置包括疏水性微孔膜1和冷凝板片2，所述疏水性微孔膜1的一侧形成热海水流道3，所述疏水性微孔膜1与冷凝板片2之间为间隙层4，所述冷凝板片2相对于与间隙层4的另一侧形成冷海水流道5；所述间隙层4内设置两个隔板自上而下间隔为顶部间隙层14、中部间隙层15和底部间隙层16，所述顶部间隙层14与中部间隙层15之间的隔板上设置顶部间隙层下排液孔26相通，所述顶部间隙层14上设置顶部间隙层上排液孔28，所述中部间隙层15上设置中部间隙层排液孔29，所述底部间隙层16设置底部间隙层上排液孔30。
所述疏水性微孔膜1和所述冷凝板片2设置在箱体内形成上述构造，在所述热海水流道3的上端设置热海水流道进口21；在所述热海水流道3的下端设置热海水流道出口22。所述冷海水流道5由上至下依次设置有冷海水流道出口24、淡水分流管道出口25和冷海水流道进口23。所述冷凝板片2在顶部间隙层14上设置两个分流孔6，所述分流孔6与淡水分流管道8连接，所述淡水分流管道8与淡水分流管道出口25连接。
如图4所示，所述冷凝板片2外表面设置有波纹7。
对于膜蒸馏装置，为验证分流板片对气隙式膜蒸馏装置的优化效果，采用GAMS(General Algebraic Modeling System)软件对带分流效果的气隙式膜蒸馏装置进行模拟计算，将计算结果(装置的性能参数，包括能量利用效率，产水速率)与传统的气隙式膜蒸馏装置进行对比。
膜蒸馏过程中的质量传递和热量传递过程较为复杂，为简化模型，在膜蒸馏数学模型构建时做出以下假设：(1)膜的厚度、弯曲度、孔隙度和孔径等性质不变，膜的截留率为100％；(2)膜上的总压差为零，即没有粘性流动的传质；(3)膜蒸馏装置与外界环境接触的边界为绝热层；(4)由于海水的盐浓度低，将其比热容、粘度等物性取值于纯水相同。所采用的膜参数如表1-1所示，计算结果如表1-2所示，不同进料温度下分流板气隙式膜蒸馏与传统气隙式膜蒸馏的产水速率对比如图6所示。
表1-1
表1-2
从表1-2中的膜蒸馏数学模型模拟计算结果可以看出，带分流孔的冷凝板片2对气隙式膜蒸馏的优化效果主要体现在提高产水速率，在进料温度为40～90℃的温度范围中，采用6分流板片的气隙式膜蒸馏在产水速率上要比传统气隙式膜蒸馏高6.3％～26.6％；从图6中可以看出，随着进料温度的逐渐升高，分流板片对产水速率的提升效果逐渐提高，即在较高的进料温度条件下，分流板片对气隙式膜蒸馏产水速率的增加有更好的效果。
本发明的膜蒸馏装置、加热模块和热回收模块三个组成部分相互耦合，可以至少包含三种不同运行方式，各种运行方式之间通过控制阀的开与关进行调节转换。当膜蒸馏装置为组合式膜蒸馏装置时，可以包含四种不同运行方式，各种运行方式之间通过控制阀的开与关进行调节转换。
本发明的三种不同运行方式分别为：应对日照充足/高温余热工况下的运行；应对日照较少/中温余热工况下的运行，应对阴天或夜晚/低温余热工况下的运行。
当居于组合式膜蒸馏装置时，其包含的四种不同运行方式分别为：应对日照充足/高温余热工况下的运行(太阳能/余热组合式(气隙式-渗透液隙式-渗透液隙式)膜蒸馏热回收系统和组合式(气隙式-渗透液隙式-直接接触式)膜蒸馏热回收系统)；应对日照较少/中温余热工况下的运行(太阳能/余热组合式(渗透液隙式-渗透液隙式-渗透液隙式)膜蒸馏热回收系统)；应对阴天或夜晚/低温余热工况下的运行(太阳能/余热组合式(渗透液隙式-渗透液隙式-直接接触式)膜蒸馏热回收系统)。
在所述热回收模块中，完成膜蒸馏过程后的热卤水的余热用于将冷海水预热，并且一部分热卤水与冷海水进行混合，充分利用系统余热，但是热卤水和冷海水的物流流量比例是随着热源温度的改变而发生变化；同时，用于冷却冷凝板片的物流流量比例和用于冷却循环淡水的物流流量比例也同时随热源温度变化而改变。因此，精确控制各控制阀的流量比例是保证本发明海水淡化系统高效安全运行的关键。
具体的，本申请的运行模式如下：当热源温度高于70℃时，第三三向控制阀123的下出口流量比例为0.6-0.9，第一三向控制阀121的右出口流量比例为1，同时第二三向控制阀122的左出口流量比例为0.1-0.4；当环境温度低于70℃但高于50℃时，第三三向控制阀123的下出口流量比例为0.3-0.6，第一三向控制阀121的右出口流量比例为1，同时第二三向控制阀122的左出口流量比例为0.4-0.7；当环境温度低于50℃时，第三三向控制阀123的下出口流量比例为0.1-0.3，第一三向控制阀121的右出口流量比例为0.7-0.9，同时第二三向控制阀122的左出口流量比例为1。
当基于组合式膜蒸馏装置的结构是，本申请的运行模式如下：当热源温度高于70℃时，第三三向控制阀123的右出口流量比例为0.6-0.9，第一三向控制阀121的上出口流量比例为0.6-0.8，同时第二三向控制阀122的下出口流量比例为0.2-0.5；当环境温度低于70℃但高于50℃时，第三三向控制阀123的右出口流量比例为0.3-0.6，第一三向控制阀121的上出口流量比例为0.8-1，同时第二三向控制阀122的下出口流量比例为0.5-0.7；当环境温度低于50℃时，第三三向控制阀123的右出口流量比例为0.1-0.3，第一三向控制阀121的右出口流量比例为0.7-0.9，同时第二三向控制阀122的下出口流量比例为1。
以下将结合附图1、图2和图7和图8对本发明具体运行模式做详细说明。
(1)应对日照充足/高温余热时
当热源温度高于70℃时：第三控制阀103、第四控制阀104处于关闭状态，第一控制阀101和第二控制阀102处于开启状态，第一泵111、第二泵112处于开启状态，第三泵113处于关闭状态。海水物流过程：冷海水从蓄水池9中流出，经过第一泵111获得动能，然后在第一三向控制阀121中分流成第一支流S1和第二支流S2，第一支流S1经过第一换热器131中(冷却淡水的作用)然后排出系统，第二支流S2经过冷海水流道5再进入第二三向控制阀122中分流成第三支流S3和第四支流S4，第四支流S4直接排出系统，第三支流S3经过回热器132后与第六支流S6汇流成第五支流S5，然后依次经过第三换热器133，热海水流道3和回热器132，最后进入第三三向控制阀123中分流成第六支流S6和第七支流S7，第七支流S7直接排出系统。膜蒸馏生产淡水过程：经过第三换热器133中加热后的第五支流S5在热海水流道3中通过疏水性微孔膜1与间隙层4进行质量传递和热量传递过程，热海水流道3中的汽化蒸汽穿过疏水性微孔膜1进入间隙层4中，并在间隙层4与冷凝板片2的接触面上凝结成淡水，一部分凝结淡水在第二泵112的作用下依次进入分流孔6和淡水分流管道8，另一部分凝结淡水通过间隙层4的下方出口流出，两部分凝结淡水汇集进入淡水蓄水池10中。太阳能集热过程：第一循环工质S8在集热管141中吸收太阳直射热量，然后进入第二换热器142中进行换热过程，第二循环工质S9在第二换热器142中吸收第一循环工质S8放出的热量后进入蓄热池143中，然后进入第三换热器133中对第五支流S5进行放热过程，再依次经过蓄热池143和第二换热器142，循环往复。
(2)应对日照较少/中温余热时
当热源温度高于50℃但低于70℃时：第一控制阀101、第二控制阀102、第四控制阀104处于关闭状态，第三控制阀103处于开启状态，第一泵111、第二泵112处于开启状态，第三泵113处于关闭状态。海水物流过程：冷海水从蓄水池9中流出，经过第一泵111获得动能，然后在第一三向控制阀121中分流成第一支流S1和第二支流S2，第一支流S1经过第一换热器131中(冷却淡水的作用)然后排出系统，第二支流S2经过冷海水流道5再进入第二三向控制阀122中分流成第三支流S3和第四支流S4，第四支流S4直接排出系统，第三支流S3经过回热器132后与第六支流S6汇流成第五支流S5，然后依次经过第三换热器133，热海水流道3和回热器132，最后进入三向控制阀123中分流成第六支流S6和第七支流S7，第七支流S7直接排出系统。膜蒸馏生产淡水过程：经过第三换热器133中加热后的第五支流S5在热海水流道3中通过疏水性微孔膜1与间隙层4进行质量传递和热量传递过程，热海水流道3中的汽化蒸汽穿过疏水性微孔膜1进入间隙层4中，并在间隙层4中冷凝成淡水，冷凝淡水在间隙层4中持续堆积直至溢出，溢出的冷凝淡水经过开启的第三控制阀103流入淡水蓄水池10中。太阳能集热过程：第一循环工质S8在集热管141中吸收太阳直射热量，然后进入第二换热器142中进行换热过程，第二循环工质S9在第二换热器142中吸收第一循环工质S8放出的热量后进入蓄热池143中，然后进入第三换热器133中对第五支流S5进行放热过程，再依次经过蓄热池143和第二换热器142，循环往复。
(3)应对阴天或夜晚/低温余热时
当热源温度低于50℃时：第二控制阀102、第三控制阀103处于关闭状态，第一控制阀101、第四控制阀104处于关闭状态，第一泵111、第三泵113处于开启状态，第二泵112处于关闭状态。海水物流过程：冷海水从蓄水池9中流出，经过第一泵111获得动能，然后在第一三向控制阀121中分流成第一支流S1和第二支流S2，第一支流S1经过第一换热器131中(冷却淡水的作用)然后排出系统，第二支流S2经过冷海水流道5再进入豆儿三向控制阀122中分流成第三支流S3和第四支流S4，第四支流S4直接排出系统，第三支流S3经过回热器132后与第六支流S6汇流成第五支流S5，然后依次经过第三换热器133，热海水流道3和回热器132，最后进入第三三向控制阀123中分流成第六支流S6和第七支流S7，第七支流S7直接排出系统。膜蒸馏生产淡水过程：经过第三换热器133中加热后的第五支流S5在热海水流道3中通过疏水性微孔膜1与间隙层4进行质量传递和热量传递过程，热海水流道3中的汽化蒸汽穿过疏水性微孔膜1进入间隙层4中，并在间隙层4中冷凝成淡水，淡水蓄水池12中的淡水在第三泵113的作用下，经过第一换热器131，然后进入间隙层4中进行换热过程，然后与冷凝淡水汇聚进入淡水蓄水池10中。备用热源加热过程：使用备用热源144对蓄热池143中的工质进行加热，工质经过加热后进入第三换热器133中对第五支流S5进行放热过程，然后返回蓄热池143中，循环往复。
(4)应对日照充足/高温余热时
当热源温度高于70℃时：居于图2所示的系统，第七控制阀107、第九控制阀109处于关闭状态，第五控制阀105、第六控制阀106、第八控制阀108处于开启状态，第一泵111、第二泵112处于开启状态，第三泵113处于关闭状态。海水物流过程：冷海水从蓄水池11中流出，经过第一泵111获得动能，然后在第一三向控制阀121中分流成第一支流S1和第二支流S2，第一支流S1经过第一换热器131中(冷却淡水的作用)然后排出系统，第一支流S2经过冷海水流道5，然后进入第二三向控制阀122中分流成第三支流S3和第四支流S4，第四支流S4直接排出系统，第三支流S3经过回热器132后与第六支流S6汇流成第五支流S5，第五支流S5依次经过第三换热器133，热海水流道13和回热器132，最后进入第三三向控制阀123中分流成第六支流S6和第七支流S7，第七支流S7直接排出系统。膜蒸馏生产淡水过程：经过第三换热器133加热后的第五支流S5在热海水流道3中通过疏水性微孔膜1与间隙层进行质量传递和热量传递过程；热海水流道3中的汽化蒸汽穿过疏水性微孔膜1进入顶部间隙层、中部间隙层和底部间隙层中；顶部间隙层中的渗透蒸汽在与冷凝板片2的接触面上冷凝成淡水，一部分凝结淡水在泵112的作用下依次进入分流孔6和淡水分流管道8，另一部分凝结淡水通过顶部间隙层下排液孔26流入中部间隙层中；中部间隙层中的渗透蒸汽通过与冷凝水或冷凝板片2接触换热凝结成淡水，凝结淡水在中部间隙层中持续堆积，直至从中部间隙层排液孔29溢出；底部间隙层中的渗透蒸汽通过与冷凝水或冷凝板片2接触换热凝结成淡水，凝结淡水在底部间隙层中持续堆积，直至从底部间隙层上排液孔30溢出，最后上述三部分凝结淡水汇集进入淡水蓄水池10中。太阳能集热过程：第一循环工质S8在集热管141中吸收太阳直射热量，然后进入换热器142中进行换热过程，第二循环工质S9在换热器142中吸收第一循环工质S8放出的热量后进入蓄热池143中，然后进入第三换热器133中对第五支流S5进行放热过程，再依次经过蓄热池143和换热器142，循环往复。
(5)应对日照充足/高温余热
当热源温度高于70℃时：居于图2所示的系统，第八控制阀108处于关闭状态，第五控制阀105、第六控制阀106、第七控制阀107、第五控制阀109处于开启状态，第一泵111、第二泵112、第三泵113处于开启状态。海水物流过程：冷海水从蓄水池9中流出，经过第一泵111获得动能，然后在第一三向控制阀121中分流成第一支流S1和第二支流S2，第一支流S1经过第一换热器131中(冷却淡水的作用)然后排出系统，第二支流S2经过冷海水流道5，然后进入第二三向控制阀122中分流成第三支流S3和第四支流S4，第四支流S4直接排出系统，第三支流S3经过回热器132后与第六支流S6汇流成第五支流S5，第五支流S5依次经过第三换热器133，热海水流道3和回热器132，最后进入第三三向控制阀123中分流成第六支流S6和第七支流S7，第七支流S7直接排出系统。膜蒸馏生产淡水过程：经过第三换热器133加热后的第五支流S5在热海水流道3中通过疏水性微孔膜11与间隙层进行质量传递和热量传递过程；热海水流道3中的汽化蒸汽穿过疏水性微孔膜1进入顶部间隙层、中部间隙层和底部间隙层中；顶部间隙层中的渗透蒸汽在与冷凝板片2的接触面上冷凝成淡水，一部分凝结淡水在第二泵112的作用下依次进入分流孔6和淡水分流管道8，另一部分凝结淡水通过顶部间隙层下排液孔26流入中部间隙层中；中部间隙层中的渗透蒸汽通过与冷凝水或冷凝板片2接触换热凝结成淡水，凝结淡水在中部间隙层中持续堆积，直至从中部间隙层排液孔29溢出，上述两部分凝结淡水汇集进入淡水蓄水池10中；循环淡水在第三泵113作用下从淡水蓄水池10中流出，依次经过第一换热器131、第三泵113和开启的第七控制阀107，然后进入底部间隙层中，底部间隙层中的渗透蒸汽通过与循环淡水接触换热凝结成淡水，凝结淡水与循环淡水从底部间隙层下排液孔27流出，然后进入淡水蓄水池10中。太阳能集热过程：第一循环工质S8在集热管141中吸收太阳直射热量，然后进入换热器142中进行换热过程，第二循环工质S9在换热器142中吸收第一循环工质S8放出的热量后进入蓄热池143中，然后进入第三换热器133中对第五支流S5进行放热过程，再依次经过蓄热池143和换热器142，循环往复。
(6)应对日照较少/中温余热时
当热源温度高于50℃但低于70℃时：居于图2所示的系统，第五控制阀105、第六控制阀106、第七控制阀107、第九控制阀109处于关闭状态，第八控制阀108处于开启状态，第一泵111处于开启状态，第二泵112、第三泵113处于关闭状态。海水物流过程：冷海水从蓄水池9中流出，经过第一泵111获得动能，然后在第一三向控制阀121中分流成第一支流S1和第二支流S2，第一支流S1经过第一换热器131中(冷却淡水的作用)然后排出系统，第二支流S2经过冷海水流道17，然后进入第二三向控制阀122中分流成第三支流S3和第四支流S4，第四支流S4直接排出系统，第三支流S3经过回热器132后与第六支流S6汇流成第五支流S5，第五支流S5依次经过第三换热器133，热海水流道3和回热器132，最后进入三向控制阀123中分流成第六支流S6和第七支流S7，第七支流S7直接排出系统。膜蒸馏生产淡水过程：经过换热器133加热后的第五支流S5在热海水流道13中通过疏水性微孔膜1与三个间隙层进行质量传递和热量传递过程；热海水流道3中的汽化蒸汽穿过疏水性微孔膜1进入顶部间隙层、中部间隙层和底部间隙层中；顶部间隙层中的渗透蒸汽通过与冷凝水或冷凝板片2接触换热凝结成淡水，凝结淡水在顶部间隙层中持续堆积，直至从顶部间隙层上排液孔28溢出；中部间隙层151中的渗透蒸汽通过与冷凝水或冷凝板片2接触换热凝结成淡水，凝结淡水在中部间隙层中持续堆积，直至从顶部间隙层下排液孔26溢出进入顶部间隙层，并与顶部间隙层中堆积的凝结淡水从顶部间隙层上排液孔28溢出；底部间隙层中的渗透蒸汽通过与冷凝水或冷凝板片2接触换热凝结成淡水，凝结淡水在底部间隙层中持续堆积，直至从底部间隙层上排液孔30溢出，最后上述三部分凝结淡水汇集进入淡水蓄水池10中。太阳能集热过程：第一循环工质S8在集热管141中吸收太阳直射热量，然后进入换热器142中进行换热过程，第二循环工质S9在换热器142中吸收第一循环工质S8放出的热量后进入蓄热池143中，然后进入换热器133中对第五支流S5进行放热过程，再依次经过蓄热池143和换热器142，循环往复。
(7)应对阴天或夜晚/低温余热时
当热源温度低于50℃时：居于图2所示的系统，第五控制阀105、第六控制阀106、第八控制阀108处于关闭状态，第七控制阀107、第九控制阀109处于开启状态，第一泵111、第三泵113处于开启状态，第二泵112处于关闭状态。海水物流过程：冷海水从蓄水池9中流出，经过第一泵111获得动能，然后在第一三向控制阀121中分流成第一支流S1和第二支流S2，第一支流S1经过第一换热器131中(冷却淡水的作用)然后排出系统，第二支流S2经过冷海水流道5，然后进入三向控制阀122中分流成第三支流S3和第四支流S4，第四支流S4直接排出系统，第三支流S3经过回热器132后与第六支流S6汇流成第五支流S5，第五支流S5依次经过第三换热器133、热海水流道3和回热器132，最后进入三向控制阀123中分流成S6和第七支流S7，第七支流S7直接排出系统。膜蒸馏生产淡水过程：经过换热器133加热后的第五支流S5在热海水流道3中通过疏水性微孔膜与三个间隙层进行质量传递和热量传递过程；热海水流道3中的汽化蒸汽穿过疏水性微孔膜1进入顶部间隙层、中部间隙层和底部间隙层中；顶部间隙层中的渗透蒸汽通过与冷凝水或冷凝板片2接触换热凝结成淡水，凝结淡水在顶部间隙层中持续堆积，直至从顶部间隙层上排液孔28溢出；中部间隙层中的渗透蒸汽通过与冷凝水或冷凝板片2接触换热凝结成淡水，凝结淡水在中部间隙层中持续堆积，直至从顶部间隙层下排液孔26溢出进入顶部间隙层，并与顶部间隙层中堆积的凝结淡水从顶部间隙层上排液孔28溢出，上述两部分凝结淡水汇集进入淡水蓄水池10中；循环淡水在第三泵113作用下从淡水蓄水池10中流出，依次经过第一换热器131、第三泵113和开启的第七控制阀107，然后进入底部间隙层中，底部间隙层中的渗透蒸汽通过与循环淡水接触换热凝结成淡水，凝结淡水与循环淡水从底部间隙层下排液孔27流出，然后进入淡水蓄水池10中。备用热源加热过程：使用备用的热源144对蓄热池143中的工质进行加热，工质经过加热后进入第三换热器133中对第五支流S5进行放热过程，然后返回蓄热池143中，循环往复。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
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