具有混合蒸氣壓縮驅動的膜蒸餾裝置及其使用的制作方法

本公開內容大體上涉及膜蒸餾技術。更具體而言，本公開內容涉及膜蒸餾系統以及用于膜蒸餾系統的新穎的蒸氣壓縮驅動組件。

背景技術：

膜蒸餾(md)是熱驅動的分離過程，其通常可用于使水源去離子或脫鹽。此外，膜蒸餾可在食物處理、有機材料從水源除去、以及還有但不限于乙醇、纖維素乙醇、金合歡烯和各種生物化學物質(諸如丁醇等)的產生過程中使用。膜蒸餾后面的前提條件是由跨過微多孔膜產生的溫度梯度引起的蒸氣壓差，微多孔膜平衡地分離蒸氣-液體/液體-液體相。在作為新興技術的膜蒸餾過程中特別關注的是驅動蒸氣壓差的手段，且更具體是驅動蒸氣壓縮來提供跨過微多孔膜的蒸氣壓差。

在熱脫鹽應用中，主要設計范例是再使用水的蒸發的潛熱，因為這代表總能量消耗的主要部分。通常使用兩個基本途徑，第一個是將系統分成相繼地較低溫度和蒸氣壓下的多個級，第二選項是再壓縮系統中生成的蒸氣且將蒸氣供給回系統的較高溫度和壓力水平，在該處其可冷凝且潛熱恢復。

已知的膜蒸餾系統使用廢熱驅動系統中的蒸氣再壓縮。通常使用的蒸氣再壓縮過程是熱蒸氣壓縮，其中高壓的動力蒸汽注入吸入室中。動力流體的壓能因此轉換成動能(動壓頭)，在注入室中產生低(靜)壓力，且因此夾帶存在于該室中的次級流體。兩股流的組合質量流然后在高于夾帶流體壓力的壓力下噴射。可實現的壓縮比率取決于動力蒸汽和夾帶的低壓蒸汽的質量流和壓力的比率。

純廢熱(大約100℃下的蒸汽)驅動的膜蒸餾系統的生產率由初級蒸汽的質量流和md子系統的級數限制，即，對于給定量的供應蒸汽，最大理論蒸餾質量產量與級數、熱損耗和依賴鹽度的沸點升高相關。

在膜蒸餾的一個應用中，蒸汽鍋爐可用，且通常用于各種目的，諸如，過程加熱以及機器和發電機的機械驅動。在此方案中，對于任何額外使用(諸如，由膜蒸餾系統)的蒸汽可用性可由于已知系統裝備的瞬時蒸汽需求而貫穿該天經歷很寬的變化。當已知系統裝備的蒸汽需求碰巧與使用膜蒸餾技術的期望同時發生時，很少的額外蒸汽可用于驅動膜蒸餾系統所需的蒸氣壓縮。在備選方案中，在對于蒸汽的需求減少且并未完全使用蒸汽鍋爐能力時的操作周期期間，鍋爐可保持在較高負載下，從而供應蒸汽來驅動膜蒸餾系統。

在膜蒸餾的其他應用中，來自各種不同能量源的能量(諸如，用于蒸汽產生的電力和燃料)，可用于驅動膜蒸餾的操作所需的蒸氣壓縮。如果那些能量源的成本隨時間變化，則在費用振蕩時在能量源之間交替以降低系統操作成本可在經濟上有利。

因此，需要的是一種新的且改進的膜蒸餾驅動組件和驅動膜蒸餾系統的方法，其允許膜壓縮機負載在構件之間分配來以較好適應總體系統能量使用的方式供應壓縮機負載。

技術實現要素：

在實施例中，提供了根據實施例的混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件。混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件包括蒸氣壓縮機、蒸汽膨脹器和聯接到蒸氣壓縮機上的原動機。蒸氣壓縮機構造成接收低壓蒸汽輸入流，且產生壓縮輸出流。蒸汽膨脹器構造成接收具有高于低壓蒸汽的壓力的高壓蒸汽輸入流，且產生膨脹輸出流。壓縮輸出流和膨脹輸出流提供中壓蒸汽輸出流。在該組件中，總蒸氣壓縮機負載在蒸汽膨脹器和原動機之間分擔。

在備選實施例中，提供了一種根據另一個實施例的膜蒸餾系統。膜蒸餾系統包括膜蒸餾模塊和與膜蒸餾模塊流體連通的混合蒸氣壓縮驅動組件。混合蒸氣壓縮驅動組件構造成將中壓蒸汽引入膜蒸餾模塊的高溫側，且從膜蒸餾模塊的低溫側取出具有低于中壓蒸汽的壓力的低壓蒸汽，從而產生跨過膜蒸餾模塊的溫度梯度。混合蒸氣壓縮驅動組件包括蒸氣壓縮機、蒸汽膨脹器和聯接到蒸氣壓縮機上的原動機。蒸氣壓縮機構造成接收低壓蒸汽輸入流，且產生壓縮輸出流。蒸汽膨脹器構造成接收具有高于低壓蒸汽的壓力的高壓蒸汽輸入流，且產生膨脹輸出流。壓縮輸出流和膨脹輸出流提供中壓蒸汽輸出流。在該組件中，總蒸氣壓縮機負載在蒸汽膨脹器和原動機之間分擔。

在備選實施例中，提供了一種根據另一個實施例的驅動膜蒸餾系統的方法。該方法包括：供應輸入供給流中的未凈化的流體；提供膜蒸餾模塊，其設置在物體內且構造成接收輸入供給流且產生輸出產物流動流；供應與膜蒸餾模塊流體連通的混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件，混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件包括構造成從膜蒸餾模塊的低壓側接收低壓蒸汽輸入流的蒸氣壓縮機、構造成接收具有高于低壓蒸汽的壓力的高壓蒸汽輸入流的蒸汽膨脹器、以及聯接到蒸氣壓縮機上的原動機；使輸入供給流作為流動流經過膜蒸餾模塊，同時取回低壓蒸汽；以下至少一者：在混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件的蒸氣壓縮機中壓縮取回的低壓蒸汽以產生壓縮輸出流，以及在混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件的蒸汽膨脹器中膨脹輸入高壓蒸汽以產生膨脹輸出流，其中輸入高壓蒸汽具有高于低壓蒸汽的壓力，其中壓縮輸出流和膨脹輸出流提供具有高于取回的低壓蒸汽的壓力的中壓蒸汽輸出流；以及將中壓蒸汽引入膜蒸餾模塊的高溫側，從而產生跨過md模塊的溫度梯度。對混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件的蒸氣壓縮機的總功率輸入(負載)在蒸汽膨脹器和原動機之間分擔。

這些和其他優點和特征從結合附圖提供的本發明的優選實施例的以下詳細描述中將更好理解。

附圖說明

圖1是根據示例性實施例的包括混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件的膜蒸餾系統的示意圖；

圖2是根據示例性實施例的混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件的示意圖；

圖3是根據示例性實施例的混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件的示意圖；

圖4是根據示例性實施例的混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件的示意圖；且

圖5是根據示例性實施例的混合蒸氣壓縮膜蒸餾驅動組件的示意圖。

具體實施方式

下文將參照附圖來描述本公開內容的優選實施例。在以下描述中，公知的功能或構造未詳細描述，以避免以不需要的細節而使本公開內容模糊。

圖1是根據示例性實施例的包括混合蒸氣壓縮驅動組件的示例性膜蒸餾系統10的示意圖。對于所示的示例，膜蒸餾系統10包括：膜蒸餾(md)模塊12，其包括多個md膜14以及以交替或交錯構造布置的多個熱傳遞薄膜16。膜蒸餾系統10還包括與其流體連通的混合蒸氣壓縮驅動組件18。混合蒸氣壓縮驅動組件18的使用提供了對純可感知的熱驅動的多效膜蒸餾的有發展前景的備選方案，因為其能夠使用較高等級的熱源來生成低質量流/高壓動力蒸汽來驅動md模塊12內的蒸發過程。在此構造中，膜蒸餾過程可利用與機械/電氣裝置組合的(廢)熱源以用于驅動該過程，以便以驅動蒸餾過程所需的適合的可用能量源為代價通過一個或多個md模塊的最終效果中生成的蒸汽的再壓縮來實現較高性能。

在示例性實施例中，md模塊12設置在物體(諸如，板和框架組件等)內，且構造成接收具有非期望物質(諸如，鹽或其他溶質、溶解的氣體、有機化合物、或來自液體供給源(未示出)的其他雜質)的未凈化的液體的輸入供給流22。在用于脫鹽時，輸入供給流22可為海水或半咸水。盡管本文中未示出液體供給源，但預期的是，源可為罐、或任何其他適合的液體供給源(諸如，來自另一個系統的供給流)或與供給源(諸如，水系，諸如海洋或湖泊)連通的入口。示出了輸出流25(諸如鹽水)，且其可構造成再循環回到輸入供給流22中或供給到下游的額外md模塊中。膜蒸餾系統10產生輸出產物流動流(產物流)24，其可為出自md模塊12的稀釋液體，且可相比于輸入供給流22具有較低濃度的非期望種類。在一些示例中，輸出產物流動流24可循環到額外md模塊以用于進一步蒸餾。關于md模塊12的操作和示例性構造的額外信息在andrewp.shapiro的共同轉讓的美國專利第8512567號"vaporcompressionmembranedistillationsystemandmethod"中描述，其通過引用以其整體并入本文中。

在示例性實施例中，md模塊12以一種方式設置在罐20內，使得提供流動流23經由輸入供給流22和輸出流25的入流和出流、以及輸出產物流動流24的產生。md模塊12構造成包括其中的多個液體流通道和蒸氣流通道。在實施例中，第一末端蒸氣流通道26形成在罐20的側壁21和第一md膜28之間且由它們界定。第一液體流通道30形成在第一md膜28和第一熱傳遞薄膜32之間且由它們界定。第二液體流通道34形成在第二md膜36和第二熱傳遞薄膜38之間且由它們界定。第二末端蒸氣流通道40形成在第二熱傳遞薄膜38和罐20的側壁21之間且由它們界定。交錯的膜28、36和薄膜32、38形成md模塊12。

如之前指出的那樣，膜模塊12由混合蒸氣壓縮驅動組件18驅動。在實施例中，混合蒸氣壓縮驅動組件18的入口42聯接到第一末端蒸氣通道26上，且混合蒸氣壓縮驅動組件18的出口44聯接到第二末端蒸氣通道40上。混合蒸氣壓縮驅動組件18以及通道26和40的聯接提供中壓下的熱蒸汽引入md模塊12的一側(熱)、以及低壓下的較冷蒸汽從md模塊12的另一側(冷)取回。如本文使用的用語"低壓蒸汽"、"高壓蒸汽"和"中壓蒸汽"旨在描述各蒸汽流之間的關系。通常，對于水脫鹽應用，md模塊的冷側處取回的低壓蒸汽包括具有大約1-50kpa的絕對壓力的蒸汽。同樣，到混合蒸氣壓縮驅動組件18中且目前描述的高壓蒸汽輸入包括具有通常在75-300kpa的范圍中的絕對壓力的蒸汽。md模塊12的熱側處的中壓蒸汽輸入包括具有高壓和低壓蒸汽輸入的壓力之間的壓力的蒸汽。

在蒸餾過程期間，液體(諸如輸入供給流22)如由流動流23指出的那樣經過md模塊12，且蒸餾產物離開md模塊12作為輸出產物流動流24。更特別地，在實施例中，待脫鹽的液體經由輸入供給流22引入形成在md膜28和熱傳遞薄膜32之間的第一液體流通道30。如圖1中所示，md模塊12可構造成使得流動流23是通道26、30、34、40內輸送的蒸氣和熱的方向的逆流。備選地，流動流23可并聯地流過各個md模塊12中的若干液體流通道。

在圖1中所示的實施例中，分別包括單個md膜14和熱傳遞薄膜16的兩個重復的md對44形成md模塊12且實現脫鹽。應當理解的是，可預期到任何數目的md對44可用于形成md模塊12，且圖1的實施例僅為示范性的且不旨在為限制性的。

在蒸餾過程期間，混合蒸氣壓縮驅動組件18包括來自md模塊12的低溫側48的低壓蒸汽輸入流46、以及高壓蒸汽輸入流66。低壓蒸汽輸入流46的壓縮引起溫度升高，且與高壓蒸汽輸入流66組合，形成具有高于低壓蒸汽輸入流46的溫度和壓力的溫度和壓力的中壓蒸汽輸出流50。中壓蒸汽輸出流50引入md模塊12的高溫側52。以此方式，存在跨過md模塊12的溫度梯度。該溫度梯度引起從md模塊12的熱側52至冷側48的蒸氣流通道40和26中的逐漸地較低的蒸氣壓。md膜28、36中的每一個的冷側48上的較低蒸氣壓驅動穿過md膜28、36的水蒸氣62通量。在各個重復對44中，經過md膜28、36的水蒸氣62冷凝，從而形成冷凝物64，且經由輸出產物流動流24收集作為產物水。取決于蒸氣壓縮比率和md模塊12中的重復對44的數目，可保持跨過md模塊12的不同溫度和蒸氣壓降。大體上，重復對44越多且直接地傳遞到蒸發的冷凝的潛熱的部分越高，則熱效率將越高。對于壓縮的一質量單位的蒸氣，合理的是預期將產生3-10單位的純水形式的產物。

在常規膜蒸餾構造中，冷凝水的潛熱傳遞至供給流的可感知的熱來實現高熱效率。該常規過程限制在于，水的潛熱與水的比熱的比率迫使冷凝流的質量流遠小于吸收潛熱的液體流的質量流。在公開的實施例中，冷凝的潛熱直接地傳遞至蒸發的潛熱。以此方式，輸出產物流動流24(冷凝)和輸入供給流22的質量流可為相同的數量級。這簡化了系統設計，且允許了構造高效率md模塊。

現在參照圖2-5，在示意圖中示出了用于如本文公開的圖1的混合蒸氣壓縮驅動組件18的多個構造。類似的標號貫穿圖2-5用于指出類似的元件。在圖2-5的公開實施例中，蒸餾蒸氣壓縮由外部原動機(目前描述)(諸如電氣馬達等)、和使用高壓蒸汽(諸如，圖1的高壓蒸汽輸入流66)同時驅動。更具體而言，在公開實施例中的每一個中，混合蒸氣壓縮驅動組件構造成蒸氣壓縮機負載由此在蒸汽膨脹器和原動機(諸如，電氣馬達等)之間分開。

在使用高壓蒸汽以用于其他目的的設施中，膜蒸餾系統10可在設備瞬變或高壓蒸汽需求增加的周期期間主要由原動機驅動。在高原動機操作成本的情形期間，諸如較高電價的一天中的時數，蒸氣壓縮機負載可轉移至高壓蒸汽膨脹器。在又一個構造中，蒸氣壓縮機負載在高壓蒸汽膨脹器和原動機之間分擔。

本文公開的混合蒸氣壓縮驅動組件18(圖1)可以以各種方式實現。更具體而言，公開的驅動組件可使用正位移、往復和旋轉壓縮機和膨脹器構造。公開的驅動組件還可使用單級或多級壓縮機和膨脹器實現。實際的構件構造可根據膜蒸餾系統的需要(壓力比率、流率等)而改變。如本文公開的那樣，驅動組件構件之間的聯接可通過機械或電氣。聯接可根據特定系統要求以各種不同方式實現，且例如可使用鏈傳動、帶、液壓聯接件和齒輪聯接件來實現。所有提出的構造可在可變的軸速度下操作，以尋求可變負載下的最佳系統效率。

更特別地參照圖2，在該具體實施例中示出了混合蒸氣壓縮驅動組件100，其大體上類似于圖1的混合蒸氣壓縮驅動組件18。在該具體實施例中，混合蒸氣壓縮驅動組件100構造為單軸混合系統。驅動組件100包括蒸氣壓縮機102、蒸汽膨脹器104和原動機106。在優選實施例中，原動機106是燃氣渦輪，且蒸汽膨脹器104是高速旋轉機器。在另一個實施例中，原動機106是聯接到往復蒸汽膨脹器104上的較小速度的機器，諸如，電氣馬達或活塞發動機。蒸氣壓縮機102、蒸汽膨脹器104和原動機106構造成包括機械聯接件108，且更具體而言構造成共用共同的傳動軸110和旋轉速度。

混合蒸氣壓縮驅動組件100(且更具體是蒸氣壓縮機102)的入口112(大體上類似于圖1的入口42)，聯接到md模塊12(且更具體是第一末端蒸氣通道26(圖1))上，以用于接收來自md模塊12(圖1)的低壓蒸汽輸入流46。此外，蒸汽膨脹器104的入口114聯接到高壓蒸汽源(諸如，鍋爐)上，以用于接收高壓蒸汽輸入流66。蒸氣壓縮機102的出口118和蒸汽膨脹器104的出口120提供來自蒸氣壓縮機102的壓縮輸出流122和來自蒸汽膨脹器104的膨脹輸出流124的輸出。在實施例中，壓縮輸出流122和膨脹輸出流124的混合提供中壓蒸汽輸出流50至md模塊12。更具體而言，出口118和120聯接到第二末端蒸氣通道40(圖1)上，以用于將中壓蒸汽輸出流50輸入至md模塊12(圖1)。

在實施例中，在操作期間，原動機106、和/或高壓蒸汽輸入流66提供驅動力以用于混合蒸氣壓縮驅動組件100。更具體而言，原動機106可經由傳動軸110提供驅動力至蒸氣壓縮機102。傳動軸110還可將驅動力從蒸汽膨脹器104經由至蒸氣壓縮機102的高壓蒸汽66的流的輸入提供至壓縮機102。因此，壓縮機102上的負載在原動機106和蒸汽膨脹器104之間分擔。如之前指出的那樣，在使用高壓蒸汽以用于其他目的的設施中，膜蒸餾系統12(圖1)可在設備瞬變或高壓蒸汽需求增加的周期期間主要由原動機106驅動。在高原動機操作成本的情形期間，蒸氣壓縮機負載可轉移至高壓蒸汽膨脹器104。以此方式，驅動蒸氣壓縮機102所需的功率可在原動機106和蒸汽膨脹器104之間以較好適合總體設備操作的方式分擔。

現在參照圖3，在該具體實施例中示出了混合蒸氣壓縮驅動組件150，其大體上類似于圖1的混合蒸氣壓縮驅動組件18。在該具體實施例中，混合蒸氣壓縮驅動組件150構造成一速度比率齒輪混合系統，因此包括機械聯接件。類似于之前描述的實施例，驅動組件150包括蒸氣壓縮機102、蒸汽膨脹器104和原動機106。相比于之前的實施例，蒸氣壓縮機102、蒸汽膨脹器104和原動機106構造成包括機械聯接件108，且更具體而言構造成經由第一傳動軸154和第二傳動軸156共用齒輪機械聯接件152。在實施例中，壓縮機102和蒸汽膨脹器104構造成共用第二傳動軸156和旋轉速度。原動機106可在可變速度下操作。在優選實施例中，原動機106是較低速度原動機，諸如電氣馬達或內燃機。

混合蒸氣壓縮驅動組件150(且更具體是蒸氣壓縮機102)的入口112(大體上類似于圖1的入口42)，聯接到md模塊12(且更具體是第一末端蒸氣通道26(圖1))上，以用于接收來自md模塊12(圖1)的低壓蒸汽輸入流46。此外，蒸汽膨脹器104的入口114聯接到高壓蒸汽源(諸如，鍋爐)上，以用于接收高壓蒸汽輸入流66。蒸氣壓縮機102的出口118和蒸汽膨脹器104的出口120提供來自蒸氣壓縮機102的壓縮輸出流122和來自蒸汽膨脹器104的膨脹輸出流124的輸出。壓縮輸出流122和膨脹輸出流124的混合提供中壓蒸汽輸出流50至md模塊12。更具體而言，出口118和120聯接到第二末端蒸氣通道40(圖1)上，以用于將中壓蒸汽輸出流50輸入至md模塊12(圖1)。

在操作期間，原動機106和/或高壓蒸汽輸入流66提供驅動力以用于混合蒸氣壓縮驅動組件150。更具體而言，原動機106經由第一傳動軸154將驅動力提供至該一速度比率齒輪聯接件152。在實施例中，該一速度比率齒輪聯接件152包括第一旋轉構件158和第二旋轉構件160。齒輪聯接件152響應于由原動機106施加的力而提供第二傳動軸156的旋轉移動。齒輪聯接件152的旋轉移動從而將驅動力從原動機106經由第二傳動軸156傳遞至壓縮機102和蒸汽膨脹器104。齒輪聯接件152還可從蒸汽膨脹器104經由高壓蒸汽66的流的輸入提供驅動力至蒸氣壓縮機102。因此，壓縮機102上的負載在原動機106和蒸汽膨脹器104之間分擔。如之前指出的那樣，在使用高壓蒸汽以用于其他目的的設施中，膜蒸餾系統12(圖1)可在設備瞬變或高壓蒸汽需求增加的周期期間主要由原動機106驅動。在高原動機操作成本的情形期間，蒸氣壓縮機負載可轉移至高壓蒸汽膨脹器104。驅動蒸氣壓縮機102所需的總功率可在原動機106和蒸汽膨脹器104之間以較好適合總體設備操作的方式分擔。

現在參照圖4，在該具體實施例中示出了混合蒸氣壓縮驅動組件200，其大體上類似于圖1的混合蒸氣壓縮驅動組件18和圖3的混合蒸氣壓縮驅動組件150。在該具體實施例中，混合蒸氣壓縮驅動組件200構造成兩速度比率齒輪混合系統，因此包括機械聯接件。類似于之前描述的圖3的實施例，驅動組件200包括蒸氣壓縮機102、蒸汽膨脹器104和原動機106。蒸氣壓縮機102、蒸汽膨脹器104和原動機106構造成包括機械聯接件108，且更具體而言構造成經由第一傳動軸204、第二傳動軸206和第三傳動軸208共用齒輪聯接件202。更具體而言，原動機106經由第一傳動軸204、齒輪聯接件202和第二傳動軸206聯接到蒸氣壓縮機102上。原動機106此外經由第一傳動軸204、齒輪聯接件202和第三傳動軸208聯接到蒸汽膨脹器104上。如描述的原動機106、壓縮機102和蒸汽膨脹器104的聯接允許各個構件以不同旋轉速度操作。混合蒸氣壓縮驅動組件200的該實施例可在使用旋轉和往復機器兩者以用于蒸氣壓縮和蒸汽膨脹的系統中找到最佳用途。在優選實施例中，原動機106是較低速度原動機，諸如電氣馬達或內燃機。

混合蒸氣壓縮驅動組件200(且更具體是蒸氣壓縮機102)的入口112(大體上類似于圖1的入口42)，聯接到md模塊12(且更具體是第一末端蒸氣通道26(圖1))上，以用于接收來自md模塊12(圖1)的低壓蒸汽輸入流46。此外，蒸汽膨脹器104的入口114聯接到高壓蒸汽源(諸如，鍋爐)上，以用于接收高壓蒸汽輸入流66。蒸氣壓縮機102的出口118和蒸汽膨脹器104的出口120提供來自蒸氣壓縮機102的壓縮輸出流122和來自蒸汽膨脹器104的膨脹輸出流124的輸出。壓縮輸出流122和膨脹輸出流124的混合提供中壓蒸汽輸出流50至md模塊12。更具體而言，出口118和120聯接到第二末端蒸氣通道40(圖1)上，以用于將中壓蒸汽輸出流50輸入至md模塊12(圖1)。

在操作期間，原動機106和/或高壓蒸汽輸入流66提供驅動力以用于混合蒸氣壓縮驅動組件200。更具體而言，原動機106經由第一傳動軸204將驅動力提供至兩速度比率齒輪聯接件202。在實施例中，該兩速度比率齒輪聯接件包括第一旋轉齒輪構件210、第二旋轉齒輪構件212和第三旋轉齒輪構件214。響應于由原動機106施加的力，第一傳動軸204旋轉且提供齒輪聯接件202(且更具體是第一旋轉構件210)的旋轉移動，其中旋轉傳遞至第二旋轉構件212和第三旋轉構件214。更具體而言，齒輪聯接件202提供驅動力經由旋轉構件210和212以及第二傳動軸206從原動機106至壓縮機102的傳遞。齒輪聯接件202還提供驅動力經由旋轉構件210和214以及第三傳動軸208從原動機106至蒸汽膨脹器104的傳遞。齒輪聯接件202還可經由高壓蒸汽66的流的輸入將驅動力從蒸汽膨脹器104提供至蒸氣壓縮機102。因此，壓縮機102上的負載在原動機106和蒸汽膨脹器104之間分擔。如之前指出的那樣，在使用高壓蒸汽以用于其他目的的設施中，膜蒸餾系統12(圖1)可在設備瞬變或高壓蒸汽需求增加的周期期間主要由原動機106驅動。在高原動機操作成本的情形期間，蒸氣壓縮機負載可轉移至高壓蒸汽膨脹器104。驅動蒸氣壓縮機102所需的總功率可在原動機106和蒸汽膨脹器104之間以較好適合總體設備操作的方式分擔。壓縮機102的旋轉速度根據操作便利性可變。在此方案中，由于齒輪聯接件，故原動機106和蒸汽膨脹器104還將以可變旋轉速度操作。

現在參照圖5，在該具體實施例中示出了混合蒸氣壓縮驅動組件250，其大體上類似于圖1的混合蒸氣壓縮驅動組件18。在該具體實施例中，混合蒸氣壓縮驅動組件250構造成包括驅動構件之間的電氣聯接件252。類似于之前描述的實施例，驅動組件250包括蒸氣壓縮機102、蒸汽膨脹器104和原動機106。此外，混合蒸氣壓縮驅動組件250包括聯接到蒸汽膨脹器104上的發電機254、以及電氣輸入/輸出256。在該具體實施例中，壓縮機負載部分或完全由發電機254供應，從而與電網(且更具體是電氣輸入/輸出256)并聯操作。改變發電機254的輸出以及由蒸汽膨脹器104的相關聯的高壓蒸汽消耗提供了高壓蒸汽輸入流66和電氣輸入/輸出256之間的壓縮機能量使用的轉移。在系統未連接到電氣輸入/輸出256上的備選實施例中，對混合蒸氣壓縮驅動組件250的輸入可由一個或多個局部發電機供應。

在該具體實施例中，電氣輸入/輸出256聯接到原動機106和發電機254上，且構造成向其提供電能。原動機106經由第一傳動軸154聯接到蒸氣壓縮機102上。發電機254經由第二傳動軸156聯接到蒸汽膨脹器104上。如描述的原動機106、壓縮機102和蒸汽膨脹器104的聯接允許各個以不同的旋轉速度操作。混合蒸氣壓縮驅動組件250可在使用旋轉和/或往復機器以用于蒸氣壓縮和蒸汽膨脹的系統中找到最佳用途。在優選實施例中，原動機106是較低速度原動機，諸如電氣馬達。

混合蒸氣壓縮驅動組件250(且更具體是蒸氣壓縮機102)的入口112(大體上類似于圖1的入口42)，聯接到md模塊12(且更具體是第一末端蒸氣通道26(圖1))上，以用于接收來自md模塊12(圖1)的低壓蒸汽輸入流46。此外，蒸汽膨脹器104的入口114聯接到高壓蒸汽源(諸如，鍋爐)上，以用于接收高壓蒸汽輸入流66。蒸氣壓縮機102的出口118和蒸汽膨脹器104的出口120提供來自蒸氣壓縮機102的壓縮輸出流122和來自蒸汽膨脹器104的膨脹輸出流124的輸出。壓縮輸出流122和膨脹輸出流124的混合提供中壓蒸汽輸出流50至md模塊12。更具體而言，出口118和120聯接到第二末端蒸氣通道40(圖1)上，以用于將中壓蒸汽輸出流50輸入至md模塊12(圖1)。

在操作期間，原動機106和/或高壓蒸汽輸入流66經由電氣輸入/輸出256和/或發電機254提供驅動力以用于混合蒸氣壓縮驅動組件250。更具體而言，原動機106經由第一傳動軸154將驅動力提供至壓縮機102。第一傳動軸154提供驅動力經由旋轉的第一傳動軸154從原動機106至壓縮機102的傳遞。第二傳動軸156提供驅動力經由旋轉的第二傳動軸156從蒸汽膨脹器104至發電機254的傳遞。因此，壓縮機102上的負載在原動機106、發電機254和蒸汽膨脹器104之間分擔。如之前指出的那樣，在使用高壓蒸汽以用于其他目的的設施中，膜蒸餾系統12(圖1)在設備瞬變或高壓蒸汽需求增加的周期期間由原動機106主要通過使用從電力輸入256取得的能量來驅動。在用于電力輸入256處可用的能量的高成本的情形下，蒸氣壓縮機負載可轉移至高壓蒸汽膨脹器104和發電機254。驅動蒸氣壓縮機102所需的總功率可在電力輸入256和蒸汽膨脹器104之間以較好適合總體設備操作的方式分擔。

因此，公開了一種膜蒸餾系統，且更具體是用于膜蒸餾系統的混合蒸氣壓縮驅動組件，其使用蒸氣壓縮且在蒸汽膨脹器和原動機之間分配膜壓縮機負載。本文公開的混合蒸氣壓縮驅動組件具有的優于常規機械驅動的膜蒸餾系統的優點在于該系統提供最大能量效率，且增加膜蒸餾系統的操作靈活性。具體而言，混合蒸氣壓縮驅動組件提供最佳操作開支下的操作(商業優點)，且較好適合總體設備能量使用。在一個具體情況下，該系統在還使用蒸汽以用于不同于膜蒸餾的其他目的的地點允許蒸汽鍋爐最佳使用，在已經具有就位的蒸汽生成能力且考慮對其過程加入膜蒸餾的地點緩解了對提高蒸汽鍋爐能力的需要，且允許降低能量成本，因為膜蒸餾系統的蒸氣壓縮機負載可隨能量費用在相對較短的時間周期(通常幾小時)內變化而轉移至更方便經濟的能量源。

公開的膜蒸餾系統(且更具體是用于膜蒸餾系統的混合蒸氣壓縮驅動組件)的另一個優點可在md級的較高相對產量中找到。因為需要較少溫度和壓力級，故這些級可相比于純熱系統顯著較大。所得的較高平均蒸汽溫度且因此密度導致相比于跨越較寬溫度范圍的系統中將預期的較低壓力損耗和較高平均通量。此外，對散熱的需要顯著降低，因為出自最終級的蒸氣并未在較低溫度下冷凝，而是改為供給回到該系統的高溫級中。

盡管本公開內容在典型實施例中示出和描述，但其不旨在限于所示細節，因為可進行各種改型和置換，而不以任何方式脫離本公開內容的精神。因此，本領域的技術人員僅使用例行試驗就可想到本文公開的本公開內容的其他改型和等同方案，且相信所有此類改型和等同方案在如由以下權利要求限定的本公開內容的精神和范圍內。