制冷法海水淡化系统的制作方法

本发明提供了一种制冷法海水淡化系统，属于海水淡化领域。

背景技术：

在我国的沿海城市、岛屿、船舶游艇、海上平台等特定地区或场合，热源和淡水普遍相对短缺。淡水资源是人类生存与发展的最重要物质基础之一，海水淡化和废水净化技术正逐步成为解决淡水资源短缺的重要手段。

海水淡化又称海水脱盐，是分离海水中盐和水的过程，其实质是“以能源换水源”。常用的海水淡化技术有热法和膜法两种。海水淡化技术热法主要有多效蒸馏(MED)、多级闪蒸(MSF)、机械压缩蒸馏(MVR) 、太阳能法、热泵法和冷冻法。

多效蒸馏(MED)、多级闪蒸(MSF)、机械压缩蒸馏(MVR) 海水淡化技术其优势是可实现能量的梯级利用或压缩再利用，但也存在必备提供热蒸汽热源，设备投资大，材质要求高、装填密度低等问题。

太阳能法作为一种热量提升技术，它能从环境介质中吸收大量的能量，但也存在阴雨昼夜间断和只能提供较低品位热源，产淡水率不高的问题。

热泵法作为一种热量提升技术，它能通过消耗较小的电能而从环境介质中吸收大量的能量，但也存在两套循环系统，同时受压缩机排压的限制，只能提供较低品位热源，产淡水率不高的问题。

冷冻法是将海水结冰融冰产淡水的技术，但也存在二种介质二套循环系统，产淡水率不高的问题。

膜法的反渗透 (RO)技术是一种利用半透膜的选择透过性，在外加高压的条件下 使水逆浓度梯度透过半透膜，而使盐分和杂质留在膜的另一侧的技术。反渗透法一般由电能和机械能驱动，系统需要维持较高的运行压力，对设备的耐压能力要求很高，同时需要消耗大量的高品位能源，产淡水率较低。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有海水淡化热法技术要么存在必备提供热蒸汽热源、要么存在二种介质二套循环系统的不足，提供具有显著的经济、社会和环境效益的一种无需提供热蒸汽热源且只有一种介质一套循环系统的制冷法海水淡化系统。

本发明所采用的技术方案是：一种制冷法海水淡化系统，至少包括蒸发器1，吸气止逆截止阀2，压缩机3，排气截止阀4，热交换器5，冷凝器6，淡水旁路电磁截止阀7，海水电磁截止阀8，淡水电磁截止阀9，首效喷射电磁截止阀10，首效引射泵11，首效引射电磁截止阀12，首效蒸馏器13，末效喷射电磁截止阀14，末效引射泵15，末效引射电磁截止阀16，末效蒸馏器17，放空阀18, 淡水储罐19，淡水排放截止阀20，末效泵压力调节阀21，末效泵22，末效蒸馏器充注截止阀23，首效泵压力调节阀24，首效泵25，首效蒸馏器供水调节电磁截止阀26，节流阀27，淡水充注电磁截止阀28，喷液电磁截止阀29，浓海水下排放电磁截止阀30，浓海水储罐31，蒸发器充注截止阀32，引流电磁截止阀33，平衡电磁截止阀34，给气电磁截止阀35等通过管路连接组成，其特征是：

吸气止逆截止阀2，压缩机3，排气截止阀4，冷凝器6，热交换器5，蒸发器1，淡水电磁截止阀9，首效蒸馏器13，末效蒸馏器17，淡水储罐19通过管路连接构成第一淡水产生路经；

冷凝器6，首效喷射电磁截止阀10，首效引射泵11，首效引射电磁截止阀12，首效蒸馏器13和淡水储罐19等通过管路连接构成第二淡水产生路经；

冷凝器6，末效喷射电磁截止阀14，末效引射泵15，末效引射电磁截止阀16，末效蒸馏器17和淡水储罐19等通过管路连接构成第三淡水产生路经；

蒸发器1，吸气止逆截止阀2，压缩机3，排气截止阀4，冷凝器6，热交换器5，淡水旁路电磁截止阀7和节流阀27等通过管路连接构成制冷循环回路；

蒸发器1，热交换器5，海水电磁截止阀8，首效蒸馏器13，末效蒸馏器17，淡水储罐19，末效泵压力调节阀21，末效泵22，末效蒸馏器充注截止阀23，首效泵压力调节阀24，首效泵25，首效蒸馏器供水调节电磁截止阀26，节流阀27，浓海水储罐31和蒸发器充注截止阀32等通过管路连接构成原料海水路经；

蒸发器1，冷凝器6，浓海水储罐31，引流电磁截止阀33，平衡电磁截止阀34， 给气电磁截止阀35和浓海水下排放电磁截止阀30等通过管路连接构成浓海水排放路经；

蒸发器1与冷凝器6连接管支路，喷液电磁截止阀29和压缩机3通过管路连接构成淡水喷入路经。

本发明的优点和有益效果是：

(1) 本发明的系统采用原料海水经蒸发器1低压蒸发，由压缩机3提升压力温度成高温高压淡水蒸汽，然后进入冷凝器6冷凝成高温淡水，该高温淡水在热交换器5提升原料海水温度并进入蒸发器1向原料海水放热而降温，再进入冷凝器6吸收高温高压淡水蒸汽热量，进入首效蒸馏器13和末效蒸馏器17，向原料海水放热而降温从而在淡水储罐19产出淡水。在整个系统流程中，压缩机3是动力源，淡水经历了吸热放热再吸热再放热过程，在压缩机3排气压力的作用下实现经济运行；

(2) 本发明的系统采用压缩机3排气端冷凝器6中的淡水蒸汽作为首效引射泵11和末效引射泵15的动力源，使首效蒸馏器13和末效蒸馏器17产生负压，利于低温原料海水逐级吸热蒸发，该负压蒸汽与淡水蒸汽在首效引射泵11和末效引射泵14内混合后排向淡水储罐19又产出淡水，又提高了淡水产量；

(3) 本发明的系统采用开启淡水旁路电磁截止阀7，关闭淡水电磁截止阀9，海水电磁截止阀8，首效喷射电磁截止阀10，首效引射电磁截止阀12，末效喷射电磁截止阀14，末效引射电磁截止阀16，引流电磁截止阀33，平衡电磁截止阀34，给气电磁截止阀35和喷液电磁截止阀29，使蒸发器1，吸气止逆截止阀2，压缩机3，排气截止阀4，冷凝器6，热交换器5，淡水旁路电磁截止阀7和节流阀27构成一个封闭的制冷系统，由于压缩机3的做功，蒸发温度和冷凝温度与蒸发压力和冷凝压力将逐步提升达到额定运行工况，之后，关闭淡水旁路电磁截止阀7，开启淡水电磁截止阀9，海水电磁截止阀8，首效喷射电磁截止阀10，首效引射电磁截止阀12，末效喷射电磁截止阀14，末效引射电磁截止阀16，引流电磁截止阀33，平衡电磁截止阀34，喷液电磁截止阀29，末效泵22，首效泵25和首效蒸馏器供水调节电磁截止阀26正常运行，使淡水产量最大化；

(4) 本发明的系统采用原料海水依次流过浓海水储罐31、淡水储罐19、末效泵22、末效蒸馏器17、首效泵25、首效蒸馏器13、热交换器5和节流阀27逐级吸热升温到达蒸发器1，原料海水经负压吸热蒸发成浓海水，浓海水经引流电磁截止阀33流入浓海水储罐31放热，关闭引流电磁截止阀33，平衡电磁截止阀34，打开给气电磁截止阀35和浓海水下排放电磁截止阀30排出浓海水，然后反向操作，打开引流电磁截止阀33，平衡电磁截止阀34，关闭给气电磁截止阀35和浓海水下排放电磁截止阀30收集浓海水。在整个系统流程中，原料海水始终在较低的温度下运行，避免结垢，利于系统长期可靠运行；

(5) 本发明的系统采用喷液电磁截止阀29向压缩机3喷射低温淡水，有润滑轴承，降低噪声，降低排气温度和降低压缩机功率的作用，提升了系统性能。

附图说明

图1是本发明制冷法海水淡化系统的一个实施例。

图2是本发明制冷法海水淡化系统的另一个实施例。

图中1.蒸发器，2.吸气止逆截止阀，3.压缩机，4.排气截止阀，5.热交换器，6.冷凝器，7.淡水旁路电磁截止阀，8.海水电磁截止阀，9.淡水电磁截止阀，10.首效喷射电磁截止阀，11.首效引射泵，12.首效引射电磁截止阀，13.首效蒸馏器，14.末效喷射电磁截止阀，15.末效引射泵，16.末效引射电磁截止阀，17.末效蒸馏器，18.放空阀, 19.淡水储罐，20.淡水排放截止阀，21.末效泵压力调节阀，22.末效泵，23.末效蒸馏器充注截止阀，24.首效泵压力调节阀，25.首效泵，26.首效蒸馏器供水调节电磁截止阀，27.节流阀，28.淡水充注电磁截止阀，29.喷液电磁截止阀，30.浓海水下排放电磁截止阀，31.浓海水储罐，32.蒸发器充注截止阀，33.引流电磁截止阀，34.平衡电磁截止阀，35.给气电磁截止阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

在图1所示本发明制冷法海水淡化系统的一个实施例中:

蒸发器1的出气口与吸气止逆截止阀2入口相连，吸气止逆截止阀2的出口与压缩机3的吸入口相连，压缩机3的排出口与排气截止阀4的入口相连，排气截止阀4的出口与冷凝器6的进气口相连，冷凝器6的出液口与热交换器5的淡水入口相连，热交换器5的淡水出口与蒸发器1的冷冻液进口相连，蒸发器1的冷冻液出口与冷凝器6的冷却液进口相连，冷凝器6的冷却液出口与淡水电磁截止阀9的入口相连，淡水电磁截止阀9的出口与首效蒸馏器13的淡水入口相连，首效蒸馏器13的淡水出口与末效蒸馏器17淡水入口相连，末效蒸馏器17淡水出口与淡水储罐19的一淡水入口相连，构成第一淡水产生路经；

冷凝器6连接有首效喷射电磁截止阀10，首效喷射电磁截止阀10的出口与首效引射泵11喷射端相连；首效蒸馏器13连接有首效引射电磁截止阀12，首效引射电磁截止阀12的出口与首效引射泵11的引射端相连；首效引射泵11的出口与淡水储罐19的一淡水入口相连，构成第二淡水产生路经；

冷凝器6连接有末效喷射电磁截止阀14，末效喷射电磁截止阀14的出口与末效引射泵15喷射端相连；末效蒸馏器17连接有末效引射电磁截止阀16，末效引射电磁截止阀16的出口与末效引射泵15的引射端相连；末效引射泵15的出口与淡水储罐19的一淡水入口相连，构成第三淡水产生路经；

蒸发器1的出气口与吸气止逆截止阀2入口相连，吸气止逆截止阀2的出口与压缩机3的吸入口相连，压缩机3的排出口与排气截止阀4的入口相连，排气截止阀4的出口与冷凝器6的进气口相连，冷凝器6的出液口与热交换器5的淡水入口相连，热交换器5的淡水出口与蒸发器1的冷冻液进口相连，蒸发器1的冷冻液出口与冷凝器6的冷却液进口相连，冷凝器6的冷却液出口连接有淡水旁路电磁截止阀7支路，淡水旁路电磁截止阀7出口与热交换器5的原料海水入口相连，热交换器5的原料海水出口与节流阀27入口相连，节流阀27出口与蒸发器1的供液口相连，构成制冷循环回路；

浓海水储罐31的原料海水出口连接有蒸发器充注截止阀32、首效蒸馏器供水调节电磁截止阀26、末效蒸馏器充注截止阀23和淡水储罐19的原料海水进口，蒸发器充注截止阀32出口与蒸发器1相连；首效蒸馏器供水调节电磁截止阀26出口与首效蒸馏器13相连；末效蒸馏器充注截止阀23出口与末效蒸馏器17相连；淡水储罐19的原料海水出口与末效泵压力调节阀21和末效泵22的并联进口相连；末效泵压力调节阀21和末效泵22的并联出口与末效蒸馏器17的原料海水进口相连，末效蒸馏器17的原料海水出口与首效泵压力调节阀24和首效泵25的并联进口相连，首效泵压力调节阀24和首效泵25的并联出口与首效蒸馏器13的原料海水进口相连，首效蒸馏器13的原料海水出口与海水电磁截止阀8进口相连，海水电磁截止阀8出口与热交换器5的原料海水进口相连，热交换器5的原料海水出口与节流阀27入口相连，节流阀27出口与蒸发器1的供液口相连，构成原料海水路经；

浓海水储罐31连接有引流电磁截止阀33、平衡电磁截止阀34、给气电磁截止阀35和浓海水下排放电磁截止阀30，引流电磁截止阀33和平衡电磁截止阀34的进口与蒸发器1相连；给气电磁截止阀35的进口与冷凝器6相连，构成浓海水排放路经；

蒸发器1的淡水出口与冷凝器6的淡水进口的连接管支路连接有喷液电磁截止阀29，喷液电磁截止阀29出口与压缩机3的喷液口相连，构成淡水喷入路经。

系统运行分三个阶段：

(1)抽真空阶段：关闭系统所有对外截止阀，开启系统所有内部截止阀，外接真空泵由放空阀18向系统抽真空。系统抽真空后，关闭系统内部电磁截止阀，保持系统真空度。利用系统真空度，分别开启蒸发器充注截止阀32，首效蒸馏器供水调节电磁截止阀26和末效蒸馏器充注截止阀23向蒸发器1，首效蒸馏器13和末效蒸馏器17充注适量原料海水；开启淡水充注电磁截止阀28向冷凝器6充注适量淡水；

(2)预热运行阶段：开启淡水旁路电磁截止阀7，关闭淡水电磁截止阀9，海水电磁截止阀8，首效喷射电磁截止阀10，首效引射电磁截止阀12，末效喷射电磁截止阀14，末效引射电磁截止阀16，引流电磁截止阀33，平衡电磁截止阀34，给气电磁截止阀35和喷液电磁截止阀29，使蒸发器1，吸气止逆截止阀2，压缩机3，排气截止阀4，冷凝器6，热交换器5，淡水旁路电磁截止阀7和节流阀27构成一个封闭的制冷系统，开启压缩机3，由于压缩机3的做功，蒸发温度和冷凝温度与蒸发压力和冷凝压力将逐步提升达到额定运行工况；

(3)正常运行阶段：预热运行达到额定运行工况后，关闭淡水旁路电磁截止阀7，开启淡水电磁截止阀9，海水电磁截止阀8，首效喷射电磁截止阀10，首效引射电磁截止阀12，末效喷射电磁截止阀14，末效引射电磁截止阀16，引流电磁截止阀33，平衡电磁截止阀34，喷液电磁截止阀29，末效泵22，首效泵25和首效蒸馏器供水调节电磁截止阀26正常运行。

系统正常运行的流程为：

(1)原料海水流程：原料海水首先进入浓海水储罐31，吸收浓海水温度第一次被加热，随后原料海水分成二路，第一路原料海水经首效蒸馏器供水调节电磁截止阀26进入首效蒸馏器13，第二路原料海水进入淡水储罐19，吸收淡水温度第二次被加热，之后经进入末效泵22升压再进入末效蒸馏器17又降压，第二路原料海水第三次被加热并部分蒸发成淡水蒸汽，该淡水蒸汽被末效引射电磁截止阀16和末效引射泵15抽吸至淡水储罐19并放热成产品淡水，而第三次被加热余下的部分原料海水经首效泵25升压再进入首效蒸馏器13又降压，第二路原料海水第四次被加热并部分蒸发成淡水蒸汽，该淡水蒸汽被首效引射电磁截止阀12和首效引射泵11抽吸至淡水储罐19并放热成产品淡水，而第四次被加热余下的部分原料海水与第一路原料海水混合，在压差作用下，经海水电磁截止阀8进入热交换器5第五次被加热，之后进入节流阀27降压到达蒸发器1吸热被部分蒸发成淡水蒸汽，余下部分成浓海水。淡水蒸汽随后进入淡水流程，浓海水进入浓海水流程；

(2)淡水流程：在蒸发器1吸热被部分蒸发成的淡水蒸汽，流经吸气止逆截止阀2被压缩机3吸入、压缩提升温度和压力后排入冷凝器6，一部分淡水蒸汽作为动力经首效喷射电磁截止阀10、首效引射泵11和末效喷射电磁截止阀14、末效引射泵15排出至淡水储罐19并放热成产品淡水；大部分淡水蒸汽在冷凝器6内被冷凝成淡水，被冷凝成的淡水在压缩机3高压侧压力作用下进入热交换器5和蒸发器1向原料海水放出热量，进入冷凝器6吸收淡水蒸汽热量升温，经淡水电磁截止阀9进入首效蒸馏器13、末效蒸馏器17和淡水储罐19向原料海水放出热量，在淡水储罐19产出淡水；

(3)浓海水流程：在蒸发器1余下部分成的浓海水，由于平衡电磁截止阀34开启使蒸发器1和浓海水储罐31成连通容器，在重力作用下，浓海水经引流电磁截止阀33流入浓海水储罐31。关闭引流电磁截止阀33和平衡电磁截止阀34，开启给气电磁截止阀35和浓海水下排放电磁截止阀30，在压力的作用下，浓海水被排出。

在图2所示本发明制冷法海水淡化系统的另一个实施例中，其与图1所示实施例的区别在于：

其一，首效引射泵11和末效引射泵15的并联出口管路与压缩机3的经济器补气口连接。经首效引射泵11和末效引射泵15喷射引射的淡水蒸汽进入压缩机3的经济器补气口，被压缩机3吸入、压缩提升温度和压力后排入冷凝器6，进一步增加了淡水的产量；

其二，与压缩机3相连的喷液电磁截止阀29的入口管路与淡水储罐19连接。