一种冬夏两用空调与平流式海水淡化联产的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海水淡化技术，特别涉及一种冬夏两用空调与平流式海水淡化联产的方法及系统。
【背景技术】
[0002]近年来，我国家用空调在城市中日益普及。2001年至2013年，我国家用空调市场的产量以年均复合增长率17.29%的趋势递增，2013年我国家用空调产量为13057万台。在夏季当家用空调制冷时，其主要作用是使室内降温，空调系统的冷凝热直接排放到大气中，并未加以利用。制冷机组在空调工况下运行时向大气环境排放大量的冷凝热，通常冷凝热可达制冷量的1.15?1.3倍。大量的冷凝热直接排入大气，白白散失掉，造成较大的能源浪费，这些热量的散发又使周围环境温度升高，造成严重的环境热污染，所以，为了节约能源和保护环境，空调余热回收利用就显得很有必要。
[0003]水是维系生命与健康的基本需求，地球虽然有71 %的面积为水所覆盖，但是淡水资源却极其有限。目前全世界的淡水资源仅占其总水量的2.5%，其中70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有86%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26%。目前，全世界有1/6的人口、约10亿多人缺水。专家估计，到2025年世界缺水人口将超过25亿。又由于地球上淡水的分布在地域、时间上的不均衡性，以及人类对水源的污染，使淡水可用量不仅受到限制，而且急剧减少。缺水问题已经是一个全世界共同面临的社会可持续发展的难题。在这种严峻的用水形式和现实条件下，海水淡化的提出与应用具有极大的现实意义。
[0004]海水淡化是指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序，其实现技术主要有蒸馏法、反渗透法、电渗析法、冷冻法等。蒸馏法包括多效蒸馏法、多级闪蒸法、膜蒸馏法、太阳能蒸馏法等。蒸馏法的原理是使海水受热汽化、水蒸汽冷凝而得到淡水，它具有设备简单可靠、防污垢性能好、易于大型化、产水量以及可利用低品位热能等优点，但是该方法需要外部供给热能，而且水的气化潜热比较大，所以能耗较高。
[0005]目前，蒸馏法技术成熟，其中的低温多效蒸馏海水淡化技术是一种很有发展前景的海水淡化技术，在世界范围内得到了较广泛的应用。申请号为201110398281.7的专利文献公开了一种低温多效海水淡化系统，它主要包括多组热管式多效蒸发器、蒸汽喷射器TVC、冷却器、气水释放装置、汽水分离器、水环真空泵、原水泵、淡泵、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸等。该发明的特点在于，所述多效蒸发器为多组，利用热管的传热性能，通过蒸汽喷射器TVC引射冷却器中的循环蒸汽及汽轮机低压缸排汽，使循环蒸汽及汽轮机低压缸排汽变为较高品质的蒸汽进入热管式蒸发器，从而提高了海水蒸发效率。同时，该发明又利用低品质的汽轮机低压缸排汽，提高了能源的利用率以及电厂的效率，通过热管加热产生的蒸汽作为以后几组蒸发器的热源，提高了蒸汽的利用率。由于该发明利用的是低品质的汽轮机低压缸排汽，所以它其实是一种较大型的工业性的海水淡化系统。
[0006]申请号为201110174880.0的专利文献公开了一种工业余热低温多效海水淡化系统，它包括多效海水蒸发器、末效冷凝器、进料海水管、冷却水出水管、冷却水流经管、浓盐水流出管、凝结水输送管、产品水回流管、多个喷淋装置、多个浓盐水流经管、多个产品水流经管等。该发明将工业余热应用到低温多效海水淡化系统中，利用工业用户产生的高温余热作为能源，通过工业余热锅炉转换成工作蒸汽，利用此工作蒸汽进行低温多效海水淡化，首效蒸发器产生的产品水回流到工业余热锅炉，循环利用，从而降低了低温多效海水淡化系统的制水成本。同样，该发明也是一种较大型的工业性的海水淡化系统。
[0007]目前中小型的低温多效海水淡化系统由于无法获取稳定的废热热源，大多耗用一次能源，制水成本很高，虽然也有研宄者提出了采用空调热来淡化海水的装置，申请号为200610124010.1的专利文献公开了一种空调制冷和海水淡化一体化装置，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、引风机、排风机和喷淋系统，所述压缩机与冷凝器通过管道连接，排风机设置在冷凝器的一侧，冷凝器和蒸发器之间通过膨胀阀连接，引风机设置在与冷凝器相对的蒸发器的另一边，且冷凝器和蒸发器之间设置有与引风机相通的风道，蒸发器的一侧设置有进风口，所述喷淋系统设置在冷凝器与排风机之间。上述装置虽然利用了空调的废热来进行海水淡化，但是只使用单效工作，并且空调产生的废热温度较低，一般只有40?50°C，实际淡水产率低下，无法满足实际的供水应用。
【发明内容】
[0008]本发明公开了一种冬夏两用空调与平流式海水淡化联产的方法，夏天利用空调的废热或冬天利用空调产生的冷凝热进行低温多效蒸馏来生产淡水，提高了能源利用率，降低了淡化海水的成本，而且减少了环境热污染，同时利用海水温差提高淡水产率，冬夏都能产水，实用性高，具有良好的经济效益。
[0009]一种冬夏两用空调与平流式海水淡化联产的方法，包括以下步骤:
[0010]将空调制冷过程中的冷凝热或制热过程中的冷凝热作为热源，采用平流式低温多效蒸馏法进行海水淡化；
[0011]上一效的淡水蒸汽进入下一效进行冷凝，淡水蒸汽的温度逐效降低，最后一效产出的淡水蒸汽温度为低于20°c ;
[0012]取第一海水源的海水冷凝最后一效产出的淡水蒸汽；
[0013]取第二海水源的海水作为待淡化海水，通过其余效产出的淡水和浓海水预热待淡化海水，所述第二海水源的温度高于第一海水源的温度。
[0014]夏季时，本发明中采用空调的制冷循环过程中的冷凝热作为热源，针对产热温度较低的空调冷凝热，结合低温多效蒸馏法进行海水淡化，提高了能源利用效率，具有良好的海水淡水产率；同时利用海洋中随着深度变化，海水具有温差的现象，采用温度较低的第一海水源冷凝最后一效淡水蒸汽，使最后一效产出的淡水蒸汽的温度可以设置的较低，在第一效温度不变的情况下，增大第一效和最后一效之间的温差，从而增加低温多效蒸馏的效数，提高淡水产率，而待淡化海水则采用温度高于第一海水源的第二海水源，第二海水源提供的待淡化海水的温度越高，则进行预热时所需要的时间和能耗就越少，可以减少预热时间，提高待淡化海水的预热后的温度，进一步提高能源利用效率和淡水产率。
[0015]冬季时，本发明中采用空调制热循环过程中的冷凝热作为热源，在冬季时，海水也有温差，此时仍可以利用海洋中随着深度变化，海水具有温差的现象，采用温度较低的第一海水源冷凝最后一效淡水蒸汽，使最后一效产出的淡水蒸汽的温度可以设置的较低，在第一效温度不变的情况下，增大第一效和最后一效之间的温差，从而增加低温多效蒸馏的效数，提高淡水产率，而待淡化海水则采用温度高于第一海水源的第二海水源，第二海水源提供的待淡化海水的温度越高，则进行预热时所需要的时间和能耗就越少，可以减少预热时间，提高待淡化海水的预热后的温度，进一步提高能源利用效率和淡水产率。
[0016]在平流进料方式下，将物料海水平行泵入所有效组即可，不需设置额外的效间泵对物料水反复输送，因此，平流进料的系统泵功消耗一般低于逆流进料和顺流进料，而且系统控制和运行操作也较为简单。
[0017]为了减少能耗，优选的，控制所述的热源温度在30?55°C。40?55°C是普通空调夏季制冷所产生的冷凝热温度，使用本发明方法无需增加空调的功率来提高温度，仍具有较高的淡水产率，从而减少能源的消耗，当热源温度为40°C时，最少效数达7效；冬季时，普通空调利用冷凝热加热，加热温度一般在30?45°C。
[0018]一般情况下在气温较高的夏季的情况下使用空调的制冷功能，此时海洋的表层温度较高，深层海水温度较低；而气温较低的冬季使用空调的制热功能，此时海洋的表层温度较低，深层海水温度较高；一般海水深度超过10米海水温度较少受环境的影响，总体比较为稳定约为13?18°c;表层海水则受环境影响较大，一般夏季约为27?3