热泵海水淡化全耦合循环系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热栗海水淡化全耦合循环系统及其方法，属于海水淡化及能源动力领域。
【背景技术】
[0002]机械蒸汽压缩式热栗技术是一种优势显著的节能技术，即通过压缩机使制冷剂蒸汽压力升高，并将高压制冷剂冷凝潜热释放形成制热效果，冷凝后的高压液体通过节流阀降压，最终吸收热量在蒸发器内蒸发，并重新进入压缩机完成热力循环。同时对于传统的加湿除湿海水淡化热力系统，通常需要外加热源对工作介质进行加热，因此海水淡化热力系统受到热源的限制，对于没有稳定热源的情况，无法满足生产生活对淡水资源的需求，同时基于加湿除湿技术的海水淡化系统由于将浓缩后的热海水排入大气，热量不能得到回收利用，不仅严重影响海水淡化系统的热能利用效率，同时也会对环境造成热污染。然而对于采用热栗技术全面提升加湿除湿海水淡化系统能源利用效率的研究还未引起重视。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提出一种能源利用效率更高的热栗海水淡化全耦合循环系统及其方法。
[0004]一种热栗海水淡化全耦合循环系统，包括机械蒸汽压缩式热栗子系统；
机械压缩式热栗子系统包括蒸发冷凝器、压缩机、驱动电机、海水加热器、节流阀；其中蒸发冷凝器制冷剂侧出口与压缩机进口相连，压缩机转轴与驱动电机相连，压缩机出口与海水加热器制冷剂侧进口相连，海水加热器制冷剂侧出口与节流阀进口相连，节流阀出口与蒸发冷凝器制冷剂侧进口相连；
其特征在于:该系统还包括海水淡化子系统，该子系统包括海水栗、预热器、加湿塔；进料海水进入海水栗，海水栗出口与预热器进料海水侧进口相连，预热器进料海水侧出口与海水加热器海水侧进口相连，海水加热器海水侧出口与加湿塔海水侧进口相连，加湿塔海水侧出口与预热器浓海水侧进口相连，预热器浓海水侧出口与大气相连；同时蒸发冷凝器湿空气侧出口与加湿塔湿空气侧进口相连，加湿塔湿空气侧出口与蒸发冷凝器湿空气侧进口相连。
[0005]所述的热栗海水淡化全耦合循环系统的工作方法，包括以下过程:机械压缩式热栗子系统的蒸发冷凝器制冷剂侧出口制冷剂蒸汽进入压缩机，拖动电机驱动压缩机完成制冷剂蒸汽的压缩，压力升高后的制冷剂蒸汽进入海水加热器释放热量，冷凝后的制冷剂液体进入节流阀，压力降低后的制冷剂液体进入蒸发冷凝器制冷剂侧吸收热量蒸发；
其特征在于还包括以下过程:进料海水进入海水淡化子系统中的海水栗，压力升高后的高压海水进入预热器吸热，预热后的进料海水进入海水加热器海水侧吸收制冷剂冷凝潜热，高温海水进入加湿塔喷淋，经过加湿过程形成的浓海水进入预热器释放热量加热经海水栗流出的高压进料海水并排入大气，同时蒸发冷凝器湿空气侧出口流出的低温湿空气进入加湿塔与高温海水直接接触，形成高温饱和湿空气后进入蒸发冷凝器冷凝重新开始热力循环，同时淡水从蒸发冷凝器冷凝侧排出。
[0006]通过利用上述海水淡化子系统，既可以用海水加热器制冷剂侧冷凝热加热海水，浓海水余热预热进料海水，又可以充分利用高温饱和湿空气冷凝潜热并析出淡水，提高了海水淡化系统的能源利用效率。本发明充分利用了机械压缩式热栗中压缩机输入机械功，同时无需外加热源，提高了海水淡化系统的适应性和经济性，符合国家节能减排及能源环境可持续发展战略的目标。
[0007]上述机械压缩式热栗子系统中的蒸发冷凝器为板翅式换热器。
[0008]上述机械压缩式热栗子系统中的压缩机为容积式压缩机，并采用变频电机驱动压缩机以适应热栗海水淡化全耦合循环系统的变工况。
[0009]上述机械压缩式热栗子系统中的海水加热器为板式换热器，防止海水对海水加热器的腐蚀。
[0010]上述海水淡化子系统中的预热器为钛材板式换热器，防止海水对预热器的腐蚀。
[0011]上述海水淡化子系统中的加湿塔采用海水喷淋结构，使海水喷淋后与低温饱和湿空气充分接触，增加传热传质面积。
【附图说明】
[0012]图1是本发明提出的热栗海水淡化全耦合循环系统；
图中标号名称:1蒸发冷凝器，2压缩机，3驱动电机，4海水加热器，5节流阀，6海水栗，7预热器，8加湿塔，A机械蒸汽压缩热栗子系统，B海水淡化子系统。
【具体实施方式】
[0013]下面参照图1说明热栗海水淡化全耦合循环系统的运行过程。
[0014]图1是本发明提出的热栗海水淡化全耦合循环系统。该系统的工作过程如下:机械压缩式热栗子系统蒸发冷凝器制冷剂侧出口制冷剂蒸汽进入压缩机，拖动电机驱动压缩机完成制冷剂蒸汽的压缩，压力升高后的制冷剂蒸汽进入海水加热器释放热量，冷凝后的制冷剂液体进入节流阀，压力降低后的制冷剂液体进入蒸发冷凝器制冷剂侧吸收热量蒸发。加装海水淡化子系统后，进料海水进入海水淡化子系统中的海水栗，压力升高后的高压海水进入预热器吸热，预热后的进料海水进入海水加热器海水侧吸收制冷剂冷凝潜热，高温海水进入加湿塔喷淋，经过加湿过程形成的浓海水进入预热器释放热量加热经海水栗流出的高压进料海水并排入大气，同时蒸发冷凝器湿空气侧出口流出的低温湿空气进入加湿塔与高温海水直接接触，形成高温饱和湿空气后进入蒸发冷凝器冷凝重新开始热力循环，同时淡水从蒸发冷凝器冷凝侧排出。
【主权项】
1.一种热栗海水淡化全耦合循环系统，包括机械压缩式热栗子系统(A); 机械压缩式热栗子系统(A)包括蒸发冷凝器(1)、压缩机(2)、驱动电机(3)、海水加热器(4)、节流阀(5);其中蒸发冷凝器⑴制冷剂侧出口与压缩机⑵进口相连，压缩机(2)转轴与驱动电机⑶相连，压缩机⑵出口与海水加热器(4)制冷剂侧进口相连，海水加热器⑷制冷剂侧出口与节流阀(5)进口相连，节流阀(5)出口与蒸发冷凝器⑴制冷剂侧进口相连； 其特征在于:该系统还包括海水淡化子系统(B)，该子系统包括海水栗(6)、预热器(7)、加湿塔(8); 进料海水进入海水栗￠)，海水栗￠)出口与预热器(7)进料海水侧进口相连，预热器(7)进料海水侧出口与海水加热器(4)海水侧进口相连，海水加热器(4)海水侧出口与加湿塔(8)海水侧进口相连，加湿塔(8)海水侧出口与预热器(7)浓海水侧进口相连，预热器(7)浓海水侧出口与大气相连；同时蒸发冷凝器(1)湿空气侧出口与加湿塔(8)湿空气侧进口相连，加湿塔⑶湿空气侧出口与蒸发冷凝器⑴湿空气侧进口相连。2.根据权利要求1所述的热栗海水淡化全耦合循环系统，其特征在于:上述机械压缩式热栗子系统(A)中的蒸发冷凝器(1)为板翅式换热器。3.根据权利要求1所述的热栗海水淡化全耦合循环系统，其特征在于:上述机械压缩式热栗子系统(A)中的压缩机(2)为容积式压缩机。4.根据权利要求1所述的热栗海水淡化全耦合循环系统，其特征在于:上述机械压缩式热栗子系统(A)中的海水加热器(4)为板式换热器。5.根据权利要求1所述的热栗海水淡化全耦合循环系统，其特征在于:上述海水淡化子系统(B)中的预热器(7)为钛材板式换热器。6.根据权利要求1所述的热栗海水淡化全耦合循环系统，其特征在于:上述海水淡化子系统(B)中的加湿塔(8)采用海水喷淋结构。7.根据权利要求1所述的热栗海水淡化全耦合循环系统热栗海水淡化全耦合循环系统的工作方法，包括以下过程:机械压缩式热栗子系统(A)的蒸发冷凝器(1)制冷剂侧出口制冷剂蒸汽进入压缩机(2)，拖动电机(3)驱动压缩机(2)完成制冷剂蒸汽的压缩，压力升高后的制冷剂蒸汽进入海水加热器(4)释放热量，冷凝后的制冷剂液体进入节流阀(5)，压力降低后的制冷剂液体进入蒸发冷凝器(1)制冷剂侧吸收热量蒸发； 其特征在于还包括以下过程:进料海水进入海水淡化子系统(B)中的海水栗￠)，压力升高后的高压海水进入预热器(7)吸热，预热后的进料海水进入海水加热器(4)海水侧吸收制冷剂冷凝潜热，高温海水进入加湿塔(8)喷淋，经过加湿过程形成的浓海水进入预热器(7)释放热量加热经海水栗(6)流出的高压进料海水并排入大气，同时蒸发冷凝器(1)湿空气侧出口流出的低温湿空气进入加湿塔(8)与高温海水直接接触，形成高温饱和湿空气后进入蒸发冷凝器(1)冷凝重新开始热力循环，同时淡水从蒸发冷凝器(1)冷凝侧排出。
【专利摘要】一种热泵海水淡化全耦合循环系统及其方法，属于能源动力领域。其特征在于：该系统还包括海水淡化子系统，该子系统包括海水泵，与海水泵出口相连的预热器、与预热器出口相连的海水加热器、与海水加热器海水侧出口相连的加湿塔、与加湿塔湿空气侧出口相连的蒸发冷凝器。利用制冷剂冷凝过程中释放的热量加热海水，使热海水与低温饱和湿空气在加湿塔中充分接触完成湿空气的加温加湿，而后高温湿空气在蒸发冷凝器中释放热量冷凝，析出淡水，同时加湿塔中排出的浓海水用于预热进料海水。本发明充分利用了机械压缩式热泵中压缩机输入机械功，无需外加热源，提高了海水淡化系统的适应性和经济性，符合国家节能减排及能源环境可持续发展战略的目标。
【IPC分类】C02F1/16, C02F103/08
【公开号】CN105314703
【申请号】CN201510663628
【发明人】何纬峰, 韩东, 岳晨, 蒲文灏, 罗朝嘉, 张轩凯, 姚瑶
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月15日