凝汽源热泵驱动多效蒸馏溶液结晶净化工艺的制作方法

本发明涉及一种溶液的结晶和净化、海水的淡化和产盐、污水的处理再利用和物料资源回收，亦即循环经济中零排放过程中，所要使用的凝汽源热泵驱动多效蒸馏溶液结晶净化工艺。

(二)

背景技术：

多效蒸馏溶液结晶净化工艺：由多组蒸发器D_n及其预热器E_n，经多个工艺连接点串联连接，组成多效蒸馏溶液结晶净化工艺，只需对首效蒸发器D₁及其预热器E₁输入加热水蒸汽，并回收凝水22；从此开始的每一效，均把本效蒸发器D_n-1中所喷淋预热补充海水或喷淋循环盐水时，回收前效水蒸汽凝结潜热而蒸馏出本效二次蒸汽，并引入后效蒸发器D_n及其预热器E_n，以在凝结成淡水的同时回收其凝结潜热，以分别作为后效循环喷淋盐水23的蒸馏热源，以及后效补充海水的预热热源；前效蒸发器D_n-1及其预热器E_n-1中产生的凝水22和循环喷淋盐水23，则利用前后效的压力差，分别引入后效蒸发器E_n的对应工艺连接点……如此重复进行，所产生的二次蒸汽逐级降压、降温，并重复回收凝结潜热，直到末效蒸发器D_n所蒸馏出的二次蒸汽，由于其温度降低而无法作为蒸馏热源，则引入冷凝器中凝结成淡水，其凝结潜热则通过冷却海水而排放环境。

上述工艺中：

(1)海水回收高温排放淡水热量而被预热后升温，以降低蒸馏驱动热量，然后进入工艺中进行多效蒸馏处理；

(2)多效蒸馏生产的高温淡水由淡水泵驱动，而在预热器中放热、降温后收集、待用；

(3)多效蒸馏生产的高温盐水，再经螺旋沉降离心机的固液分离，而生产结晶盐和盐水；所生产的结晶盐由输送带送至收集池待用；

(4)所生产的盐水与补充海水混合后再送回多效蒸馏工艺中循环处理，以实现循环经济中的零排放。

通过多效而逐级降温蒸馏、凝结、预热的过程，可获得多倍于加热水蒸汽流量的凝水22。由于盐水的加热、蒸馏、增浓、饱和过程，是在蒸发器换热管表面同时、同地进行，因此必然导致溶质析出、积淀、结垢于换热管表面，从而使得装置运行极不稳定，可靠性与安全性较差。

多效蒸馏溶液结晶净化工艺的优点是生产的凝水达到饮用标准，但许多缺点也制约其发展：

(1)工艺过程须补充冷凝器中二次蒸汽凝结潜热损失，补充热量折合为加热水蒸汽量55-350kg/t，故而需由锅炉提供所需水蒸汽，从而限制了装置的热能利用效率；

(2)换热管表面结垢严重，需采取防垢措施，并经常清洗；

(3)耗电达7～15kW*h/t，造水成本达￥20～30/t。

(三)

技术实现要素：

本发明目的是：系统集成凝汽源热泵与多效蒸馏溶液结晶净化工艺，是热泵行业与溶液结晶净化行业的跨界产品；利用凝汽源热泵不仅回收末效蒸发器所蒸馏出凝汽的潜热，而且梯级回收凝水显热、油冷显热、套缸显热、过冷显热；利用凝汽源热泵和水蒸汽压缩机，共同制取加热水蒸汽，以实现独立驱动多效蒸馏溶液结晶净化工艺；多效蒸馏生产的高温盐水，再经螺旋沉降离心机的固液分离，而生产结晶盐和盐水；所生产的结晶盐由输送带送至收集池待用；所生产的盐水与补充海水混合后再送回多效蒸馏工艺中循环处理，以实现循环经济中的零排放。

按照附图1所示的凝汽源热泵驱动多效蒸馏溶液结晶净化工艺，其由1-管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器；1-1-凝汽进口；1-2-分离腔；1-3-圆环分布垂直虹吸取热管簇；1-4-分流腔；1-5-凝水出口；1-6-液态热泵工质进口；1-7-气态热泵工质出口；1-8-吸油口；1-9-引射器；1-10-两通阀；1-11-不凝气分离器；1-12-圆柱空间虹吸下降通道；1-13-凝水泵；1-14-凝水回热器；1-15-凝水进口；2-凝汽；3-液位开关；4-膨胀阀；4-1-干燥过滤器；5-压缩机；5-1-回油口；5-2-驱动设备；5-3-套缸回热器；5-4-油分离器；5-5-油过滤器；5-6-流量开关；5-7-电磁阀；5-8-油冷却器；5-9-手动球阀；5-10-过冷器；6-管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器；6-1-软化补水进口；6-2-分离腔；6-3-圆环分布垂直虹吸放热管簇；6-4-分流腔；6-5-水蒸汽出口；6-6-气态热泵工质进口；6-7-液态热泵工质出口；6-8-出气口；6-9-圆柱空间虹吸下降通道；7-热泵工质；8-软化补水；9-软化补水流量调节阀；10-水蒸汽压缩机；11-高压水蒸汽；12-压力开关；13-温度开关；14-真空泵；15-蒸发器；15-1-蒸汽管；15-2-凝水管；15-3-储液罐；15-4-出液口；15-5-布液器；15-6-进汽口；15-6-1-预热进汽口；15-7-进水口；15-8-出水口；15-9-除沫器；15-10-出汽口；15-11-进液口；16-预热器；17-海水补充泵；18-循环喷淋泵；19-流量调节阀；20-盐水泵；21-海水；22-凝水；23-盐水；24-低压水蒸汽；25-加热水蒸汽；26-流量控制阀；27-螺旋沉降离心机；28-结晶盐组成，其特征在于：

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程顶部气态热泵工质出口1-7通过管道连接压缩机5、油分离器5-4、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程、干燥过滤器4-1、过冷器5-10过冷侧、膨胀阀4、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程底部液态热泵工质进口1-6，组成热泵循环回路；

油分离器5-4底部出油口通过管道连接手动球阀5-9、油冷却器5-8润滑油侧、油过滤器5-5、流量开关5-6、电磁阀5-7、手动球阀5-9、压缩机5回油口，组成油冷回热回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程的顶部凝汽进口1-1、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧、底部凝水出口1-5、不凝气分离器1-11、凝水泵1-13、凝水回热器1-14凝水侧，组成凝汽2放热凝水22回热回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程的底部液态热泵工质进口1-6、底部分流腔1-4、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧、顶部分离腔1-2、顶部气态热泵工质出口1-7，组成热泵工质的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道1-12，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的外壳为垂直设置的圆柱面；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部内壁设置液位开关3，依据热泵工质液位信号闭环控制膨胀阀4的开度，而膨胀阀4的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程底部液态热泵工质进口1-6，组成热泵工质膨胀回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程的顶部气态热泵工质进口6-6、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3外侧、底部液态热泵工质出口6-7，组成热泵工质的逆流放热回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程的底部软化补水进口6-1、底部分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3内侧、顶部分离腔6-2、顶部水蒸汽出口6-5，组成软化补水的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道6-9，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6的外壳为垂直设置的圆柱面；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程上部内壁设置液位开关3，依据软化补水8的水位信号闭环控制软化补水流量调节阀9的开度，而软化补水流量调节阀9的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程底部软化补水进口6-1，以补充软化补水8，组成软化补水流量调节回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部水蒸汽出口6-5通过管道连接水蒸汽压缩机10，组成水蒸汽压缩回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部分离腔6-2内壁设置压力开关12和温度开关13各一只；

真空泵14的进气口连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程底部凝水出口1-5所连接的不凝气分离器1-11出气口，组成不凝气排出回路；

软化补水8通过管道连接凝水回热器1-14软化水侧、分流三通、油冷却器5-8软化水侧、套缸回热器5-3软化水侧、过冷器5-10软化水侧、汇流三通、软化补水流量调节阀9的进口，组成软化补水梯级回热预热回路；

软化补水8通过管道连接分流三通、流量调节阀19、汇流三通，组成软化补水流量调节回路；

每效蒸发器15及其预热器16的壳程通过上部蒸汽管15-1与下部凝水管15-2相互连接，组成凝结回热回路；

每效蒸发器15管程底部储液罐15-3的出液口15-4，通过管道连接分液三通、循环喷淋泵18、蒸发器15管程顶部布液器15-5，组成盐水循环喷淋回路；

每效蒸发器15壳程下部设置进汽口15-6、进水口15-7、出水口15-8，与每效蒸发器15管程底部除沫器15-9的上部出汽口15-10，组成蒸发器15的水蒸汽、凝水工艺连接点；

每效蒸发器15管程底部储液罐15-3的进液口15-11、储液罐15-3的出液口15-4所连接分液三通，组成盐水工艺连接点；

每效蒸发器15壳程的水蒸汽、凝水工艺连接点，管程的水蒸汽、盐水工艺连接点，分别通过管道与其前效、后效蒸发器15的对应工艺连接点相互串联连接，组成多效蒸馏溶液结晶净化工艺；

海水21通过管道依次连接海水补充泵17、各效预热器16、首效蒸发器15管程顶部布液器15-5，组成海水补充、预热回路；

末效蒸发器15管程底部储液罐15-3的出液口15-4所连接分液三通，通过管道连接盐水泵20、螺旋沉降离心机27、盐水循环管道及结晶盐管道，以分离出盐水23和结晶盐28，组成盐水分离回路；

末效蒸发器15的管程出汽口15-10与壳程出水口15-8，通过管道分别连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的凝汽进口1-1和凝水进口1-15，组成凝汽源回路；

水蒸汽出口6-5的全部低压水蒸汽24通过管道直接连接首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6，组成热泵加热回路；

高压水蒸汽11通过流量控制阀26、管道连接首效蒸发器15壳程下部预热进汽口15-6-1，组成高压水蒸汽预热回路。

蒸发器15是竖管升膜蒸发器15；或是横管升膜蒸发器15；或是板式升膜蒸发器15；或是竖管降膜蒸发器15；或是横管降膜蒸发器15。

软化补水梯级回热预热回路中，油冷却器5-8软化水侧、套缸回热器5-3软化水侧、过冷器5-10软化水侧，其通过管道串联连接的次序可以改变；其通过管道串联连接的台数可以减少。

螺旋沉降离心机27是高速冷冻离心机27；或是碟片式离心机27；或是管式离心机27；或是倾桥式离心机27；或是篮式离心机27；或是板框式过滤机27；或是平板过滤机27；或是真空旋转过滤机27。

水蒸汽出口6-5的全部低压水蒸汽24通过水蒸汽压缩机10压缩成为扩压、升温的加热水蒸汽25，再通过管道连接首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6，组成热泵与水蒸汽压缩机加热回路。

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部吸油口1-8通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的低压引射口，管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程上部出气口6-8通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的高压进气口，压缩机5吸气管的回油口5-1通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的中压出气口，组成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的回油回路。

凝汽2是二次蒸汽2，或是废蒸汽2，或是乏蒸汽2。

驱动设备5-2是电动机5-2，或是燃气驱动内燃发动机5-2，或是汽油驱动内燃发动机5-2，或是柴油驱动内燃发动机5-2，或是煤油驱动内燃发动机5-2，或是斯特林外燃发动机5-2，或是燃气驱动燃气轮发动机5-2，或是煤气驱动燃气轮发动机5-2，或是蒸汽轮机5-2。

本发明的工作原理结合附图1说明如下：

1、多效蒸馏溶液结晶净化工艺：由多组蒸发器15及其预热器16，经每效蒸发器15壳程的水蒸汽、凝水工艺连接点，管程的水蒸汽、盐水工艺连接点，分别通过管道与其前效、后效蒸发器15的对应工艺连接点相互串联连接，组成多效蒸馏溶液结晶净化工艺；只需对首效蒸发器15及其预热器16的壳程输入低压水蒸汽24和或加热水蒸汽25和或高压水蒸汽11，并释放其凝结潜热、回收凝水22；从此开始的每一效，均把本效蒸发器15中喷淋预热补充海水21或喷淋循环盐水23时，在回收前效水蒸汽凝结潜热的同时，蒸馏出本效二次蒸汽，并引入后效蒸发器15及其预热器16，在凝结成凝水22的同时重复回收凝结潜热，以分别作为后效循环喷淋盐水23的蒸馏热源，以及后效补充海水21的预热热源；前效蒸发器15及其预热器16中产生的凝水22和循环喷淋盐水23，则利用前后效压力差，分别引入后效蒸发器15的对应工艺连接点……如此重复进行，所产生的二次蒸汽逐级降温、降压，并重复回收凝结潜热，直到末效蒸发器15蒸馏出的二次蒸汽由其出汽口15-10流出，以及各效蒸发器15及其预热器16中产生的凝水22由出水口15-8流出，其温度已接近环境状态。

2、预热补充海水21：海水21由海水补充泵17驱动，依次逆向流经各效预热器16、首效蒸发器15管程顶部布液器15-5，以逆向逐级预热补充海水21。

3、排放盐水：末效蒸发器15管程底部储液罐15-3的出液口15-4所连接分液三通的盐水23，由盐水泵20驱动而排放环境。

4、二次蒸汽凝结放热：末效蒸发器15管程出汽口15-10所排放的凝汽2通过顶部凝汽进口1-1，引入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程中，在中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧凝结放热成为凝水22；末效蒸发器15壳程出水口15-8所排放的凝水22通过凝水进口1-15，引入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程中，在圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧放热后降温；并由热泵循环回收凝汽2的凝结潜热，以及凝水22的降温显热，以提供热泵热源。

5、热泵工质逆流取热升膜蒸发：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部内壁设置的液位开关3，依据热泵工质液位信号闭环控制膨胀阀4的开度，以使低压两相热泵工质7从下至上流经管程底部液态热泵工质进口1-6、底部分流腔1-4、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧、顶部分离腔1-2、顶部气态热泵工质出口1-7，其中的热泵工质7在液态热泵工质进口1-6处受管道外压作用而直接流至分流腔1-4、圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧，然后以逆流方式提取凝汽源放热而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱空间虹吸下降通道1-12中，由于热泵工质7的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环。

6、热泵循环：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程顶部低压过热气态热泵工质7被燃气内燃发动机5-2驱动的压缩机5压缩成为高压过热气态热泵工质7，经油分离器5-4的油分离之后，再送入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6的壳程冷凝成为高压过冷液态热泵工质7，流经液态热泵工质出口6-7、干燥过滤器4-1、过冷器5-10过冷侧，再经膨胀阀4节流而成为低压两相热泵工质7，重新流入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程，回收凝汽2的凝结潜热后，蒸发成为低压过热气态热泵工质7，以完成凝汽源热泵循环；同时把冷凝热量释放给管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程的软化补水8。

7、热泵工质冷凝放热：高压过热气态热泵工质7从上至下流经管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程顶部的气态热泵工质进口6-6、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3外侧、底部液态热泵工质出口6-7，然后以逆流方式分段释放其过热显热、冷凝潜热、过冷显热，而冷凝成为高压过冷液态热泵工质7。

8、凝水22放热：凝汽源放热后产生的凝水22，流经凝水出口1-5、不凝气分离器1-11、凝水泵1-13、凝水回热器1-14凝水侧，以释放其显热后降温。

9、油冷放热：经油分离器5-4分离出的压缩机高温润滑油，依据压差流经其底部出油口、手动球阀5-9、油冷却器5-8、油过滤器5-5、流量开关5-6、电磁阀5-7、手动球阀5-9、压缩机5回油口，以释放其显热后降温。

10、套缸放热：发动机5-2的套缸循环冷却水及烟气循环冷却水流经套缸回热器5-3，以释放其显热后降温。

11、过冷放热：冷凝成为高压过冷的液态热泵工质7，流经液态热泵工质出口6-7、干燥过滤器4-1、过冷器5-10过冷侧，以释放其显热后降温。

12、梯级回热：软化补水8流经凝水回热器1-14软化水侧、分流三通、油冷却器5-8软化水侧、套缸回热器5-3软化水侧、过冷器5-10软化水侧、汇流三通，以梯级回收凝水显热、油冷显热、套缸显热、过冷显热，而充分预热软化补水至其蒸发温度。

13、软化补水逆流取热升膜蒸发：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程上部内壁设置的液位开关3，依据软化补水8的水位信号闭环控制软化补水流量调节阀9的开度，使得软化补水8从下至上流经软化补水进口6-1、底部分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3内侧，然后以逆流方式提取热泵工质7的冷凝放热而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱空间虹吸下降通道6-9中，由于软化补水的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环；而产生的低压水蒸汽24经顶部分离腔6-2的分离后，再由顶部水蒸汽出口6-5排出。

14、高压水蒸汽预热工艺装置：由顶部分离腔6-2内壁设置的温度开关13通过流量控制阀26控制高压水蒸汽11的流量，使其通过管道流入首效蒸发器15壳程下部的预热进汽口15-6-1，以预热多效蒸馏溶液结晶净化工艺装置，直至其达到稳定运行状态之后，由温度开关13关闭流量控制阀26以停止供应高压水蒸汽11。

15、低压水蒸汽全部回用而以热泵加热工艺装置：水蒸汽出口6-5的全部低压水蒸汽24通过管道直接流至首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6。

16、加热水蒸汽全部回用而以热泵与水蒸汽压缩机共同加热工艺装置：由顶部分离腔6-2内壁设置的压力开关12控制水蒸汽压缩机10的水蒸汽流量；以使水蒸汽出口6-5的全部低压水蒸汽24可通过水蒸汽压缩机10压缩成为扩压、升温的加热水蒸汽25，再通过管道连接首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6。

17、生产结晶盐：多效蒸馏生产的高温盐水，再经螺旋沉降离心机的固液分离，而生产结晶盐和盐水；所生产的结晶盐由输送带送至收集池待用。

18、多效蒸馏循环处理：所生产的盐水与补充海水混合后再送回多效蒸馏工艺中循环处理，以实现循环经济中的零排放。

19、压缩机回油：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程上部出气口6-8的高压气态热泵工质7通过管道、两通阀1-10流经引射器1-9的高压进气口，并由其喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其低压引射口、管道、两通阀1-10、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部的吸油口1-8而引射润滑油，并混合、扩压成为中压流体，再经其中压出气口、管道、两通阀1-10，送回压缩机5的吸气管回油口5-1。

20、排出不凝气：开启真空泵14，以从不凝气分离器1-11抽出凝水22中的不凝气，并排放环境。并排至环境。

因此与现有凝汽源热泵和多效蒸馏溶液结晶净化工艺相比较，本发明特点如下：

(1)系统集成凝汽源热泵与多效蒸馏溶液结晶净化工艺，是热泵行业与溶液结晶净化行业的跨界产品；

(2)利用凝汽源热泵不仅回收末效蒸发器所蒸馏出凝汽的潜热，而且梯级回收凝水显热、油冷显热、套缸显热、过冷显热；

(3)利用凝汽源热泵和水蒸汽压缩机，共同制取加热水蒸汽，以实现独立驱动多效蒸馏溶液结晶净化工艺；

(4)多效蒸馏生产的高温盐水，再经螺旋沉降离心机的固液分离，而生产结晶盐和盐水；所生产的结晶盐由输送带送至收集池待用；

(5)所生产的盐水与补充海水混合后再送回多效蒸馏工艺中循环处理，以实现循环经济中的零排放。

因此与现有多效蒸馏溶液结晶净化工艺相比较，本发明技术优势如下：系统集成凝汽源热泵与多效蒸馏溶液结晶净化工艺，是热泵行业与溶液结晶净化行业的跨界产品；利用凝汽源热泵不仅回收末效蒸发器所蒸馏出凝汽的潜热，而且梯级回收凝水显热、油冷显热、套缸显热、过冷显热；利用凝汽源热泵和水蒸汽压缩机，共同制取加热水蒸汽，以实现独立驱动多效蒸馏溶液结晶净化工艺；多效蒸馏生产的高温盐水，再经螺旋沉降离心机的固液分离，而生产结晶盐和盐水；所生产的结晶盐由输送带送至收集池待用；所生产的盐水与补充海水混合后再送回多效蒸馏工艺中循环处理，以实现循环经济中的零排放。

(四)附图说明

附图1为本发明的系统流程图。

如附图1所示，其中：1-管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器；1-1-凝汽进口；1-2-分离腔；1-3-圆环分布垂直虹吸取热管簇；1-4-分流腔；1-5-凝水出口；1-6-液态热泵工质进口；1-7-气态热泵工质出口；1-8-吸油口；1-9-引射器；1-10-两通阀；1-11-不凝气分离器；1-12-圆柱空间虹吸下降通道；1-13-凝水泵；1-14-凝水回热器；1-15-凝水进口；2-凝汽；3-液位开关；4-膨胀阀；4-1-干燥过滤器；5-压缩机；5-1-回油口；5-2-驱动设备；5-3-套缸回热器；5-4-油分离器；5-5-油过滤器；5-6-流量开关；5-7-电磁阀；5-8-油冷却器；5-9-手动球阀；5-10-过冷器；6-管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器；6-1-软化补水进口；6-2-分离腔；6-3-圆环分布垂直虹吸放热管簇；6-4-分流腔；6-5-水蒸汽出口；6-6-气态热泵工质进口；6-7-液态热泵工质出口；6-8-出气口；6-9-圆柱空间虹吸下降通道；7-热泵工质；8-软化补水；9-软化补水流量调节阀；10-水蒸汽压缩机；11-高压水蒸汽；12-压力开关；13-温度开关；14-真空泵；15-蒸发器；15-1-蒸汽管；15-2-凝水管；15-3-储液罐；15-4-出液口；15-5-布液器；15-6-进汽口；15-6-1-预热进汽口；15-7-进水口；15-8-出水口；15-9-除沫器；15-10-出汽口；15-11-进液口；16-预热器；17-海水补充泵；18-循环喷淋泵；19-流量调节阀；20-盐水泵；21-海水；22-凝水；23-盐水；24-低压水蒸汽；25-加热水蒸汽；26-流量控制阀；27-螺旋沉降离心机；28-结晶盐。

(五)具体实施方式

本发明提出的凝汽源热泵驱动多效蒸馏溶液结晶净化工艺实施例如附图1所示，现说明如下：其由蒸发回热量4050kW、垂直设置、碳钢制造的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1；直径200mm/壁厚2.5mm/长度200mm的不锈钢管凝汽进口1-1；直径1200mm/高度800mm的圆柱形分离腔1-2；外包直径1200mm/内包直径840mm/高度2000mm/管径19mm的圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3；直径1200mm/高度300mm的圆柱形分流腔1-4；直径40mm/壁厚1.5mm/长度60mm的不锈钢管凝水出口1-5；直径60mm/壁厚1.5mm/长度60mm的紫铜管液态热泵工质进口1-6；直径120mm/壁厚1.5mm/长度120mm的紫铜管气态热泵工质出口1-7；直径12mm/壁厚0.9mm/长度20mm的紫铜管吸油口1-8；接口直径12mm/壁厚0.9mm/长度150mm的紫铜管引射器1-9；接口直径12mm/壁厚0.9mm/长度150mm的黄铜两通球阀1-10；接口直径9mm/壁厚0.9mm/长度20mm的不锈钢管不凝气分离器1-11；内径800mm/厚度3mm/高度2000mm的圆柱空间虹吸下降通道1-12；流量12t/h、扬程15mH20的凝水泵1-13；回热量517kW的凝水回热器1-14；接口直径9mm/壁厚0.9mm/长度20mm的不锈钢管凝水进口1-15；流量5.79t/h、温度50℃饱和凝汽2；高度120mm的不锈钢液位开关3；接口直径60mm/壁厚1mm的黄铜膨胀阀4；接口直径60mm/壁厚1mm的紫铜管干燥过滤器4-1；吸气量4000m3/h的压缩机5；直径12mm/壁厚0.9mm/长度20mm的紫铜管回油口5-1；输出轴功率967kW的燃气内燃发动机5-2；套缸冷却及烟气回热量967kW的套缸回热器5-3；油分效率99％的油分离器5-4；接口直径19mm/壁厚0.9mm/长度120mm的紫铜油过滤器5-5；接口直径19mm/壁厚0.9mm/长度120mm的黄铜流量开关5-6；接口直径19mm/壁厚0.9mm/长度120mm的黄铜电磁阀5-7；油冷量170kW的油冷却器5-8；接口直径19mm/壁厚0.9mm/长度120mm的黄铜手动球阀5-9；过冷量517kW的过冷器5-10；冷凝放热量5017kW的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6；直径60mm/壁厚2.5mm/长度60mm的不锈钢管软化补水进口6-1；直径1200mm/高度800mm的圆柱形分离腔6-2；外包直径1200mm/内包直径840mm/高度2000mm/管径19mm的圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3；直径1200mm/高度400mm的圆柱形分流腔6-4；直径200mm/壁厚2.5mm/长度200mm的不锈钢管水蒸汽出口6-5；直径120mm/壁厚1.5mm/长度120mm的紫铜管气态热泵工质进口6-6；直径60mm/壁厚1.5mm/长度60mm的紫铜管液态热泵工质出口6-7；直径12mm/壁厚0.9mm/长度20mm的紫铜管出气口6-8；内径800mm/厚度3mm/高度2000mm的圆柱空间虹吸下降通道6-9；R124热泵工质7；进口温度20℃、流量7t/h的软化补水8；接口直径60mm/壁厚2.5mm/长度60mm的不锈钢软化补水流量调节阀9；绝压0.7bar、流量7t/h的水蒸汽压缩至绝压0.9bar的水蒸汽压缩机10；绝压9bar、流量7t/h的高压水蒸汽11；0.2bar-1.5bar的压力开关12；0℃-120℃的温度开关13；抽气流量3m3/min的真空泵14；蒸发量5017kW的蒸发器15；直径100mm/壁厚2.5mm/长度500mm的不锈钢蒸汽管15-1；直径60mm/壁厚2.0mm/长度500mm的不锈钢凝水管15-2；容积4m3的储液罐15-3；直径200mm/壁厚2.5mm/长度200mm的不锈钢出液口15-4；直径1100mm/壁厚2.5mm的不锈钢布液器15-5；直径200mm/壁厚2.5mm/长度200mm的不锈钢进汽口15-6和预热进汽口15-6-1；直径60mm/壁厚2.0mm/长度60mm的不锈钢进水口15-7；直径60mm/壁厚2.0mm/长度60mm的不锈钢出水口15-8；80目的除沫器15-9；直径200mm/壁厚2.5mm/长度200mm的不锈钢出汽口15-10；直径60mm/壁厚2.0mm/长度60mm的不锈钢进液口15-11；回热量400kW的预热器16；流量18t/h、扬程20mH20的海水补充泵17；流量35t/h、扬程10mH20的循环喷淋泵18；接口直径200mm/壁厚2.5mm/长度200mm的不锈钢流量调节阀19；流量6t/h、扬程15mH20的盐水泵20；温度20℃、流量18t/h的海水21；温度25℃、流量12t/h的凝水22；温度40℃、流量6t/h的盐水23；绝压0.7bar、流量7t/h的低压水蒸汽24；绝压0.9bar、流量7t/h的加热水蒸汽25；直径200mm/壁厚2.5mm/长度400mm的不锈钢流量控制阀26；盐水处理流量6t/h的螺旋沉降离心机27；温度30℃、质量浓度85％、流量4t/h的结晶盐28组成。

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程顶部气态热泵工质出口1-7通过管道连接压缩机5、油分离器5-4、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程、干燥过滤器4-1、过冷器5-10过冷侧、膨胀阀4、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程底部液态热泵工质进口1-6，组成热泵循环回路；

油分离器5-4底部出油口通过管道连接手动球阀5-9、油冷却器5-8润滑油侧、油过滤器5-5、流量开关5-6、电磁阀5-7、手动球阀5-9、压缩机5回油口，组成油冷回热回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程的项部凝汽进口1-1、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧、底部凝水出口1-5、不凝气分离器1-11、凝水泵1-13、凝水回热器1-14凝水侧，组成凝汽2放热凝水22回热回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程的底部液态热泵工质进口1-6、底部分流腔1-4、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧、顶部分离腔1-2、顶部气态热泵工质出口1-7，组成热泵工质的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道1-12，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的外壳为垂直设置的圆柱面；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部内壁设置液位开关3，依据热泵工质液位信号闭环控制膨胀阀4的开度，而膨胀阀4的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程底部液态热泵工质进口1-6，组成热泵工质膨胀回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程的顶部气态热泵工质进口6-6、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3外侧、底部液态热泵工质出口6-7，组成热泵工质的逆流放热回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程的底部软化补水进口6-1、底部分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3内侧、顶部分离腔6-2、顶部水蒸汽出口6-5，组成软化补水的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道6-9，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6的外壳为垂直设置的圆柱面；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程上部内壁设置液位开关3，依据软化补水8的水位信号闭环控制软化补水流量调节阀9的开度，而软化补水流量调节阀9的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程底部软化补水进口6-1，以补充软化补水8，组成软化补水流量调节回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部水蒸汽出口6-5通过管道连接水蒸汽压缩机10，组成水蒸汽压缩回路；

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部分离腔6-2内壁设置压力开关12和温度开关13各一只；

真空泵14的进气口连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程底部凝水出口1-5所连接的不凝气分离器1-11出气口，组成不凝气排出回路；

软化补水8通过管道连接凝水回热器1-14软化水侧、分流三通、油冷却器5-8软化水侧、套缸回热器5-3软化水侧、过冷器5-10软化水侧、汇流三通、软化补水流量调节阀9的进口，组成软化补水梯级回热预热回路；

软化补水8通过管道连接分流三通、流量调节阀19、汇流三通，组成软化补水流量调节回路；

每效蒸发器15及其预热器16的壳程通过上部蒸汽管15-1与下部凝水管15-2相互连接，组成凝结回热回路；

每效蒸发器15管程底部储液罐15-3的出液口15-4，通过管道连接分液三通、循环喷淋泵18、蒸发器15管程顶部布液器15-5，组成盐水循环喷淋回路；

每效蒸发器15壳程下部设置进汽口15-6、进水口15-7、出水口15-8，与每效蒸发器15管程底部除沫器15-9的上部出汽口15-10，组成蒸发器15的水蒸汽、凝水工艺连接点；

每效蒸发器15管程底部储液罐15-3的进液口15-11、储液罐15-3的出液口15-4所连接分液三通，组成盐水工艺连接点；

每效蒸发器15壳程的水蒸汽、凝水工艺连接点，管程的水蒸汽、盐水工艺连接点，分别通过管道与其前效、后效蒸发器15的对应工艺连接点相互串联连接，组成多效蒸馏溶液结晶净化工艺；

海水21通过管道依次连接海水补充泵17、各效预热器16、首效蒸发器15管程顶部布液器15-5，组成海水补充、预热回路；

末效蒸发器15管程底部储液罐15-3的出液口15-4所连接分液三通，通过管道连接盐水泵20、螺旋沉降离心机27、盐水循环管道及结晶盐管道，以分离出盐水23和结晶盐28，组成盐水分离回路；

末效蒸发器15的管程出汽口15-10与壳程出水口15-8，通过管道分别连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的凝汽进口1-1和凝水进口1-15，组成凝汽源回路；

水蒸汽出口6-5的全部低压水蒸汽24通过管道直接连接首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6，组成热泵加热回路；

高压水蒸汽11通过流量控制阀26、管道连接首效蒸发器15壳程下部预热进汽口15-6-1，组成高压水蒸汽预热回路。

蒸发器15是竖管降膜蒸发器15。

软化补水梯级回热预热回路中，油冷却器5-8软化水侧、套缸回热器5-3软化水侧、过冷器5-10软化水侧，其通过管道串联连接的次序可以改变；其通过管道串联连接的台数可以减少。

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部吸油口1-8通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的低压引射口，管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程上部出气口6-8通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的高压进气口，压缩机5吸气管的回油口5-1通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的中压出气口，组成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的回油回路。

凝汽2是二次蒸汽2。

驱动设备5-2是燃气驱动内燃发动机5-2。

本发明实施例中：

由多组蒸发器15及其预热器16，经每效蒸发器15壳程的水蒸汽、凝水工艺连接点，管程的水蒸汽、盐水工艺连接点，分别通过管道与其前效、后效蒸发器15的对应工艺连接点相互串联连接，组成多效蒸馏溶液结晶净化工艺；只需对首效蒸发器15及其预热器16的壳程输入低压水蒸汽24和或加热水蒸汽25和或高压水蒸汽11，并释放其凝结潜热、回收凝水22；从此开始的每一效，均把本效蒸发器15中喷淋预热补充海水21或喷淋循环盐水23时，在回收前效水蒸汽凝结潜热的同时，蒸馏出本效二次蒸汽，并引入后效蒸发器15及其预热器16，在凝结成凝水22的同时重复回收凝结潜热，以分别作为后效循环喷淋盐水23的蒸馏热源，以及后效补充海水21的预热热源；前效蒸发器15及其预热器16中产生的凝水22和循环喷淋盐水23，则利用前后效压力差，分别引入后效蒸发器15的对应工艺连接点……如此重复进行，所产生的二次蒸汽逐级降温、降压，并重复回收凝结潜热，直到末效蒸发器15蒸馏出的二次蒸汽由其出汽口15-10流出，以及各效蒸发器15及其预热器16中产生的凝水22由出水口15-8流出，其温度已接近环境状态。

海水21由海水补充泵17驱动，依次逆向流经各效预热器16、首效蒸发器15管程顶部布液器15-5，以逆向逐级预热补充海水21。

末效蒸发器15管程底部储液罐15-3的出液口15-4所连接分液三通的盐水23，由盐水泵20驱动而排放环境。

末效蒸发器15管程出汽口15-10所排放的流量5.79t/h、温度50℃凝汽2通过顶部凝汽进口1-1，引入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程中，在中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧凝结放热成为凝水22；末效蒸发器15壳程出水口15-8所排放的凝水22通过凝水进口1-15，引入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程中，在圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧放热后降温；并由热泵循环回收凝汽2的凝结潜热，以及凝水22的降温显热，以提供热泵热源。

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部内壁设置的液位开关3，依据热泵工质液位信号闭环控制膨胀阀4的开度，以使低压两相热泵工质7从下至上流经管程底部液态热泵工质进口1-6、底部分流腔1-4、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧、顶部分离腔1-2、顶部气态热泵工质出口1-7，其中的热泵工质7在液态热泵工质进口1-6处受管道外压作用而直接流至分流腔1-4、圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧，然后以逆流方式提取4050kW凝汽源放热而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱空间虹吸下降通道1-12中，由于热泵工质7的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环。

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程顶部低压过热气态热泵工质7被燃气内燃发动机5-2驱动的压缩机5压缩成为高压过热气态热泵工质7，经油分离器5-4的油分离之后，再送入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6的壳程冷凝成为高压过冷液态热泵工质7，流经液态热泵工质出口6-7、干燥过滤器4-1、过冷器5-10过冷侧，再经膨胀阀4节流而成为低压两相热泵工质7，重新流入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程，回收凝汽2的凝结潜热后，蒸发成为低压过热气态热泵工质7，以完成凝汽源热泵循环；同时把5017kW的冷凝热量释放给管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程进口温度20℃、流量7t/h的软化补水8。

高压过热气态热泵工质7从上至下流经管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程顶部的气态热泵工质进口6-6、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3外侧、底部液态热泵工质出口6-7，然后以逆流方式分段释放其过热显热、冷凝潜热、过冷显热，而冷凝成为高压过冷液态热泵工质7。

凝汽源放热后产生的凝水22，流经凝水出口1-5、不凝气分离器1-11、凝水泵1-13、凝水回热器1-14凝水侧，以释放其显热后降温。

经油分离器5-4分离出的压缩机高温润滑油，依据压差流经其底部出油口、手动球阀5-9、油冷却器5-8、油过滤器5-5、流量开关5-6、电磁阀5-7、手动球阀5-9、压缩机5回油口，以释放其显热后降温。

发动机5-2的套缸循环冷却水及烟气循环冷却水流经套缸回热器5-3，以释放其显热后降温。

冷凝成为高压过冷的液态热泵工质7，流经液态热泵工质出口6-7、干燥过滤器4-1、过冷器5-10过冷侧，以释放其显热后降温。

软化补水8流经凝水回热器1-14软化水侧、分流三通、油冷却器5-8软化水侧、套缸回热器5-3软化水侧、过冷器5-10软化水侧、汇流三通，以梯级回收凝水显热、油冷显热、套缸显热、过冷显热，而充分预热软化补水至其蒸发温度。

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程上部内壁设置的液位开关3，依据软化补水8的水位信号闭环控制软化补水流量调节阀9的开度，使得进口温度80℃、流量7t/h的软化补水8从下至上流经软化补水进口6-1、底部分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3内侧，然后以逆流方式提取热泵工质7的5017kW冷凝放热而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱空间虹吸下降通道6-9中，由于软化补水的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环；而产生的绝压0.8bar、流量7t/h的低压水蒸汽24经顶部分离腔6-2的分离后，再由顶部水蒸汽出口6-5排出。

由顶部分离腔6-2内壁设置的温度开关13通过流量控制阀26控制绝压9bar、流量7t/h的高压水蒸汽11的流量，使其通过管道流入首效蒸发器15壳程下部的预热进汽口15-6-1，以预热多效蒸馏溶液结晶净化工艺装置，直至其达到稳定运行状态之后，由温度开关13关闭流量控制阀26以停止供应高压水蒸汽11。

水蒸汽出口6-5的全部绝压0.8bar、流量12t/h的低压水蒸汽24通过管道直接流至首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6。

由顶部分离腔6-2内壁设置的压力开关12控制水蒸汽压缩机10的水蒸汽流量；以使水蒸汽出口6-5的全部低压水蒸汽24可通过水蒸汽压缩机10压缩成为扩压、升温的加热水蒸汽25，再通过管道连接首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6。

多效蒸馏生产的高温盐水，再经螺旋沉降离心机的固液分离，而生产结晶盐和盐水；所生产的结晶盐由输送带送至收集池待用。

所生产的盐水与补充海水混合后再送回多效蒸馏工艺中循环处理，以实现循环经济中的零排放。

管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程上部出气口6-8的高压气态热泵工质7通过管道、两通阀1-10流经引射器1-9的高压进气口，并由其喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其低压引射口、管道、两通阀1-10、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部的吸油口1-8而引射润滑油，并混合、扩压成为中压流体，再经其中压出气口、管道、两通阀1-10，送回压缩机5的吸气管回油口5-1。

开启真空泵14，以从不凝气分离器1-11抽出凝水22中的不凝气，并排放环境。并排至环境。