一种带梯级预热的热泵式海水淡化装置的制造方法
【专利说明】一种带梯级预热的热泵式海水淡化装置 【技术领域】
[0001] 本实用新型属于海水淡化技术领域，特别涉及一种带梯级预热的热栗式海水淡化 装置。 【【背景技术】】
[0002] 随着人们物质生活水平的提高和社会经济的发展，生产、生活对淡水的需求量都 迅速增加，能直接给人类生存供给的淡水资源显得极为短缺，因此挖掘潜在的淡水资源并 加以转化利用具有重要意义。地球上海水覆盖面积极大，而且海水中蕴藏着大量淡水资源， 因此发展海水淡化技术将在一定程度上减小地球淡水资源紧缺对人类生存的威胁。
[0003] 热栗作为一种热量提升装置，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。因此把热栗循环用于海水淡化，在保证淡水品质的同时，将大幅降低能耗。
[0004] 海水淡化后分离的淡水、浓海水温度都高于进口海水的温度，故可以利用它们的 热量预热进口海水，这样能进一步提升能量的利用效率和系统能效比。
[0005] 中国专利CN202924776U公开了一种连续生产双极热栗海水淡化系统，具有低能 耗、可连续生产的特点;但需要利用真空栗把海水淡化系统抽至一定的真空度，这会额外增 加能耗，而且对系统的密封性要求较高。中国专利CN202924775U公开了一种间歇式小温差 热栗低温海水淡化系统，对节能具有一定意义，但装置不足之处在于:部件较多，具体实施 复杂，需要较高的真空度，且不能连续生产。 【【实用新型内容】】
[0006] 本实用新型提出了一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，目的是改进现有技术 方案的不足，提尚海水淡化系统的效率和淡水品质。
[0007] 本实用新型目的是通过以下技术方案来实现的：
[0008] -种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，包括制冷系统回路、闭合水回路和收集 系统；
[0009] 所述的制冷系统回路包括发生器；发生器被绝热隔板隔开为冷凝器侧和蒸发器 侦L冷凝器侧和蒸发器侧上部连通，冷凝器侧和蒸发器侧内部分别设置蒸发式冷凝器和蒸 发器;蒸发式冷凝器和蒸发器上部管路通过热力膨胀阀连通，下部管路通过滚动转子压缩 机连通组成闭合制冷系统回路；
[0010] 所述的收集系统包括淡水储罐和浓海水储罐;淡水储罐与发生器的蒸发器侧通过 排水管连接，用于储存发生器排出的淡水产品；浓海水储罐与发生器的冷凝器侧通过排水 管连接，用于储存发生器排出的浓海水;淡水储罐和浓海水储罐内部分别盘绕有初级预热 器和次级预热器；
[0011] 所述的闭合水回路包括海水储罐和安装在蒸发式冷凝器上部的喷淋器，海水储罐 通过用于驱动海水进行循环流动的海水栗依次连通初级预热器、次级预热器和喷淋器。
[0012] 还包括压力平衡系统，压力平衡系统包括初级压力平衡阀和次级压力平衡阀；淡 水储罐与发生器的蒸发器侧通过设置有初级压力平衡阀的回水管连接，浓海水储罐与发生 器的冷凝器侧通过设置有次级压力平衡阀的回水管连接。
[0013] 所述的淡水储罐的排水管上设有淡水流量计和淡水流量调节阀，并通过设置在淡 水储罐内的淡水测温仪来控制淡水流量调节阀的开度;设置在浓海水储罐内的浓海水测温 仪控制浓海水储罐的排水管上的浓海水流量阀。
[0014] 所述的次级预热器和喷淋器之间的管路上设置有海水流量计；所述的淡水测温 仪、浓海水测温仪共同控制海水流量调节阀的开度。
[0015] 所述的发生器顶部倾斜设置有用于盖板上的冷凝水方便流入蒸发器侧的疏水盖 板;疏水盖板内表面铺设疏水材料。
[0016] 所述的疏水盖板与水平线的夹角Θ范围为15°~30°。
[0017] 所述的喷淋器上设有喷嘴，喷嘴按照中间疏两端密、中间细两端粗的方式布置在 喷淋器上。
[0018] 所述的绝热隔板上方还设置有用于抽吸冷凝器侧的水蒸气到蒸发器侧进行冷凝 的轴流风机。
[0019] 所述的蒸发器和初级预热器带有翅片，蒸发式冷凝器和次级预热器无翅片。
[0020] 所述的制冷系统的外部管路上设置有保温棉套。
[0021] 所述的蒸发式冷凝器的制冷剂选用R134a。
[0022] 相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：
[0023] 本实用新型在海水储罐后设有两级预热器，进口的低温海水依次吸收初级预热器 中淡水和次级预热器中浓海水的热量，来提高海水出喷淋器的初始温度，这样可大幅提高 海水淡化率。热力膨胀阀、滚动转子压缩机、蒸发式冷凝器和翅片式蒸发器组成闭合制冷系 统回路，三大储罐、喷淋器和管路阀门等形成闭合水回路，闭合水回路利用梯级预热、热量 回收和膜状蒸发技术能提高系统热量利用率和淡化率。
[0024] 进一步，为了提高淡水产量，应收集这部分冷凝水，故疏水盖板内表面应铺设疏水 材料，与水平面成一定夹角Θ，以便于冷凝水流到发生器右侧;但为了使水蒸气更多的到右 侧翅片式蒸发器进行冷凝，装置高度要求等，夹角Θ在15°~30°内为宜。
[0025] 进一步，为了减缓换热器的换热效果衰减，分别跟海水、浓海水换热的蒸发式冷凝 器、次级预热器均使用无翅片换热管，而且管外均被水膜覆盖，高换热系数弥补了小换热面 积。而相反，由于和洁净水换热，蒸发器使用翅片管换热，来增大与水蒸气接触的表面积，提 高淡化率。
[0026] 进一步，为了增大水蒸气流通量，在绝热隔板上方引入轴流风机增大风压。水蒸气 从左至右流通加快，系统的淡化率提高。
[0027] 进一步，喷淋器的喷嘴在蒸发式冷凝器上部"中间疏两端密、中间细两端粗"布置， 以保证海水均匀喷洒在蒸发式冷凝器表面，这样可避免冷凝器表面局部出现"干涸"，减少 对已蒸发水蒸气的过度加热，从而进一步提升能量的利用效率和系统能效比。 【【附图说明】】
[0028] 图1为本实用新型的系统结构不意图。
[0029] 图2为本实用新型的喷淋器局部放大图。
[0030]图3为补充海水、输出淡水产品和排走高浓度海水质量之间的关系图。
[0031 ]其中：1.发生器，2 .绝热隔板，3.疏水盖板，4.轴流风机，5 .蒸发器，6.初级压力平 衡阀，7.滚动转子压缩机，8.压力调节阀，9.淡水储罐，10.初级预热器，11.海水储罐，12.海 水栗，13.淡水流量调节阀，14.淡水流量计，15.浓海水流量阀，16.次级预热器，17 .浓海水 储罐，18.海水流量计，19.次级压力平衡阀，20.蒸发式冷凝器，21.喷嘴，22.喷淋器，23.海 水流量调节阀，24.热力膨胀阀，25.保温棉套，26.淡水测温仪，27.浓海水测温仪。 【【具体实施方式】】
[0032] 下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】进行详细阐述，但本实用新型不限 于该实施例。为了使公众对本实用新型有彻底的了解，结合搭建的实验装置说明具体的细 To
[0033] 如图1所示，本实用新型一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，涉及一种海水淡 化装置的梯级预热、热量回收和膜状蒸发技术。通过回收余热、膜状蒸发等技术实现海水的 尚效淡化，包括：
[0034] 疏水盖板3，用于盖板上的冷凝水顺利流入蒸发器侧；
[0035] 轴流风机4,用于抽吸冷凝器侧的水蒸气到蒸发器侧进行冷凝；
[0036] 初级预热器10,用于回收分离后淡水的热量，并给海水预热；
[0037] 次级预热器16,用于回收分离后浓海水的热量，并给海水再次预热；
[0038]喷淋器22,用于把海水均匀喷晒在蒸发式冷凝器20表面上进行膜状蒸发。
[0039] 其中，疏水盖板3位于发生器1顶部，并与水平线成一特定角度，轴流风机4竖直固 定于绝热隔板2上方，初级预热器10内部盘绕有带翅片的蛇形海水输送管，次级预热器16内 部盘绕有蛇形海水输送管，喷淋器22安装在蒸发式冷凝器20的上部。如图2所示，喷淋器22 上规律性地设有喷嘴21以保证蒸发式冷凝器20表面均匀覆盖水膜。
[0040] 热力膨胀阀24、滚动转子压缩机7、蒸发式冷凝器20和翅片式蒸发器5组成闭合制 冷系统回路，三大储罐、喷淋器22和管路阀门等形成闭合水回路，蒸发式冷凝器20和翅片式 蒸发器5被绝热隔板2隔开，初级压力平衡阀6控制发生器1冷凝侧与淡水储罐9的连通，海水 储罐11后连接有用于驱动海水进行循环流动的海水栗12。
[0041 ]其中，所述淡水储罐9前管路设有淡水流量计14和淡水流量调节阀13，并通过淡水 测温仪26来控制淡水流量调节阀13的开度，同样地，所述浓海水测温仪27控制浓海水储罐 17前管路的浓海水流量阀15，所述的淡水测温仪26、浓海水测温仪27共同控制海水流量调 节阀23。淡水测温仪26设置在淡水储罐9内，浓海水测温仪27设置在浓海水储罐17内。
[0042]淡水储罐9与发生器1通过排水管连接，用于储存发生器1排出的淡水产品；浓海水 储罐17与发生器1通过排水管连接，用于储存发生器1排出的浓海水。
[0043]其中，疏水盖板3与水平线的夹角范围为15°~30°。当系统稳定运行时，发生器1左 侧内充满水蒸气，水蒸气遇到温度较低的顶部疏水盖板3会冷凝，为了提高淡水产量，应收 集这部分冷凝水，故疏水盖板3内表面应铺设疏水材料，与水平面成一定夹角Θ，且蒸发器侧 的疏水盖板3-端低于冷凝器侧的疏水盖板3-端，以便于冷凝水流到发生器1右侧;但为了 使水蒸气更多的到右侧翅片式蒸发器5进行冷凝，装置高度要求等，夹角Θ存在一个上限值， 通过实验发现，夹角Θ在15°