一種熱泵蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置的制造方法
【專利摘要】一種熱泵蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，包括熱泵循環(huán)系統(tǒng)以及與多效蒸發(fā)系統(tǒng)，熱泵循環(huán)系統(tǒng)和多效蒸發(fā)系統(tǒng)均與海水料液罐相連通；熱泵循環(huán)系統(tǒng)包括降膜蒸發(fā)器、膨脹閥、熱泵蒸發(fā)器和熱泵壓縮機(jī)，膜蒸發(fā)器的制冷劑管程出口與膨脹閥的高壓入口相連通，膨脹閥的低壓出口與熱泵蒸發(fā)器的管程入口相連通，熱泵蒸發(fā)器的管程出口與熱泵壓縮機(jī)的入口相連通，熱泵壓縮機(jī)的出口與降膜蒸發(fā)器的管程入口相連通。利用熱泵循環(huán)的冷凝放熱對(duì)海水進(jìn)行蒸發(fā)，用制冷劑作為熱源，系統(tǒng)僅以電能驅(qū)動(dòng)，適用性較強(qiáng)；蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣可以用熱泵蒸發(fā)器端進(jìn)行冷凝，多余熱量的蒸汽進(jìn)行多效蒸發(fā)，具有能量回收利用的效果，蒸餾出的水清潔程度高，可直接飲用。
【專利說明】
一種熱泵蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于海水淡化領(lǐng)域，具體涉及一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于海水淡化的蒸發(fā)技術(shù)主要有多效蒸發(fā)(MED)、多級(jí)閃蒸(MSF)、機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)(MVC)以及機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)等。但多效蒸發(fā)和多級(jí)閃蒸需要大量生蒸汽作為熱源，一般用于熱電廠水電聯(lián)產(chǎn)，對(duì)于蒸汽資源匱乏的地區(qū)適用性不強(qiáng);機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)也需要不斷通入蒸汽作為熱源，但是可使用壓縮機(jī)做功提高蒸汽的能量頭，以電能的消耗減少蒸汽資源的使用;機(jī)械蒸汽再壓縮系統(tǒng)僅在開機(jī)時(shí)需要向系統(tǒng)投入生蒸汽加熱，之后系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過蒸汽壓縮機(jī)提高能量頭作為熱源循環(huán)利用，電能是外界向系統(tǒng)提供的主要能量。以上幾種蒸發(fā)系統(tǒng)都需要接蒸汽發(fā)生器作為外界能量來源，具有一定的系統(tǒng)復(fù)雜性以及操作難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于利用熱栗技術(shù)的原理解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種只使用電能作為外界能量來源的熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，該裝置適用于一些蒸汽能源較為匱乏，電能比較充足的地區(qū)，具有設(shè)備操作簡(jiǎn)單緊湊，料液濃縮以及節(jié)約能源三大功效。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，包括熱栗循環(huán)系統(tǒng)以及與熱栗循環(huán)系統(tǒng)相連接的多效蒸發(fā)系統(tǒng)，熱栗循環(huán)系統(tǒng)和多效蒸發(fā)系統(tǒng)均與海水料液罐相連通；
[0006]熱栗循環(huán)系統(tǒng)包括降膜蒸發(fā)器、膨脹閥、熱栗蒸發(fā)器和熱栗壓縮機(jī)，降膜蒸發(fā)器的制冷劑管程出口與膨脹閥的高壓入口相連通，膨脹閥的低壓出口與熱栗蒸發(fā)器的管程入口相連通，熱栗蒸發(fā)器的管程出口與熱栗壓縮機(jī)的入口相連通，熱栗壓縮機(jī)的出口與降膜蒸發(fā)器的管程入口相連通。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述降膜蒸發(fā)器的蒸汽出口分為兩路，一路與熱栗蒸發(fā)器殼程入口相連通，另一路與多效蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸汽熱源入口相連通。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述降膜蒸發(fā)器的蒸汽出口經(jīng)蒸汽流量計(jì)、流量控制閥分別與熱栗蒸發(fā)器殼程入口、多效蒸發(fā)系統(tǒng)蒸汽熱源入口相連通。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述海水料液罐中海水經(jīng)料液栗一部分與降膜蒸發(fā)器循環(huán)料液出口的濃縮海水混合后進(jìn)入降膜蒸發(fā)器的噴淋器入口中；另一部分海水進(jìn)入多效蒸發(fā)系統(tǒng)料液入口中。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述降膜蒸發(fā)器為圓柱形容器，采用316L不銹鋼加工而成，且采用巖棉保溫，外包304不銹鋼皮。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述熱栗蒸發(fā)器的末端連接有第一真空栗，多效蒸發(fā)系統(tǒng)的末端連接有第二真空栗。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述熱栗循環(huán)系統(tǒng)所有設(shè)備出口以及所有蒸汽出口處均設(shè)置有溫度壓力計(jì)。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述降膜蒸發(fā)器濃海水出口與多效蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮海水出口相連通。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述熱栗蒸發(fā)器殼程出口與多效蒸發(fā)系統(tǒng)淡水出口相連通。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述降膜蒸發(fā)器與熱栗蒸發(fā)器為單級(jí)或多級(jí)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明通過設(shè)置熱栗循環(huán)系統(tǒng)，在海水淡化的過程中利用熱栗循環(huán)的冷凝放熱對(duì)海水進(jìn)行蒸發(fā)，用制冷劑作為熱源，系統(tǒng)僅以電能驅(qū)動(dòng)，適用性較強(qiáng);蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣可以用熱栗蒸發(fā)器端進(jìn)行冷凝，多余熱量的蒸汽進(jìn)行多效蒸發(fā)，具有能量回收利用的效果，節(jié)約能源和水資源，蒸餾出的水清潔程度高，可直接飲用；與現(xiàn)有技術(shù)中其他幾種蒸發(fā)形式相比，熱栗蒸發(fā)系統(tǒng)不需要外界蒸汽，僅消耗電能作為外界能量來源。蒸發(fā)吸收的熱量由制冷劑冷凝放出潛熱提供，海水蒸發(fā)吸收的潛熱與產(chǎn)生的蒸汽冷凝放出潛熱大致相等，蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣可以用熱栗蒸發(fā)器端進(jìn)行冷凝，多余熱量(壓縮機(jī)做的功)的蒸汽進(jìn)行多效蒸發(fā)，具有能量回收利用的效果。本發(fā)明設(shè)備緊湊性好且操作簡(jiǎn)單，有更為廣闊的應(yīng)用前景。設(shè)備緊湊性好操作也比較方便，有更為廣闊的應(yīng)用前景。
[0017]進(jìn)一步的，海水料液罐中海水經(jīng)料液栗一部分與降膜蒸發(fā)器循環(huán)料液出口的濃縮海水混合后進(jìn)入降膜蒸發(fā)器的噴淋器入口中，這樣能夠重復(fù)利用濃縮海水的熱量，提高進(jìn)入降膜蒸發(fā)器的噴淋器入口中海水的溫度。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明熱栗循環(huán)過程及能量回收原理示意圖。
[0020]其中，I為降膜蒸發(fā)器;2為熱栗壓縮機(jī);3為膨脹閥；4為熱栗蒸發(fā)器;5為海水料液罐;6為栗;7為溫度壓力計(jì);8為蒸汽流量計(jì);9為流量控制閥；10為多效蒸發(fā)系統(tǒng)；11為第一真空栗;12為第二真空栗。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0022]參見圖1，本發(fā)明包括熱栗循環(huán)系統(tǒng)以及與熱栗循環(huán)系統(tǒng)相連接的多效蒸發(fā)系統(tǒng)10，熱栗循環(huán)系統(tǒng)和多效蒸發(fā)系統(tǒng)10均與海水料液罐5相連通；
[0023]熱栗循環(huán)系統(tǒng)包括水平放置的橫管降膜蒸發(fā)器1(熱栗冷凝器)，降膜蒸發(fā)器I的制冷劑管程出口與膨脹閥3的高壓入口相連通，膨脹閥3的低壓出口與熱栗蒸發(fā)器4的管程入口相連通，熱栗蒸發(fā)器4的管程出口與熱栗壓縮機(jī)2的入口相連通，熱栗壓縮機(jī)2的出口與降膜蒸發(fā)器I的管程入口相連通，構(gòu)成熱栗循環(huán)系統(tǒng);其中，降膜蒸發(fā)器I采用316L不銹鋼加工而成，且采用巖棉保溫，外包304不銹鋼皮，各管路接頭采用0Crl8Ni9不銹鋼材質(zhì)。料液栗6與海水料液罐5相連通，一部分海水經(jīng)過料液栗6進(jìn)入多效蒸發(fā)系統(tǒng)10料液入口中進(jìn)行蒸發(fā)，一部分經(jīng)另一料液栗6與降膜蒸發(fā)器I循環(huán)料液出口的濃縮海水混合后進(jìn)入降膜蒸發(fā)器I的噴淋器入口中，在降膜蒸發(fā)器I管束上形成液膜進(jìn)行蒸發(fā);降膜蒸發(fā)器I中蒸發(fā)的蒸汽經(jīng)蒸汽出口接三通管道進(jìn)行分流，一路蒸汽管道與熱栗蒸發(fā)器4殼程入口相連通，蒸汽進(jìn)入熱栗蒸發(fā)器4中冷凝為常溫液態(tài)水，另一路蒸汽管道與多效蒸發(fā)系統(tǒng)10的蒸汽熱源入口相連通，進(jìn)入多效蒸發(fā)系統(tǒng)10中的蒸汽作為熱源;其中分流后的蒸汽管道上均設(shè)置有流量控制閥9，降膜蒸發(fā)器I殼程出口(即蒸汽出口)與熱栗蒸發(fā)器4殼程入口管道上還設(shè)置有蒸汽流量計(jì)8 ο
[0024]熱栗蒸發(fā)器4與多效蒸發(fā)系統(tǒng)10末端均設(shè)置真空栗，使生成蒸汽管路與設(shè)備形成真空系統(tǒng)。具體的，熱栗蒸發(fā)器4與多效蒸發(fā)系統(tǒng)10末端分別接有第一真空栗11和第二真空栗12，形成真空系統(tǒng)。熱栗循環(huán)系統(tǒng)所有設(shè)備出口、料液補(bǔ)給管道以及所有設(shè)備蒸汽出口處均設(shè)置有溫度壓力計(jì)7。
[0025]降膜蒸發(fā)器I濃海水出口與多效蒸發(fā)系統(tǒng)10濃縮海水出口相連通，混合后排出；熱栗蒸發(fā)器4殼程出口與多效蒸發(fā)系統(tǒng)10淡水出口相連通，混合得到所需淡水。
[0026]所述的降膜蒸發(fā)器I與熱栗蒸發(fā)器4為單級(jí)或多級(jí)。
[0027]本發(fā)明中蒸發(fā)吸熱對(duì)一部分蒸汽進(jìn)行冷凝，由于熱栗放熱量為吸熱量與壓縮機(jī)做功之和，海水蒸發(fā)吸收的潛熱與產(chǎn)生的蒸汽冷凝放出潛熱大致相等，故多余熱量(熱栗壓縮機(jī)2做功)產(chǎn)生的蒸汽作為多效蒸發(fā)的熱源。熱栗蒸發(fā)器4冷凝端蒸發(fā)器使用降膜蒸發(fā)器I，熱栗壓縮機(jī)2出口與降膜蒸發(fā)器I管程入口相連通，制冷劑在管程加熱海水冷凝;降膜蒸發(fā)器I管程出口與膨脹閥3入口相連通，經(jīng)膨脹閥3節(jié)流減壓后出口與熱栗蒸發(fā)器4管程入口相連通，制冷劑在熱栗蒸發(fā)器4中吸收蒸汽的熱量蒸發(fā)氣化;熱栗蒸發(fā)器4管程出口與熱栗壓縮機(jī)2入口相連通，經(jīng)熱栗壓縮機(jī)2壓縮后升高飽和壓力和溫度進(jìn)入降膜蒸發(fā)器I中，形成熱栗循環(huán)系統(tǒng)。
[0028]本發(fā)明的原理:
[0029]熱栗蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)為一種新型的海水淡化系統(tǒng)，與其他幾種蒸發(fā)形式相比，熱栗蒸發(fā)系統(tǒng)不需要外界蒸汽，僅消耗電能作為外界能量來源。蒸發(fā)吸收的熱量由制冷劑冷凝放出潛熱提供，海水蒸發(fā)吸收的潛熱與產(chǎn)生的蒸汽冷凝放出潛熱大致相等，蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣可以用熱栗蒸發(fā)器端進(jìn)行冷凝，多余熱量(壓縮機(jī)做的功)的蒸汽進(jìn)行多效蒸發(fā)，具有能量回收利用的效果。設(shè)備緊湊性好操作也比較方便，有更為廣闊的應(yīng)用前景。
[0030]本發(fā)明降膜蒸發(fā)器為圓柱形容器，采用316L不銹鋼加工而成，且采用巖棉保溫，夕卜包304不銹鋼皮，各管路接頭采用0Crl8Ni9不銹鋼材質(zhì)。熱栗系統(tǒng)使用的工作制冷劑不受限制，壓縮機(jī)可根據(jù)蒸發(fā)量大小選用容積或透平壓縮機(jī)。降膜蒸發(fā)器與熱栗蒸發(fā)器可根據(jù)熱功率選擇單級(jí)或多級(jí)，多效蒸發(fā)系統(tǒng)可根據(jù)壓縮機(jī)功耗及蒸發(fā)溫度選擇效數(shù)及蒸發(fā)量。
[0031]本發(fā)明可使用數(shù)據(jù)采集程序連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及由電源、按鈕、可編程的控制器、連接管道、閥門、流量計(jì)等控制動(dòng)作使系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。
[0032]本發(fā)明的工作過程:
[0033]參見圖1和圖2，將海水料液加入到降膜蒸發(fā)器I噴淋器中噴灑到列管上形成液膜，降膜蒸發(fā)器I殼側(cè)的真空壓力在(5kpa?20kpa)的工況下，熱栗冷凝溫度為(35°C?60°C)下低溫蒸發(fā);生成的蒸汽進(jìn)行分流，一部分進(jìn)入熱栗蒸發(fā)器4冷凝，一部分作為多效蒸發(fā)系統(tǒng)10的熱源，蒸汽的能量得到充分的回收利用。蒸發(fā)后制冷劑放熱變?yōu)楦邏阂簯B(tài)，經(jīng)過膨脹閥3節(jié)流減壓后再進(jìn)入熱栗蒸發(fā)器4內(nèi)吸收冷凝蒸汽的潛熱蒸發(fā)，蒸發(fā)為氣態(tài)的制冷劑進(jìn)入熱栗壓縮機(jī)2壓縮，壓縮后的高溫高壓制冷劑蒸汽進(jìn)入降膜蒸發(fā)器I冷凝放熱形成熱栗循環(huán)。進(jìn)入多效蒸發(fā)系統(tǒng)10中的蒸汽作為熱源對(duì)多效蒸發(fā)系統(tǒng)10中的海水進(jìn)行淡化。本發(fā)明利用熱栗系統(tǒng)作為熱源加熱海水，并冷凝產(chǎn)生的部分蒸汽以及其余蒸汽作為多效蒸發(fā)系統(tǒng)熱源，達(dá)到熱量回收利用的效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，其特征在于，包括熱栗循環(huán)系統(tǒng)以及與熱栗循環(huán)系統(tǒng)相連接的多效蒸發(fā)系統(tǒng)(10)，熱栗循環(huán)系統(tǒng)和多效蒸發(fā)系統(tǒng)(10)均與海水料液罐(5)相連通； 熱栗循環(huán)系統(tǒng)包括降膜蒸發(fā)器(I)、膨脹閥(3)、熱栗蒸發(fā)器(4)和熱栗壓縮機(jī)(2)，降膜蒸發(fā)器(I)的制冷劑管程出口與膨脹閥(3)的高壓入口相連通，膨脹閥(3)的低壓出口與熱栗蒸發(fā)器(4)的管程入口相連通，熱栗蒸發(fā)器(4)的管程出口與熱栗壓縮機(jī)(2)的入口相連通，熱栗壓縮機(jī)(2)的出口與降膜蒸發(fā)器(I)的管程入口相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，其特征在于，所述降膜蒸發(fā)器(I)的蒸汽出口分為兩路，一路與熱栗蒸發(fā)器(4)殼程入口相連通，另一路與多效蒸發(fā)系統(tǒng)(10)的蒸汽熱源入口相連通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，其特征在于，所述降膜蒸發(fā)器(I)的蒸汽出口經(jīng)蒸汽流量計(jì)、流量控制閥分別與熱栗蒸發(fā)器(4)殼程入口、多效蒸發(fā)系統(tǒng)(10)蒸汽熱源入口相連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，其特征在于，所述海水料液罐(5)中海水經(jīng)料液栗(6) —部分與降膜蒸發(fā)器(I)循環(huán)料液出口的濃縮海水混合后進(jìn)入降膜蒸發(fā)器(I)的噴淋器入口中；另一部分海水進(jìn)入多效蒸發(fā)系統(tǒng)(10)料液入口中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，其特征在于，所述降膜蒸發(fā)器(I)為圓柱形容器，采用316L不銹鋼加工而成，且采用巖棉保溫，外包304不銹鋼皮。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，其特征在于，所述熱栗蒸發(fā)器(4)的末端連接有第一真空栗(11)，多效蒸發(fā)系統(tǒng)(10)的末端連接有第二真空栗(12)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，其特征在于，所述熱栗循環(huán)系統(tǒng)所有設(shè)備出口以及所有蒸汽出口處均設(shè)置有溫度壓力計(jì)(7)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，其特征在于，所述降膜蒸發(fā)器(I)濃海水出口與多效蒸發(fā)系統(tǒng)(10)濃縮海水出口相連通。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，其特征在于，所述熱栗蒸發(fā)器(4)殼程出口與多效蒸發(fā)系統(tǒng)(10)淡水出口相連通。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱栗蒸發(fā)耦合多效蒸發(fā)的海水淡化裝置，其特征在于，所述降膜蒸發(fā)器(I)與熱栗蒸發(fā)器(4)為單級(jí)或多級(jí)。
【文檔編號(hào)】F25B30/06GK105923675SQ201610416610
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】林靜祥, 秦國(guó)良
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)