CN101130442A - 利用海水源热泵技术进行海水淡化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种双重利用电厂汽轮机凝汽器循环冷却海水通过水源热泵在负压状态下进行淡化的技术。该***由海水源热泵、射流真空泵、发生器、水泵等组成。通过射流真空泵的作用，在发生器内形成一较低的压力工况，温度提升后的海水在发生器内沸腾蒸发，通过射流真空泵的作用将蒸发的蒸汽引入下一效的发生器内释放潜热再次对海水进行蒸发，实现热量以效数利用的工况。发生器内的蒸汽冷凝水最终被抽出，即产品淡水。本发明***在能源利用上效率较高。***运行方式灵活，冬季海水源热泵机组可作为供暖设备，向建筑物供暖；海水源热泵蒸发器端出水及***发生器出水温度均较低，可缓解电厂循环冷却水对环境的热污染。

Description

利用海水源热泵技术进行海水淡化的方法
所属技术领域
本发明是一种采用电厂循环冷却水做为淡化海水原料及热源，利用海水源热泵技术在非供暖季节(在供暖季节可向建筑物供暖)从电厂循环冷却水内提取热量，利用提取出的热量，将部分初始状态的电厂循环冷却水温度提升后进行低温多效海水蒸馏的发法。
背景技术
随着我国国民经济的快速、稳步的发展，国内淡水资源短缺的形势呈现严峻的态势，淡水资源短缺的问题已成为诸多沿海地区经济快速发展的制约因素。
目前，政府已经在沿海地区着手大力发展海水淡化工程。
海水淡化的方法中有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等。目前广泛应用的蒸馏式海水淡化方法，主要通过燃烧化石燃料，获得以蒸汽为主的高热量的物质加热自然海水(或电厂汽循环冷却海水)，进行海水淡化。该方法耗用一次能源量大，且效率不高(锅炉的热效率为45.1％)，制备淡水的能耗相对较高。
也有利用海水源热泵技术制备淡化海水的工程，如发表于《工业用水与废水》2003年第5期的《热泵式舰船海水淡化装置》。
该设计巧妙利用了热泵技术，通过较少的能量补充而获得能量的循环往复利用，但该设计存在明显的不足：
一、未有效利用蒸发所得蒸汽的潜热，该蒸汽可做为下一效的海水蒸发热源。
二、未利用船舶废热物质的热量加热淡化海水料的温度，对于低温海水会存在热量补充不足，环境温度的变化会使***运行不稳定，甚至会造成***产量严重下降。
三、采用表面蒸发，未利用水在低压下沸腾的物理特性，无法充分利用热泵的补偿热量。蒸发速度慢，淡水产量低。
四、***内热量利用率低，循环周期短，热泵功耗大。
基于以上的原因该海水淡化装置的总体效率不高。
发明内容
蒸发淡化海水技术的关键在于运作的能量的米源和如何提高能量的转化效率，热泵做为高效节能技术已得到社界范围内的认可，并已呈现出普及发展的趋势。
本发明内容为：使用部分电厂循环冷却水做为热泵机组的热源，同时在原有的电厂循环水的温度上，通过热泵机组内的压缩工质将提取的热量转移到其内，可获得较高温度的淡化海水料，能够在较大的压力范围内实现海水的沸腾蒸发，有效提高海水淡化的效率。
本发明所采用的技术方案为：***由海水源热泵机组、多效发生器和射流真空泵等组成。发生器内的工作压力受射流真空泵控制。***使用的海水分为两部分，一部分做为海水源热泵的热源冷却后排放掉；一部分做为淡化海水料进入海水源热泵机组内经过提高温度后，进入多效发生器，在发生器内蒸发后流入到下一效发生器内，如此呈阶梯式流动，料液海水经过多次蒸发，最终在末端的发生器中以浓缩液的形式排出***。淡化海水料蒸发后，产生的蒸汽在射流真空泵的抽引作用下通过蒸汽管进入下一效发生器内，在该发生器内的冷凝器内，蒸汽冷凝释放出气化潜热加热发生器内的海水，发生器内海水在对应的沸腾压力下开始沸腾蒸发，不断重复该过程，直至***末端。每效发生器内的蒸汽冷凝后冷凝液经过射流真空泵被抽引出***，使发生器内压力始终处于工作范围内，保证了***的连续运行。
本发明的有益效果是：利用温度稳定的电厂循环冷却水做为热源，将会在很大程度上提高热泵的工作效率；利用电厂循环冷却水做为淡化海水料，在原有的温度上只需加入一部分的热量就会得到较高的温度，同时也有效利用了电厂循环冷却海水内原有的热量；耗用能源少，海水源热泵的能源利用系数为
COA＝1+COP
电厂的发电效率ηe在0.35～0.41之间，锅炉的热效率为0.45左右，而海水源热泵的COP为4～5。对于获得同等的热量，海水源热泵的效率远远大于其它的供热方式在很大程度上减少能量浪费；***运行方式灵活，不同季节可调整生产运行模式，冬季海水源热泵机组可做为供暖设备，向建筑物供暖；海水源热泵蒸发器端出水及***发生器出水温度均较低，可缓解电厂循环冷却水对环境的热污染，***效率较高。
具体实施方式：
图1为本发明的原理图。
图1中，1.电厂汽轮机凝汽器循环冷却海水，2.冷凝器，3.压缩机，4.蒸发器，5.蓄水池，6.高压水泵，7.射流真空泵，8.冷凝液回收管，9.冷凝器，10.水泵，11.蒸汽回收管，12.发生器，13.海水源热泵机组，14.建筑供暖管道切换阀。
图1中，电厂汽轮机凝汽器循环冷却海水(1)分两路，一路进入海水源热泵机组(13)的冷凝器(2)，一路进入海水源热泵的蒸发器(4)；通过压缩机(3)做功将进入蒸发器(4)的海水内含有的热量通过压缩机内工质的的相变提出，转移到冷凝器(2)内将进入其中的海水温度提升；温度提升后的海水进入发生器(12)。高压水泵(6)利用蓄水池(5)内的水产生的高压水带动射流真空泵(7)，射流真空泵与所有的发生器的连接方式为并联连接，在其作用下发生器内的压力降到一定的蒸发压力值下，此时发生器内的被加热后的海水开始沸腾，产生的蒸汽经过蒸汽回收管(11)进入下一效的蒸汽发生器，将在下一效发生器内的海水里释放潜热蒸发海水。冷凝后的蒸汽通过冷凝液回收管(8)被收集，通过射流真空泵(7)的作用将冷凝液带出淡化***进入蓄水池(5)；在射流真空泵(7)的作用下发生器内产生的蒸汽接着进入下一效，不断完成蒸发冷凝的过程，直至末端效产生的蒸汽不足或失去利用价值，被射流真空泵(7)吸引出***，进入蓄水池(5)，淡化装置完成海水淡化过程。在冬季须供暖时启动建筑供暖管道切换阀(14)即可将管道切换至建筑供暖管道，实现对建筑物供暖的热量输出。

Claims (5)

1.一种利用海水源热泵技术进行海水淡化的方法，***由1.电厂汽轮机凝汽器循环冷却海水，2.冷凝器，3.压缩机，4.蒸发器，5.蓄水池，6.高压水泵，7.射流真空泵，8.冷凝液回收管，9.冷凝器，10.水泵，11.蒸汽回收管，12.发生器，13.海水源热泵机组，14.建筑供暖管道切换阀等组成。
2.根据权利1所述利用海水源热泵技术进行海水淡化的方法，其特点是：电厂汽轮机凝汽器循环冷却海水(1)分两路，一路进入海水源热泵机组(13)的冷凝器(2)，一路进入海水源热泵的蒸发器(4)；利用海水源热泵机组提取进入蒸发器的海水中低品位废热，对进入冷凝器的海水进行温度提升，在发生器进行海水淡化。
3.根据权利1所述利用海水源热泵技术进行海水淡化的方法，其特点是：将经过海水源热泵机组温度提升后的海水在发生器内产生的蒸汽做为下一效发生器内加热海水的热源加热蒸发海水，从而获得热量以效数利用的工况。
4.根据权利1所述利用海水源热泵技术进行海水淡化的方法，其特点是：利用射流真空泵在发生器内产生负压工况，同时将水蒸汽、空气和部分液体抽引出。
5.根据权利1所述利用海水源热泵技术进行海水淡化的方法，其特点是：冬冷须供暖地区，海水源热泵机组可转换生产模式作为建筑物供暖设备。
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