CN111392791A - 一种与热泵结合的多效蒸馏海水淡化*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，包括吸收式热泵、蒸发器、凝汽器和热交换器，通过热交换器和凝汽器对蒸发器排出的浓盐水和蒸汽所携带的热量进行回收，依次提升蒸发器的原料海水温度，并把蒸汽冷凝水/蒸汽作为蒸发器的加热热源和吸收式热泵的低温热源，对原料海水进行多次加热，提高进入蒸发器内的原料海水温度，降低海水淡化运行成本，同时，并利用吸收式热泵回收余热锅炉、汽轮机抽气或工业余热的热量作为其高温热源、低温热源和蒸发器的加热热源，减少温排放，降低海水淡化的运行成本，不仅适用于低温多效海水淡化***，同样适用于苦咸水及其他多效蒸馏海水淡化***。

Description

一种与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***

技术领域：

本发明涉及电厂热能管理领域，特别是涉及一种与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***。

背景技术：

我国人口基数大，人均水资源量严重不足，水资源短缺成为经济社会发展的瓶颈之一。海水淡化是解决淡水资源短缺问题的一条有效的战略途径。通过多年的研究，我国海水淡化发展比较成熟的技术有多效蒸馏（MED）、多级闪蒸和反渗透海水淡化。其中低温多效蒸馏(LT- MED)淡水产量大、低温下的低腐烛性、***热经济性能良好等，因此得到广泛应用。低温多效海水淡化***需要大量的蒸汽热源，为了匹配蒸汽温度需要使用蒸汽喷射压缩机，虽然结构简单但火用损失较大。

吸收式热泵是一种利用低品位热源，实现将热量从低温热源向高温热源泵送的循环***，是回收利用低温位热能的有效装置，具有节约能源、保护环境的双重作用。吸收式热泵主要包括四大部件，分别为发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器。其中发生器可以由蒸汽或者热水驱动，将低温热源传递给中温热源，是较好的节能设备。通过利用吸收式热泵代替蒸汽喷射压缩机，可以整合多效蒸馏海水淡化***中各种热源，进一步降低多效蒸馏海水淡化装置的能耗，提高热经济性。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，通过对蒸发器排出的浓盐水和蒸汽所携带的热量进行回收，依次提升蒸发器的原料海水温度，并作为蒸发器的加热热源，同时利用吸收式热泵回收余热锅炉、汽轮机抽汽或工业余热的热量来代替蒸汽喷射压缩机，降低海水淡化运行成本。

本发明的技术方案是：一种与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，包括吸收式热泵、蒸发器、凝汽器和热交换器，其特征是：所述热交换器对进入的原料海水进行加热后，排入到所述凝汽器进行进一步加热，加热后的原料海水引入吸收式热泵的中温热源入口，作为吸收式热泵的中温热源进行吸热后从中温热源出口排入所述蒸发器，在其内部加热热源的升温加热作用下进行蒸馏操作，蒸发器产生的蒸汽和浓盐水分别进入所述凝汽器和热交换器对依次进入的原料海水进行逐级加热，所述蒸发器内的加热热源从加热热源出口进入吸收式加热泵的低温热源进口，作为吸收式热泵的低温热源进行放热后从低温热源出口排出。

进一步的，所述吸收式热泵和蒸发器分别为至少两个。

进一步的，所述蒸发器产生的蒸汽进入相邻的蒸发器作为加热热源和/或进入凝汽器对进入的原料海水进行加热，所述蒸发器产生的浓盐水直接进入相邻的蒸发器作为原料海水和/或进入热交换器对进入的原料海水进行加热。

进一步的，所述蒸发器上设置有与其内部加热热源连通的加热热源进口，加热热源进口与相邻蒸发器上的蒸汽出口连通和/或与吸收式热泵上的高温热源出口连通。

进一步的，所述吸收式热泵上的高温热源由余热锅炉、汽轮机抽汽或工业余热提供，其之间通过管道与高温热源进口连接。

进一步的，所述吸收式热泵上的高温热源通过高温热源出口与加热热源进口和/或相邻吸收式热泵上的高温热源进口连接。

进一步的，所述蒸发器上设置有对蒸发器所产生的浓盐水进行排放的浓盐水排水口和/或对相邻蒸发器排放的浓盐水进行接收的浓盐水进水口，所述热交换器上设置有供所述浓盐水进入和排出的浓盐水进口和浓盐水排口。

进一步的，进入所述凝汽器的蒸汽对进入的原料海水进行放热后冷凝成合格的淡水或作为吸收式热泵的低温热源。

进一步的，由加热热源出口进入吸收式加热泵的低温热源进口，作为吸收式热泵的低温热源进行放热后从低温热源出口排出成为合格的淡水。

进一步的，所述吸收式热泵为单效吸收式热泵或多效吸收式热泵。

本发明的有益效果是：

通过对蒸发器排出的浓盐水和蒸汽所携带的热量进行回收，依次提升蒸发器的原料海水温度，并把蒸汽作为蒸发器的加热热源和吸收式热泵的低温热源，对原料海水进行多次加热，提高进入蒸发器内的原料海水温度，降低海水淡化运行成本，同时，利用吸收式热泵回收余热锅炉、汽轮机抽汽或工业余热的热量作为其高温热源、低温热源和蒸发器的加热热源，减少温排放，降低海水淡化的运行成本，不仅适用于低温多效海水淡化***，同样适用于苦咸水及其他多效蒸馏海水淡化***。

附图说明：

图1为本申请一种实施例的结构示意图。

图2为本申请另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式：

实施例：参见图1和图2；

图1中：1—吸收式热泵、4—蒸发器、7—凝汽器、8—热交换器、9—高温热源进口、10—高温热源出口、11-加热热源进口、12—加热热源出口、13—低温热源进口、14—低温热源出口、15—浓盐水排水口、16-中温热源进口、17-中温热源出口、18-蒸汽出口、25—原料海水进口、26—凝汽器进口、27—凝汽器出口、28—凝汽器、29—浓盐水进口、30—浓盐水排口；

图2中：1—一级吸收式热泵、2—二级吸收式热泵、3—三级吸收式热泵、4—一效蒸发器、5—二效蒸发器、6—三效蒸发器、7—凝汽器、8—热交换器、9—一级高温热源进口、10—一级高温热源出口、11-一效加热热源进口、12—一效加热热源出口、13—一级低温热源进口、14—一级低温热源出口、15—一效浓盐水排水口、16-一级中温热源进口、17-一级中温热源出口、18-一效蒸汽出口、19—二级高温热源进口、20—二级高温热源出口、21—二级中温热源进口、22—二级中温热源出口、23—二效加热热源出口、24—二级低温热源出口、25—原料海水进口、26—凝汽器进口、27—凝汽器出口、28—凝汽器、29—浓盐水进口、30—浓盐水排口。

一种与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，包括吸收式热泵、蒸发器、凝汽器和热交换器，通过热交换器和凝汽器对蒸发器排出的浓盐水和蒸汽所携带的热量进行回收，依次提升蒸发器的原料海水温度，并把蒸汽冷凝水/蒸汽作为蒸发器的加热热源和吸收式热泵的低温热源，对原料海水进行多次加热，提高进入蒸发器内的原料海水温度，降低海水淡化运行成本，同时，并利用吸收式热泵回收余热锅炉、汽轮机抽汽或工业余热的热量作为其高温热源、低温热源和蒸发器的加热热源，减少温排放，降低海水淡化的运行成本。

下面结合附图和实施例对本申请详细描述。

实施例一（参见图1）：

热交换器8对从原料海水进口25进入的原料海水进行加热后，从凝汽器进口26排入到凝汽器进行进一步加热，加热后的原料海水从凝汽器出口27进入吸收式热泵1的中温热源进口16，作为吸收式热泵1的中温热源进行吸热后从中温热源出口17排入蒸发器4，在其内部加热热源的升温加热作用下进行蒸馏操作，蒸发器4产生的蒸汽和浓盐水分别从蒸汽出口18和浓盐水排水口15进入凝汽器28和热交换器8对依次进入的原料海水进行逐级加热，蒸发器4上设置有与其内部加热热源连通的加热热源进口11，加热热源进口11与吸收式热泵1上的高温热源出口10连通，蒸发器4内的加热热源从加热热源出口12进入吸收式加热泵1的低温热源进口13，作为吸收式热泵1的低温热源进行放热后从低温热源出口14排出。

吸收式热泵1上的高温热源由余热锅炉、汽轮机抽汽或工业余热提供，其通过高温热源进口9与吸收式热泵1连接。

蒸发器4上设置有对蒸发器4所产生的浓盐水进行排放的浓盐水排水口15，所述热交换器8上设置有供浓盐水进入和排出的浓盐水进口29和浓盐水排口30。

进入凝汽器7的蒸汽对进入的原料海水进行放热冷凝后，从蒸汽冷凝水出口28排出，成为合格的淡水或作为吸收式热泵的低温热源。

本实施例中，蒸发器4、热交换器8、凝汽器7、中温热源进口16、中温热源出口17形成的循环，对冷却海水进行连续循环加热，提高流入蒸发器4内的原料海水的温度；其中，高温热源进口9、高温热源出口10、加热热源进口11、加热热源出口12、低温热源进口13和低温热源出口13相互连通，吸收式热泵1上的高温热源由，余热锅炉、汽轮机抽气或工业余热从高温热源进口9进入吸收式热泵，作为高温热源驱动吸收式热泵发生器，冷凝降温后由高温热源出口10和加热热源进口11进入蒸发器4加热原料海水，在蒸发器4内冷却后由加热热源出口12排出，由低温热源进口13进入吸收式热泵1作为低温热源，进一步降温后由低温热源出口14排出。

实施例二（参见图2）：

热交换器8对从原料海水进口25进入的原料海水进行加热后，从凝汽器进口26排入到凝汽器进行进一步加热，加热后的原料海水从凝汽器出口27进入吸收式热泵（一级吸收式热泵1、二级吸收式热泵2和三级吸收式热泵3）的中温热源进口（一级中温热源进口16、二级中温热源进口21和三级中温热源进口，其中，二级中温热源进口21和三级中温热源进口处设置有阀门），作为吸收式热泵的中温热源进行吸热后从中温热源出口（一级中温热源出口17、二级中温热源出口22和三级中温热源出口）排入蒸发器（一效蒸发器4、二效蒸发器5和三效蒸发器6），在其内部加热热源的升温加热作用下进行蒸馏操作，蒸发器（4、5、6）上设置有与其内部加热热源连通的加热热源进口和加热热源出口。

蒸发器（4、5、6）产生的蒸汽进入相邻的蒸发器（4、5、6）作为加热热源和/或进入凝汽器7对进入的原料海水进行加热，蒸发器（4、5、6）产生的浓盐水直接进入相邻的蒸发器（4、5、6）作为原料海水和/或进入热交换器8对进入的原料海水进行加热。

加热热源进口与相邻蒸发器（4、5、6）上的蒸汽出口连通和/或与吸收式热泵（1、2、3）上的高温热源出口连通。

吸收式热泵（1、2、3）上的高温热源由余热锅炉、汽轮机抽汽或工业余热提供，其之间通过管道与高温热源进口连接。高温热源进口与相邻的高温热源出口与连通。

蒸发器（4、5、6）上设置有对蒸发器（4、5、6）所产生的浓盐水进行排放的浓盐水排水口和/或对相邻蒸发器排放的浓盐水进行接收的浓盐水进水口，热交换器8上设置有供浓盐水进入和排出的浓盐水进口29和浓盐水排口30。

进入凝汽器7的蒸汽对进入的原料海水进行放热后冷凝成合格的淡水或作为吸收式热泵的低温热源。

由加热热源出口进入吸收式加热泵的低温热源进口，作为吸收式热泵的低温热源进行放热后从低温热源出口排出成为合格的淡水。

本实施例中，通过汽轮机抽汽、余热锅炉蒸汽或者工业余热进入一级吸收式热泵1作为一级高温热源驱动吸收式热泵发生器，同时冷凝降温后由一级高温热源出口10和一效加热热源进口11进入一效蒸发器4加热原料海水，一效蒸发器4内的一效加热热源在一效蒸发器4冷却后由一效加热热源出口12排出，由一级低温热源进口13进入一级吸收式热泵1作为一级低温热源，进一步降温后由一级低温热源出口14排出；一级吸收式热泵1通过一级高温热源提取一级低温热源将热量传递给一级中温热源原料海水，原料海水由一级中温热源进口16进入一级吸收式热泵1吸热升温后由一级中温热源出口17进入一效蒸发器4进行蒸馏，蒸馏产生的水蒸气由一效蒸汽出口18进入二效蒸发器5作为二效加热热源；汽轮机抽汽、余热锅炉蒸汽或者工业余热由二级高温热源进口19进入二级吸收式热泵2作为二级高温热源驱动吸收式热泵发生器，冷凝降温后可以作为三级吸收式热泵3的高温驱动热源或者作为冷凝水返回锅炉，二效蒸发器5的二效加热热源冷却降温后由二效加热热源出口23和二级低温热源进口送入二级吸收式热泵2作为二级低温热源降温后由二级低温热源24排出成为合格的淡水，二效蒸发器5产生的蒸汽进入三效蒸发器6完成和二效蒸发器5一样的流程生产合格的淡水；三效蒸发器6产生的蒸汽进入冷凝器7进行冷凝，蒸汽冷凝水28可以作为吸收式热泵的低温热源或者将热量释放给原料海水后成为合格的淡水。

一效蒸发器4产生的浓盐水由一效浓盐水排水口15和二效浓盐水进水口排放至二效蒸发器5，二效蒸发器5产生的浓盐水由二效浓盐水排水口和三效浓盐水进水口排放至三效蒸发器6，三效蒸发器6产生的浓盐水由浓盐水排水口和浓盐水进口29送往热交换器8，将热量传递给原料海水后由浓盐水排口30排放；原料海水由原料海水进口25进入热交换器8，在热交换器8吸收浓盐水热量后从凝汽器进口26排入到凝汽器进行进一步加热，加热后的原料海水从凝汽器出口27进入吸收式热泵（一级吸收式热泵1、二级吸收式热泵2和三级吸收式热泵3）的中温热源进口（一级中温热源进口16、二级中温热源进口21和三级中温热源进口，其中，二级中温热源进口21和三级中温热源进口处设置有阀门），作为吸收式热泵的中温热源进行吸热后从中温热源出口（一级中温热源出口17、二级中温热源出口22和三级中温热源出口）排入蒸发器（一效蒸发器4、二效蒸发器5和三效蒸发器6）。

其中，吸收式热泵为单效吸收式热泵或多效吸收式热泵，若采用多效吸收式热泵，则一台多效吸收式热泵可以匹配一台或多台海水淡化蒸发器（如：一台双效吸收式热泵可以匹配一台或两台海水淡化蒸发器）。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，包括吸收式热泵、蒸发器、凝汽器和热交换器，其特征是：所述热交换器对进入的原料海水进行加热后，排入到所述凝汽器进行进一步加热，加热后的原料海水引入吸收式热泵的中温热源入口，作为吸收式热泵的中温热源进行吸热后从中温热源出口排入所述蒸发器，在其内部加热热源的升温加热作用下进行蒸馏操作，蒸发器产生的蒸汽和浓盐水分别进入所述凝汽器和热交换器对依次进入的原料海水进行逐级加热，所述蒸发器内的加热热源从加热热源出口进入吸收式加热泵的低温热源进口，作为吸收式热泵的低温热源进行放热后从低温热源出口排出。

2.根据权利要求1所述的与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，其特征是：所述吸收式热泵和蒸发器分别为至少两个。

3.根据权利要求2所述的与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，其特征是：所述蒸发器产生的蒸汽进入相邻的蒸发器作为加热热源和/或进入凝汽器对进入的原料海水进行加热，所述蒸发器产生的浓盐水直接进入相邻的蒸发器作为原料海水和/或进入热交换器对进入的原料海水进行加热。

4.根据权利要求2所述的与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，其特征是：所述蒸发器上设置有与其内部加热热源连通的加热热源进口，加热热源进口与相邻蒸发器上的蒸汽出口连通和/或与吸收式热泵上的高温热源出口连通。

5.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，其特征是：所述吸收式热泵上的高温热源由余热锅炉、汽轮机抽汽或工业余热提供，其之间通过管道与高温热源进口连接。

6.根据权利要求5所述的与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，其特征是： 所述吸收式热泵上的高温热源通过高温热源出口与加热热源进口和/或相邻吸收式热泵上的高温热源进口连接。

7.根据权利要求1-6任一项权利要求所述的与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，其特征是：所述蒸发器上设置有对蒸发器所产生的浓盐水进行排放的浓盐水排水口和/或对相邻蒸发器排放的浓盐水进行接收的浓盐水进水口，所述热交换器上设置有供所述浓盐水进入和排出的浓盐水进口和浓盐水排口。

8.根据权利要求1-7任一项权利要求所述的与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，其特征是：进入所述凝汽器的蒸汽对进入的原料海水进行放热后冷凝成合格的淡水或作为吸收式热泵的低温热源。

9.根据权利要求2-8任一项权利要求所述的与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，其特征是：由加热热源出口进入吸收式加热泵的低温热源进口，作为吸收式热泵的低温热源进行放热后从低温热源出口排出成为合格的淡水。

10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的与热泵结合的多效蒸馏海水淡化***，其特征是：所述吸收式热泵为单效吸收式热泵或多效吸收式热泵。

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