CN106178572A - 凝汽源热泵回热驱动多效蒸馏工艺 - Google Patents

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Abstract

一种凝汽源热泵回热驱动多效蒸馏工艺：是凝汽源热泵行业与多效蒸馏行业的跨界产品；利用凝汽源热泵的蒸发器提取多效蒸馏工艺末效蒸发器所蒸馏出的二次蒸汽凝结潜热，以及凝结淡水显热；利用凝汽源热泵的冷凝器直接制取低压水蒸汽，并由高压水蒸汽通过热压缩式汽汽引射器引射后，送至首效蒸发器作为工艺加热热源；利用凝汽源热泵全面回收末效蒸发器排放环境的凝汽潜热和淡水显热，驱动多效蒸馏工艺，节省1/2‑5/6的驱动蒸汽。

Description

凝汽源热泵回热驱动多效蒸馏工艺
(一)技术领域
本发明涉及一种海水淡化、食品加工、饮料生产、污水处理、净水处理、中水处理、化工行业所使用的凝汽源热泵回热驱动多效蒸馏工艺。
(二)背景技术
多效蒸馏工艺：由多组蒸发器Dn及其预热器En，经多个工艺连接点串联连接，组成多效蒸馏工艺，只需对首效蒸发器D1及其预热器E1输入加热水蒸汽，并回收凝结淡水；从此开始的每一效，均把本效蒸发器Dn-1中喷淋预热补充海水或喷淋循环盐水时，回收前效凝结潜热而蒸馏出本效二次蒸汽，并引入后效蒸发器Dn及其预热器En，以在凝结成淡水的同时回收凝结潜热，以分别作为后效循环喷淋盐水的蒸馏热源，以及后效补充海水的预热热源；前效蒸发器Dn-1及其预热器En-1中产生的凝结淡水和循环喷淋盐水，则利用前后效的压力差，分别引入后效蒸发器En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Dn所蒸馏出的二次蒸汽，由于其温度已接近环境，而引入冷凝器中凝结成淡水，其凝结潜热则通过冷却海水排放环境。
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量的凝结淡水。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，从而使装置运行不稳定，可靠性与安全性较差。
多效蒸馏工艺的优点是生产的凝结淡水达到饮用标准，但许多缺点也制约其发展：
(1)工艺过程须补充冷凝器的大量二次蒸汽凝结潜热损失，补充热量折合加热水蒸汽量55-350kg/t，故而需要专用锅炉提供蒸汽，限制了装置的热功效率；
(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)发明内容
本发明目的是：系统集成凝汽源热泵与多效蒸馏工艺，是凝汽源热泵行业与多效蒸馏行业的跨界产品；利用凝汽源热泵的蒸发器提取多效蒸馏工艺末效蒸发器所蒸馏出的二次蒸汽凝结潜热，以及凝结淡水显热；利用凝汽源热泵的冷凝器直接制取低压水蒸汽，并由高压水蒸汽通过热压缩式汽汽引射器引射后，送至首效蒸发器作为工艺加热热源；亦即，利用凝汽源热泵全面回收末效蒸发器排放环境的凝汽潜热和淡水显热，驱动多效蒸馏工艺，节省1/2-5/6的驱动蒸汽。
按照附图1所示的凝汽源热泵回热驱动多效蒸馏工艺，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-不凝气排出口；1-12-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-回热器；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；7-热泵工质；8-软化补水；9-软化补水流量调节阀；10-热压缩式汽汽引射器；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；15-7-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-淡水泵；20-盐水泵；21-海水；22-凝结淡水；23-盐水；24-低压水蒸汽；25-加热水蒸汽组成，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、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、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；
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，组成凝汽逆流放热回路；
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，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，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壳程中部的不凝气排出口1-11，组成不凝气排出回路；
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以排除盐水23，组成盐水排放回路；
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1-12，组成凝汽源回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的凝水出口1-5，通过管道连接淡水泵19以引出凝结淡水22，组成凝结淡水取用回路；
高压水蒸汽11通过管道流经热压缩式汽汽引射器10的进汽口，并由其喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口和管道引射水蒸汽出口6-5的低压水蒸汽24，并混合、扩压成为中压、高温加热水蒸汽25，经其出汽口输出，通过管道连接首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6，组成水蒸汽引射回路；
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的中压出汽口，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是液态余热介质2，或是气态余热介质2，或是二次蒸汽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。
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的进口通过管道连接发动机5-2的回热器5-3出口，其出口则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，以预热、调节、补充软化补水8，组成软化补水回热及流量调节回路。
本发明的工作原理结合附图1说明如下：
1、多效蒸馏工艺：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，组成多效蒸馏工艺；只需对首效蒸发器15及其预热器16的壳程输入加热水蒸汽25，并释放其凝结潜热、回收凝结淡水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，在凝结成凝结淡水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中产生的凝结淡水和循环喷淋盐水，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中产生的凝结淡水由出水口15-8流出，其温度已接近环境状态。
2、补充、预热海水21：海水21由海水补充泵17驱动，依次流经各效预热器16、首效蒸发器15管程顶部布液器15-5，以补充、预热海水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驱动排放指定处。
4、二次蒸汽凝结放热：末效蒸发器15管程出汽口15-10所排放的二次蒸汽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结淡水22；末效蒸发器15壳程出水口15-8所排放的凝结淡水22通过凝水进口1-12，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；并通过热泵循环回收二次蒸汽2的凝结潜热，以及凝结淡水22的降温显热，以提供热泵热源。
5、凝结淡水取用：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的底部凝水出口1-5，通过管道连接淡水泵19以引出凝结淡水22。
6、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，而在中央圆柱虹吸下降通道中，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。
7、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，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，流经干燥过滤器4-1，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管程以完成热泵循环，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。
8、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，而凝结成为高压过冷液态热泵工质7。
9、软化补水回热预热后逆流取热升膜蒸发：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，以使软化补水8被发动机5-2的套缸冷却及烟气回热器5-3预热后，从下至上流经管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程底部的软化补水进口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，而在中央圆柱虹吸下降通道中，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流出。
10、低压水蒸汽回用：1份高压水蒸汽11通过管道流经热压缩式汽汽引射器10的进汽口，并由其喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口和管道引射水蒸汽出口6-5的n份低压水蒸汽24，并混合、扩压成为n+1份中压、高温加热水蒸汽25，经其出汽口输出，通过管道连接首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6，以同等质量流量的低压水蒸汽24替代高压水蒸汽11。并由顶部分离腔6-2内壁设置的压力开关12和温度开关13共同控制热压缩式汽汽引射器5的水蒸汽流量。
11、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，再经其中压出汽口、管道、两通阀1-10，送回压缩机5的吸气管回油口5-1。
12、排出不凝气：开启真空泵14，以从不凝气排出口1-11抽出管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程凝汽2中的不凝气，并排至环境。
因此与现有水源热泵和余热锅炉相比较，本发明特点如下：
(1)系统集成凝汽源热泵与多效蒸馏工艺，是凝汽源热泵行业与多效蒸馏行业的跨界产品；
(2)利用凝汽源热泵的蒸发器提取多效蒸馏工艺末效蒸发器所蒸馏出的二次蒸汽凝结潜热，以及凝结淡水显热；
(3)利用凝汽源热泵的冷凝器直接制取低压水蒸汽，并由高压水蒸汽通过热压缩式汽汽引射器引射后，送至首效蒸发器作为工艺加热热源；
(4)利用凝汽源热泵全面回收末效蒸发器排放环境的凝汽潜热和淡水显热，驱动多效蒸馏工艺，节省1/2-5/6的驱动蒸汽。
因此与现有水源热泵和余热锅炉相比较，本发明技术优势如下：系统集成凝汽源热泵与多效蒸馏工艺，是凝汽源热泵行业与多效蒸馏行业的跨界产品；利用凝汽源热泵的蒸发器提取多效蒸馏工艺末效蒸发器所蒸馏出的二次蒸汽凝结潜热，以及凝结淡水显热；利用凝汽源热泵的冷凝器直接制取低压水蒸汽，并由高压水蒸汽通过热压缩式汽汽引射器引射后，送至首效蒸发器作为工艺加热热源；亦即，利用凝汽源热泵全面回收末效蒸发器排放环境的凝汽潜热和淡水显热，驱动多效蒸馏工艺，节省1/2-5/6的驱动蒸汽。
(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-不凝气排出口；1-12-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-回热器；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；7-热泵工质；8-软化补水；9-软化补水流量调节阀；10-热压缩式汽汽引射器；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；15-7-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-淡水泵；20-盐水泵；21-海水；22-凝结淡水；23-盐水；24-低压水蒸汽；25-加热水蒸汽。
(五)具体实施方式
本发明提出的凝汽源热泵回热驱动多效蒸馏工艺实施例如附图1所示，现说明如下：其由蒸发取热量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的不锈钢管凝汽进口1-1；直径1200mm/高度250mm的圆柱形分离腔1-2；外包直径1200mm/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250mm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60mm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的紫铜管两通阀1-10；接口直径9mm/壁厚0.9mm/长度150mm的紫铜管不凝气排出口1-11；接口直径9mm/壁厚0.9mm/长度150mm的紫铜管凝水进口1-12；流量5.79t/h、温度50℃饱和二次蒸汽2；高度250mm的不锈钢液位开关3；接口直径60mm/壁厚1mm的紫铜膨胀阀4；接口直径60mm/壁厚1mm的紫铜干燥过滤器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的回热器5-3；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250mm的圆柱形分离腔6-2；直径1200mm/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250mm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200mm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50mm的紫铜管出气口6-8；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50mm的不锈钢的软化补水流量调节阀9；绝压0.9bar、流量7.17t/h的水蒸汽压缩至绝压1.2bar的热压缩式汽汽引射器10；绝压9bar、流量3t/h的高压水蒸汽11；0.5bar-2.0bar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7000kW的蒸发器15；直径100mm/壁厚2.5mm/长度1800mm的不锈钢蒸汽管15-1；直径60mm/壁厚2.0mm/长度1800mm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1200mm/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；直径100mm/壁厚2.0mm/长度100mm的不锈钢进水口15-7；直径100mm/壁厚2.0mm/长度100mm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100mm的不锈钢进液口15-11；回热量1400kW的预热器16；流量18t/h、扬程20mH2O的海水补充泵17；流量25t/h、扬程10mH2O的循环喷淋泵18；流量12t/h、扬程15mH2O的淡水泵19；流量6t/h、扬程15mH2O的盐水泵20；温度20℃、流量18t/h的海水21；温度20℃、流量12t/h的凝结淡水22；温度40℃、流量6t/h的盐水23；绝压0.8bar、流量7t/h的低压水蒸汽24；绝压1bar、流量12t/h的加热水蒸汽25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、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、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；
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，组成凝汽逆流放热回路；
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，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，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壳程中部的不凝气排出口1-11，组成不凝气排出回路；
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以排除盐水23，组成盐水排放回路；
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1-12，组成凝汽源回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的凝水出口1-5，通过管道连接淡水泵19以引出凝结淡水22，组成凝结淡水取用回路；
高压水蒸汽11通过管道流经热压缩式汽汽引射器10的进汽口，并由其喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口和管道引射水蒸汽出口6-5的低压水蒸汽24，并混合、扩压成为中压、高温加热水蒸汽25，经其出汽口输出，通过管道连接首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6，组成水蒸汽引射回路。
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的中压出汽口，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是液态余热介质2，或是气态余热介质2，或是二次蒸汽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。
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的进口通过管道连接发动机5-2的回热器5-3出口，其出口则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，以预热、调节、补充软化补水8，组成软化补水回热及流量调节回路。
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，组成多效蒸馏工艺；只需对首效蒸发器15及其预热器16的壳程输入加热水蒸汽25，并释放其凝结潜热、回收凝结淡水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，在凝结成凝结淡水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中产生的凝结淡水和循环喷淋盐水，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中产生的凝结淡水由出水口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，依次流经各效预热器16、首效蒸发器15管程顶部布液器15-5，以补充、预热海水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驱动排放指定处。
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℃二次蒸汽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结淡水22；末效蒸发器15壳程出水口15-8所排放的凝结淡水22通过凝水进口1-12，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；并通过热泵循环回收二次蒸汽2的凝结潜热，以及凝结淡水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的底部凝水出口1-5，通过管道连接淡水泵19以引出凝结淡水22。
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，而在中央圆柱虹吸下降通道中，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，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，流经干燥过滤器4-1，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管程以完成热泵循环，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，而凝结成为高压过冷液态热泵工质7。
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，以使进口温度20℃、流量7t/h的软化补水8被发动机5-2的套缸冷却及烟气回热器5-3预热至35℃后，从下至上流经管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程底部的软化补水进口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的冷凝放热而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱虹吸下降通道中，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流出。
绝压9bar、流量3t/h的高压水蒸汽11通过管道流经热压缩式汽汽引射器10的进汽口，并由其喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口和管道引射水蒸汽出口6-5绝压0.8bar、流量7t/h的低压水蒸汽24，并混合、扩压成为绝压1bar、流量12t/h的加热水蒸汽25，经其出汽口输出，通过管道连接首效蒸发器15壳程下部进汽口15-6，以同等质量流量的低压水蒸汽24替代高压水蒸汽11。并由顶部分离腔6-2内壁设置的压力开关12和温度开关13共同控制热压缩式汽汽引射器5的水蒸汽流量。
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，再经其中压出汽口、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，以从不凝气排出口1-11抽出管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程凝汽2中的不凝气，并排至环境。

Claims (4)

1.一种凝汽源热泵回热驱动多效蒸馏工艺，其由管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)；凝汽进口(1-1)；分离腔(1-2)；圆环分布垂直虹吸取热管簇(1-3)；分流腔(1-4)；凝水出口(1-5)；液态热泵工质进口(1-6)；气态热泵工质出口(1-7)；吸油口(1-8)；引射器(1-9)；两通阀(1-10)；不凝气排出口(1-11)；凝水进口(1-12)；凝汽(2)；液位开关(3)；膨胀阀(4)；干燥过滤器(4-1)；压缩机(5)；回油口(5-1)；驱动设备(5-2)；回热器(5-3)；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)；软化补水进口(6-1)；分离腔(6-2)；圆环分布垂直虹吸放热管簇(6-3)；分流腔(6-4)；水蒸汽出口(6-5)；气态热泵工质进口(6-6)；液态热泵工质出口(6-7)；出气口(6-8)；热泵工质(7)；软化补水(8)；软化补水流量调节阀(9)；热压缩式汽汽引射器(10)；高压水蒸汽(11)；压力开关(12)；温度开关(13)；真空泵(14)；蒸发器(15)；蒸汽管(15-1)；凝水管(15-2)；储液罐(15-3)；出液口(15-4)；布液器(15-5)；进汽口(15-6)；进水口(15-7)；出水口(15-8)；除沫器(15-9)；出汽口(15-10)；进液口(15-11)；预热器(16)；海水补充泵(17)；循环喷淋泵(18)；淡水泵(19)；盐水泵(20)；海水(21)；凝结淡水(22)；盐水(23)；低压水蒸汽(24)；加热水蒸汽(25)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)、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)、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；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)，组成凝汽逆流放热回路；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，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，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)壳程中部的不凝气排出口(1-11)，组成不凝气排出回路；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)以排除盐水(23)，组成盐水排放回路；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(1-12)，组成凝汽源回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)的凝水出口(1-5)，通过管道连接淡水泵(19)以引出凝结淡水(22)，组成凝结淡水取用回路；高压水蒸汽(11)通过管道流经热压缩式汽汽引射器(10)的进汽口，并由其喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口和管道引射水蒸汽出口(6-5)的低压水蒸汽(24)，并混合、扩压成为中压、高温加热水蒸汽(25)，经其出汽口输出，通过管道连接首效蒸发器(15)壳程下部进汽口(15-6)，组成水蒸汽引射回路；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)的中压出汽口，组成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)的回油回路。
2.按照权利要求1所述的凝汽源热泵回热驱动多效蒸馏工艺，其特征在于：凝汽(2)是液态余热介质(2)，或是气态余热介质(2)，或是二次蒸汽(2)，或是废蒸汽(2)，或是乏蒸汽(2)。
3.按照权利要求1所述的凝汽源热泵回热驱动多效蒸馏工艺，其特征在于：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)。
4.按照权利要求1所述的凝汽源热泵回热驱动多效蒸馏工艺，其特征在于：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)的进口通过管道连接发动机(5-2)的回热器(5-3)出口，其出口则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)，以预热、调节、补充软化补水(8)，组成软化补水回热及流量调节回路。
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