CN106256767A - 凝汽源热泵回热驱动单效蒸馏装置 - Google Patents
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Abstract
一种凝汽源热泵回热驱动单效蒸馏装置：系统集成凝汽源热泵与单效蒸馏工艺，是凝汽源热泵行业与单效蒸馏行业的跨界产品；利用凝汽源热泵的蒸发器回收单效蒸馏工艺所蒸馏出二次蒸汽的凝结潜热；通过热泵循环以冷凝器提供蒸馏热源、驱动单效蒸馏工艺、持续生产二次蒸汽；二次蒸汽由管道而从管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器过流至管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器，既可重新作为回热热源，又免去水蒸汽压缩机，无需蒸汽驱动。
Description
(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单效蒸馏装置。
(二)背景技术
压汽蒸馏装置：海水在蒸发冷凝器的蒸发侧受热而蒸馏出二次蒸汽，被水蒸汽压缩机压缩以提高压力和温度后，输入蒸发冷凝器的冷凝侧，作为加热蒸汽而在凝结成为淡水的同时回收凝结潜热，以为其冷凝侧提供海水蒸发潜热，使得装置的驱动能耗降至最低；此外，补充海水回收取用淡水和排放盐水中显热，以使装置的热功效率进一步提高。
该装置优点如下：(1)回收二次蒸汽凝结潜热以及取用淡水和排放盐水的显热，实现独立蒸馏操作，其中水蒸汽压缩机的输入轴功恰好补偿装置热损；(2)装置驱动耗电仅为11kW*h/t；(3)产品水质可达饮用水标准。
但是压汽蒸馏装置的缺点也制约其进一步发展：(1)水蒸汽压缩机的价格极其昂贵，无油技术支持较为复杂，从而导致产品可靠性较差、维修困难；(2)装置属于大型化工设备，因此难以实现小型化、家电化。
(三)发明内容
本发明目的是：系统集成凝汽源热泵与单效蒸馏工艺，是凝汽源热泵行业与单效蒸馏行业的跨界产品；利用凝汽源热泵的蒸发器回收单效蒸馏工艺所蒸馏出二次蒸汽的凝结潜热；通过热泵循环以冷凝器提供蒸馏热源、驱动单效蒸馏工艺、持续生产二次蒸汽；二次蒸汽由管道而从管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器过流至管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器，既可重新作为回热热源，又免去水蒸汽压缩机，实现无蒸汽驱动的单效蒸馏工艺。
按照附图1所示的凝汽源热泵回热驱动单效蒸馏装置，其由1-管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器；1-1-二次蒸汽进口；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-淡水出口；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；2-二次蒸汽；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馏冷凝器；6-1-海水进口；6-2-分离腔；6-3-圆环分布垂直虹吸放热管簇；6-4-分流腔；6-5-二次蒸汽出口；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；6-9-盐水罐；6-10-盐水出口；6-11-预热器；7-热泵工质；8-海水；9-海水流量调节阀；10-淡水；11-盐水；12-压力开关；13-温度开关；14-真空泵；15-淡水回热器；16-淡水泵；17-盐水回热器；18-盐水泵；19-海水泵；20-排气阀组成，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馏冷凝器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壳程的顶部二次蒸汽进口1-1、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧、底部淡水出口1-5，组成二次蒸汽逆流放热回路；
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馏冷凝器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馏冷凝器6管程的底部海水进口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、顶部二次蒸汽出口6-5，组成海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加热管簇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馏冷凝器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馏冷凝器6管程上部内壁设置液位开关3，依据盐水水位信号闭环控制海水流量调节阀9的开度，而海水流量调节阀9的出口通过管道串联连接排气阀20、海水进口6-1，组成海水的排气与流量调节回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器6管程顶部的二次蒸汽出口6-5通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程顶部的二次蒸汽进口1-1，组成二次蒸汽过流回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器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；
淡水出口1-5通过管道连接淡水回热器15的淡水10侧、淡水泵16，组成淡水的取用、放热回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器6底部的盐水出口6-10通过管道连接盐水回热器17的盐水11侧、盐水泵18，组成盐水的排放、放热回路；
海水泵19的出口通过管道连接分流三通、并联的淡水回热器15的海水8侧和盐水回热器17的海水8侧、汇流三通、海水流量调节阀9的进口，组成海水回热回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器6底部盐水罐6-9的内壁设置预热器6-11，组成盐水的启动预热回路。
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馏冷凝器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的中压出气口，组成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的回油回路。
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。
海水泵19的出口通过管道连接分流三通、并联的淡水回热器15的海水8侧和盐水回热器17的海水8侧、汇流三通、发动机5-2的回热器5-3、海水流量调节阀9的进口，组成海水梯级回热回路。
海水8是城市中水8，或是城市污水8，或是盐水8，或是酸水8，或是碱水8，或是有机溶液8，或是无机溶液8，或是工业废水8，或是矿井苦咸水8，或是油田污水8，或是化工污水8中的一种。
淡水回热器15是套管式换热器15，或是壳管式换热器15，或是板式换热器15，或是板翅式换热器15，或是盘管式换热器15，或是螺旋板式换热器15的取用淡水10预热补充海水8的换热器。
盐水回热器17是套管式换热器17，或是壳管式换热器17，或是板式换热器17，或是板翅式换热器17，或是盘管式换热器17，或是螺旋板式换热器17的排放盐水11预热补充海水8的换热器。
本发明的工作原理结合附图1说明如下：
1、二次蒸汽凝结放热：二次蒸汽2通过顶部二次蒸汽进口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外侧凝结放热以提供热泵热源，而凝结淡水则由淡水出口1-5排出。
2、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二次蒸汽放热而升膜蒸发、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。
3、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馏冷凝器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馏冷凝器6管程的海水8。
4、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馏冷凝器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。
5、海水回热预热后逆流取热升膜蒸馏：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器6管程上部内壁设置的液位开关3，依据盐水的水位信号闭环控制海水流量调节阀9的开度，以使海水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馏冷凝器6管程底部的海水进口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馏、比重减小，而在中央圆柱虹吸下降通道中，由于盐水的温度较低、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；而产生的水蒸汽经顶部分离腔6-2的分离后，再由顶部二次蒸汽出口6-5流出。
6、二次蒸汽过流：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器6管程顶部分离出的二次蒸汽通过二次蒸汽出口6-5以及管道流入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程顶部的二次蒸汽进口1-1，实现二次蒸汽的过流。
7、压缩机回油：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器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，再经其中压出气口、管道、两通阀1-10，送回压缩机5的吸气管回油口5-1。
8、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壳程二次蒸汽2中的不凝气，并排至环境。
因此与现有水源热泵和单效蒸馏相比较，本发明技术优势如下：
(1)系统集成凝汽源热泵与单效蒸馏工艺，是凝汽源热泵行业与单效蒸馏行业的跨界产品；
(2)利用凝汽源热泵的蒸发器回收单效蒸馏工艺所蒸馏出二次蒸汽的凝结潜热；
(3)通过热泵循环以冷凝器提供蒸馏热源、驱动单效蒸馏工艺、持续生产二次蒸汽；
(4)二次蒸汽由管道而从管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器过流至管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器，既可重新作为回热热源，又免去水蒸汽压缩机。
(5)实现无蒸汽驱动的单效蒸馏工艺。
因此与现有水源热泵和单效蒸馏相比较，本发明技术优势如下：系统集成凝汽源热泵与单效蒸馏工艺，是凝汽源热泵行业与单效蒸馏行业的跨界产品；利用凝汽源热泵的蒸发器回收单效蒸馏工艺所蒸馏出二次蒸汽的凝结潜热；通过热泵循环以冷凝器提供蒸馏热源、驱动单效蒸馏工艺、持续生产二次蒸汽；二次蒸汽由管道而从管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器过流至管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器，既可重新作为回热热源，又免去水蒸汽压缩机，实现无蒸汽驱动的单效蒸馏工艺。
(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；1-1-二次蒸汽进口；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-淡水出口；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；2-二次蒸汽；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馏冷凝器；6-1-海水进口；6-2-分离腔；6-3-圆环分布垂直虹吸放热管簇；6-4-分流腔；6-5-二次蒸汽出口；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；6-9-盐水罐；6-10-盐水出口；6-11-预热器；7-热泵工质；8-海水；9-海水流量调节阀；10-淡水；11-盐水；12-压力开关；13-温度开关；14-真空泵；15-淡水回热器；16-淡水泵；17-盐水回热器；18-盐水泵；19-海水泵；20-排气阀。
(五)具体实施方式
本发明提出的凝汽源热泵回热驱动单效蒸馏装置实施例如附图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的不锈钢管二次蒸汽进口1-1；直径1200mm/高度250mm的圆柱形分离腔1-2；外包直径1200mm/内包直径700mm/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的不锈钢管淡水出口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；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馏冷凝器6；直径60mm/壁厚2.5mm/长度60mm的不锈钢管海水进口6-1；直径1200mm/高度250mm的圆柱形分离腔6-2；外包直径1200mm/内包直径700mm/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的不锈钢管二次蒸汽出口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；容积1m3的盐水罐6-9；直径60mm/壁厚1.5mm/长度60mm的不锈钢管盐水出口6-10；加热功率1000kW的预热器6-11；R124热泵工质7；进口温度20℃、流量11.58t/h、盐浓度35000ppm的海水8；接口直径60mm/壁厚2.5mm/长度150mm的不锈钢海水流量调节阀9；出口温度25℃、流量5.79t/h、盐浓度50ppm的淡水10；出口温度25℃、流量5.79t/h、盐浓度70000ppm的盐水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；回热量200kW的淡水回热器15；流量5.79t/h、扬程5mH2O的淡水泵16；回热量200kW的盐水回热器17；流量5.79t/h、扬程5mH2O的盐水泵18；流量11.58t/h、扬程5mH2O的海水泵19；直径60mm/壁厚2.5mm/长度160mm的不锈钢管排气阀20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馏冷凝器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壳程的顶部二次蒸汽进口1-1、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧、底部淡水出口1-5，组成二次蒸汽逆流放热回路；
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馏冷凝器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馏冷凝器6管程的底部海水进口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、顶部二次蒸汽出口6-5，组成盐水的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏回路，其中圆环分布垂直虹吸加热管簇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馏冷凝器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馏冷凝器6管程顶部二次蒸汽出口6-5通过管道连接水蒸汽压缩机10，组成水蒸汽压缩回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器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。
水蒸汽压缩机10为热压缩式汽汽引射器10，高压水蒸汽11流经其进汽口并由喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口引射管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器6管程顶部产生的水蒸汽，并混合、扩压成为中压、高温水蒸汽，经其出汽口流出。
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馏冷凝器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。
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器6管程上部内壁设置液位开关3，依据盐水水位信号闭环控制海水流量调节阀9的开度，而海水流量调节阀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馏冷凝器6管程底部海水进口6-1，组成海水回热及流量调节回路。
本发明实施例中：流量5.79t/h、温度80℃的饱和二次蒸汽2通过顶部二次蒸汽进口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外侧凝结放热以提供热泵热源，而凝结淡水则由淡水出口1-5排出。
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R124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二次蒸汽放热而升膜蒸发、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被输出轴功率967kW的燃气内燃发动机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馏冷凝器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馏冷凝器6管程进口温度70℃、流量11.58t/h的海水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馏冷凝器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馏冷凝器6管程上部内壁设置的液位开关3，依据盐水的水位信号闭环控制海水流量调节阀9的开度，以使进口温度20℃、流量11.58t/h的海水8被发动机5-2的套缸冷却及烟气回热量967kW的回热器5-3预热至70℃后，从下至上流经管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器6管程底部的海水进口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冷凝放热而升膜蒸馏、比重减小，而在中央圆柱虹吸下降通道中，由于盐水的温度较低、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；而产生绝压0.47bar、流量5.79t/h的二次蒸汽经顶部分离腔6-2的分离后，再由顶部二次蒸汽出口6-5流出。
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器6管程顶部分离出的二次蒸汽通过二次蒸汽出口6-5以及管道流入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程顶部的二次蒸汽进口1-1，实现二次蒸汽的过流。
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器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，再经其中压出气口、管道、两通阀1-10，送回压缩机5的吸气管回油口5-1。
开启抽气流量3m3/min的真空泵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壳程二次蒸汽2中的不凝气，并排至环境。
Claims (7)
1.一种凝汽源热泵回热驱动单效蒸馏装置，其由管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)；二次蒸汽进口(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)；淡水出口(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)；二次蒸汽(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馏冷凝器(6)；海水进口(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)；二次蒸汽出口(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)；盐水罐(6-9)；盐水出口(6-10)；预热器(6-11)；热泵工质(7)；海水(8)；海水流量调节阀(9)；淡水(10)；盐水(11)；压力开关(12)；温度开关(13)；真空泵(14)；淡水回热器(15)；淡水泵(16)；盐水回热器(17)；盐水泵(18)；海水泵(19)；排气阀(20)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馏冷凝器(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)壳程的顶部二次蒸汽进口(1-1)、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇(1-3)外侧、底部淡水出口(1-5)，组成二次蒸汽逆流放热回路；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馏冷凝器(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馏冷凝器(6)管程的底部海水进口(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)、顶部二次蒸汽出口(6-5)，组成海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加热管簇(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馏冷凝器(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馏冷凝器(6)管程上部内壁设置液位开关(3)，依据盐水水位信号闭环控制海水流量调节阀(9)的开度，而海水流量调节阀(9)的出口通过管道串联连接排气阀(20)、海水进口(6-1)，组成海水的排气与流量调节回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器(6)管程顶部的二次蒸汽出口(6-5)通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)壳程顶部的二次蒸汽进口(1-1)，组成二次蒸汽过流回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器(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；淡水出口(1-5)通过管道连接淡水回热器(15)的淡水(10)侧、淡水泵(16)，组成淡水的取用、放热回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器(6)底部的盐水出口(6-10)通过管道连接盐水回热器(17)的盐水(11)侧、盐水泵(18)，组成盐水的排放、放热回路；海水泵(19)的出口通过管道连接分流三通、并联的淡水回热器(15)的海水(8)侧和盐水回热器(17)的海水(8)侧、汇流三通、海水流量调节阀(9)的进口，组成海水回热回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸馏冷凝器(6)底部盐水罐(6-9)的内壁设置预热器(6-11)，组成盐水的启动预热回路。
2.按照权利要求1所述的凝汽源热泵回热驱动单效蒸馏装置，其特征在于：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馏冷凝器(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)的中压出气口，组成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)的回油回路。
3.按照权利要求1所述的凝汽源热泵回热驱动单效蒸馏装置，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单效蒸馏装置，其特征在于：海水泵(19)的出口通过管道连接分流三通、并联的淡水回热器(15)的海水(8)侧和盐水回热器(17)的海水(8)侧、汇流三通、发动机(5-2)的回热器(5-3)、海水流量调节阀(9)的进口，组成海水梯级回热回路。
5.按照权利要求1所述的凝汽源热泵回热驱动单效蒸馏装置，其特征在于：海水(8)是城市中水(8)，或是城市污水(8)，或是盐水(8)，或是酸水(8)，或是碱水(8)，或是有机溶液(8)，或是无机溶液(8)，或是工业废水(8)，或是矿井苦咸水(8)，或是油田污水(8)，或是化工污水(8)中的一种。
6.按照权利要求1所述的凝汽源热泵回热驱动单效蒸馏装置，其特征在于：淡水回热器(15)是套管式换热器(15)，或是壳管式换热器(15)，或是板式换热器(15)，或是板翅式换热器(15)，或是盘管式换热器(15)，或是螺旋板式换热器(15)的取用淡水(10)预热补充海水(8)的换热器。
7.按照权利要求1所述的凝汽源热泵回热驱动单效蒸馏装置，其特征在于：盐水回热器(17)是套管式换热器(17)，或是壳管式换热器(17)，或是板式换热器(17)，或是板翅式换热器(17)，或是盘管式换热器(17)，或是螺旋板式换热器(17)的排放盐水(11)预热补充海水(8)的换热器。
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