CN106698573A - 海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置。由淡水储存柜、冷却水盘管、淡水凝水器、真空泵、换热器出口温度传感器、真空压力传感器、真空罐、用户端换热器、制冷剂换热器、载冷剂循环泵、换热器进口温度传感器、电控三通阀、载冷剂流量计、盐度计、卤水柜、制冷剂循环泵、高低水位传感器、海水补水柜、电控截止阀、水雾喷管等部件通过管路或电路连接组成；利用水的三相点原理，把真空罐内气压降低到海水的对应温度下的饱和压力下，使得海水不断汽化蒸发而降温，从而为制冷系统提供冷冻水乃至冰晶，同时水蒸气凝结后成为淡水——海水制淡。实现一机既制冷又制淡，适用于冷冻冷藏工艺、船舶或建筑供冷及制淡水。

Description

海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置

技术领域

本发明属于海水淡化以及新型制冷技术领域，尤其是一种能同时实现海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置。

背景技术

近年来随着资源短缺和环境恶化日趋严重，人们愈加重视资源的合理综合利用和节能环保技术研究开发和应用。由于淡水资源的短缺和分布不均匀，全球都在研究高效节能的海水淡化技术，目前多数仍采用热源或电能做为辅助能源，能效还有待进一步提高；制冷技术由于氟利昂具有的臭氧破坏和温室效应后果，所以近四十年来全世界都在研究环保节能的新型制冷剂替代技术，但是至今仍是花样百出、莫衷一是的局面，尚未能找出公认的技术方案。

目前国内外关于海水淡化和制冷技术分别申请或公开了很多专利，也公开发表了大量科技文章，但是都是分别单独针对海水淡化或制冷技术，至今尚没检索到类同本专利的能同时实现海水制淡及制冷（冰）一体化技术思路或装置。

相关专利，如CN 102620462A（热源驱动的真空制冷系统），采用离心涡轮向心涡轮和工作气体驱动形成抽吸作用，由于涡轮的真空形成能力有限，很难达到实现真空蒸发制冷所要求小于1000Pa。再如CN 1019703596A（闪蒸冷凝一体化海水淡化装置）是利用海洋温差实现海水闪蒸和冷凝，从而实现海水淡化，并没有提及制冷技术问题。

本专利提出的实现制淡及制冷（冰）一体化技术思路，具有很强的可行性和前瞻性，相信不久将来将会成为研究热点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置，可以实现一机多用，机组功率可大可小，尤其是在同时有制淡和制冷需求的海洋船舶上有着明显的优点。综合利用海水的三相点原理，采用无公害的海水做为制冷剂，实现水真空蒸发制冷（冰），与传统制冷技术相比，具有明显的技术和环保优势，减少环境污染和节约能源，在提倡节能环保的今天具有重要意义。

真空罐内海水由于气压不断降低而不断沸腾，水蒸气不断被真空泵抽送进入凝汽器凝结成淡水，实现海水淡化的目的；真空罐底部由于热量被蒸汽带走而温度不断下降，通过制冷剂循环泵持续送往冷量输出及交换系统，实现了输出冷量——制冷技术；如果真空罐压力低于水的三相点压力611Pa，就能使得真空罐底部海水结出冰晶，实现制冰晶目的。

为了完成上述发明目的，本发明的总体技术方案是：一种海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置，主要由淡水储存柜、冷却水盘管、淡水凝水器、真空泵、换热器出口温度传感器、真空压力传感器、真空罐、用户端换热器、制冷剂换热器、载冷剂循环泵、换热器进口温度传感器、电控三通阀、载冷剂流量计、盐度计、卤水柜、制冷剂循环泵、高低水位传感器、海水补水柜、电控截止阀、水雾喷管等部件通过管路或电路连接组成；

所述的真空泵连接真空罐和真空罐压力传感器，加上水雾喷管等部件通过管路或电路连接组成制冷系统；由凝水器、冷却水盘管和淡水储存柜等部件通过管路连接组成凝水系统；由制冷剂循环泵、制冷剂换热器、用户端换热器、载冷剂循环泵等部件通过管路连接组成冷量输出及交换系统；

利用真空罐中海水不断蒸发换热，实现真空罐下方海水是冷的乃至结成冰晶，通过制冷剂循环泵源源不断送往冷量输出及交换系统，从而实现用户端供冷或获取冰晶；为保持系统持续正常运行，水蒸气必须及时采用真空泵抽送到凝水系统，并及时冷凝成水进入淡水储存柜。

本专利所述的装置中与盐分、液位、温度、压力传感器相连接的控制单元根据传感器获取的盐分液位温度压力等信息，对系统中的各个电磁阀、水泵和真空泵等的起停进行顺序控制，顺序控制还包括系统能量调节、安全保护等。

附图说明

图1是本发明海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置的连接关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1本发明的连接关系图，主要由淡水储存柜（1）、冷却水盘管（2）、淡水凝水器（3）、真空泵（4）、换热器出口温度传感器（5）、真空压力传感器（6）、真空罐（7）、用户端换热器（8）、制冷剂换热器（9）、载冷剂循环泵（10）、换热器进口温度传感器（11）、电控三通阀（12）、载冷剂流量计（13）、盐度计（14）、卤水柜（15）、制冷剂循环泵（16）、高低水位传感器（17）、海水补水柜（18）、电控截止阀（19）、水雾喷管（20）等部件通过管路或电路连接组成。这些部件可以构成以下三个系统：制冷系统、凝水系统和冷量输出及交换系统。

制冷系统由真空泵（4）连接真空罐（7）和真空罐压力传感器（6），加上水雾喷管（20）等部件通过管路或电路连接组成；由凝水器（3）、冷却水盘管（2）和淡水储存柜（1）等部件通过管路连接组成凝水系统；由制冷剂循环泵（16）、制冷剂换热器（9）、用户端换热器（8）、载冷剂循环泵（10）等部件通过管路连接组成冷量输出及交换系统。

开机时，真空罐压力传感器（6）和真空罐高低水位传感器（17）首先自检，要求检测到真空罐（7）气压介于1个大气压和800Pa之间，且水位介于高低水位之间；然后，真空泵（4）开始工作，对真空罐（7）进行抽真空到1500Pa左右时，制冷剂循环泵（16）也开始工作，使得真空罐（7）底部水经过制冷剂换热器（9）和水雾喷管（16）等部件，源源不断实现循环。不久后，载冷剂循环泵（10）也开始运转，把冷量输送给用户端换热器（8），实现用户供冷。

在实现制冷循环的同时，由于凝水系统中不断有淡水生成进入淡水储存柜（1）——实现海水制淡，使得真空罐（7）中海水高度降低且盐分浓度不断升高，当达到设定的浓度值，盐度计（14）发出信号使得电控三通阀（12）导通，浓盐水部分排入卤水柜（15），同时电控截止阀（19）打开使海水补水柜（18）海水进入真空罐（7），达到高低水位传感器（17）的高位停止。

在工作过程中，真空罐（7）内气压不断下降的同时水分不断汽化成为蒸汽，罐内水温也下降到预期的温度及其对应的饱和气压，如空调水5℃对应饱和气压872Pa。如果要获得冰晶0℃以下，则对应饱和气压611Pa以下，且循环水需要采用防冻液体或添加抗凝剂。

本发明的装置采用环保且价格低廉的工质——海水，可以替代传统的氟利昂制冷技术，同时实现海水制淡，做到一机两用且机组可大可小，适用于海边地区或海洋船舶上，在当今提倡节能环保的背景下，技术和市场前景广阔。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置，其特征在于：该装置由淡水储存柜、冷却水盘管、淡水凝水器、真空泵、换热器出口温度传感器、真空压力传感器、真空罐、用户端换热器、制冷剂换热器、载冷剂循环泵、换热器进口温度传感器、电控三通阀、载冷剂流量计、盐度计、卤水柜、制冷剂循环泵、高低水位传感器、海水补水柜、电控截止阀、水雾喷管等部件通过管路或电路连接组成；

所述的真空泵连接真空罐和真空罐压力传感器、高低水位传感器，加上水雾喷管等部件通过管路或电路连接组成制冷系统；由凝水器、冷却水盘管和淡水储存柜等部件通过管路连接组成凝水系统；由制冷剂循环泵、制冷剂换热器、用户端换热器、载冷剂循环泵等部件通过管路连接组成冷量输出及交换系统；

利用真空罐中海水不断蒸发换热，实现真空罐下方海水不断被冷却，乃至结成冰晶（为了制冰，海水可考虑添加抗凝剂），通过制冷剂循环泵源源不断送把冷冻水往冷量输出及交换系统，从而实现用户端供冷或获取冰晶；为保持系统持续正常运行，水蒸气必须及时采用真空泵抽送到凝水系统，并及时冷凝成水进入淡水储存柜。

2.根据权利1所述的一种海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置，其特征在于：所述的制冷系统还包括真空泵，它连接于真空罐和淡水凝水器之间；它们之间可以连接真空罐压力传感器、高低水位传感器以及控制单元；加上水雾喷管等部件通过管路或电路连接组成。

3.根据权利1所述的一种海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置, 其特征在于：该装置还可以包括凝水器、冷却水盘管和淡水储存柜等部件通过管路连接组成凝水系统。

4.根据权利1所述的一种海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置, 其特征在于：所述的冷量输出及交换系统还可以包括制冷剂循环泵、制冷剂换热器、用户端换热器、载冷剂循环泵等部件通过管路连接组成。

5.根据权利2至4任一个权利要求所述的一种海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置，其特征在于：所述的与液位、温度、压力传感器相连接的控制单元根据传感器获取的液位、温度、压力等信息，对系统中的各个电磁阀、泵浦等的起停进行顺序控制，顺序控制还包括系统能量调节、安全保护等。