CN108408805A - 热泵海水淡化联产电系统及方法 - Google Patents

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王鹏恩
韩东
蒲文灏
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Abstract

一种热泵海水淡化联产电系统及方法，属于节能领域。该系统包括热泵子系统和海水淡化子系统；其中热泵子系统包括压缩机（3）、蒸发器（4）、节流阀（8）、冷凝器（15）；海水淡化子系统包括膨胀机（2）、凝水泵（6）、储水罐（7）、第三球阀（9）、浓海水泵（10）、第二球阀（11）、第一球阀（13）、预热器（14）、汽液分离器（19）、真空泵（20）。该系统通过回收浓海水（18）的热量和冷凝器（15）散出的热量分别对海水进行预热和蒸发，实现海水淡化；此外，该系统还利用膨胀机（2）回收水蒸汽（1）的内能来做功发电，因此该系统与常规热泵海水淡化系统相比，不仅节能高效，而且实现了水电联产。

Description

热泵海水淡化联产电系统及方法
技术领域
本发明涉及一种热泵海水淡化系统联产电的系统及方法，属于节能领域。
技术背景
随着经济社会的高速发展和人口的急剧增加,水资源危机已成为仅次于全球汽候变暖的世界第二大环境问题。世界范围的普遍缺水使海水淡化技术从中东的沙漠地区扩展到全球的主要沿海国家,形成了海水淡化水装备制造产业。但是随着近海水淡化规模不断增加，海水淡化过程的能耗也不断增加。
常规的海水淡化过程是直接对海水进行加热蒸发，此过程要消耗大量的外来热量，导致经济效益不好，且浓缩后的浓海水被直接排出，余热得不到利用，造成了能量浪费；另外，对于蒸发得到的水蒸汽，常规的系统是将其直接冷凝，导致其内能得不到利用，同时用于冷却的冷却水的耗量也相应的较高。
在常规的热泵系统中，冷凝器热量被直接排出，其废热得不到利用，蒸发器需消耗大量的外来热量对冷媒加热蒸发，压缩机需消耗大量的电能来驱动。
如果能把海水淡化系统和热泵系统结合起来，将散出的能量回收起来，供给耗能的设备，那么问题将得到有效的解决。
发明内容
本发明的目的是提出了一种热泵海水淡化系统联产电系统，其特征在于：该系统包括热泵子系统和海水淡化子系统；其中热泵子系统压缩机、蒸发器、节流阀、冷凝器；海水淡化子系统包括膨胀机、凝水泵、储水罐、第三球阀、浓海水泵、第二球阀、第一球阀、预热器、汽液分离器、真空泵。
蒸发器包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；
冷凝器包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；
预热器包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；
汽液分离器包括入口、出口、汽体出口、液体出口；
自然海水通过第一球阀与预热泵冷侧进口相连；
预热器冷侧出口与冷凝器冷侧进口相连，冷凝器冷侧出口与汽液分离器入口相连，汽液分离器液体出口与预热器热侧进口相连，预热器热侧出口通过第二球阀与浓海水泵相连；
汽液分离器汽体出口通过膨胀机与蒸发器热侧进口相连，蒸发器热侧出口依次通过凝水泵、储水罐、第三球阀与用户相连；
汽液分离器出口与真空泵相连；
冷凝器热侧出口通过节流阀与蒸发器冷侧进口相连，蒸发器冷侧出口通过压缩机与冷凝器热侧进口相连；
根据本发明所述的热泵海水淡化系统联产电系统的方法，其特征在于包括以下过程：
在海水淡化子系统中：
首先，真空泵通过作用于气液分离器的真空出口使海水淡化子系统处于真空状态；
自然海水在压差的作用下，通过第一球阀进入预热器的冷侧被其热侧的浓海水加热，从预热器冷侧出口流出，再进入冷凝器的冷侧被其热侧的冷媒加热，海水受热蒸发，从冷凝器冷侧出口流出的是汽液混合物，汽液混合物从入口进入汽液分离器进行汽液分离，分离出水蒸汽和浓海水；
水蒸汽从汽液分离器汽体出口流出，进入膨胀机降温降压，并膨胀做功发电，发出的电能将供给压缩机，做功后的水蒸汽从膨胀机出口流出，进入蒸发器热侧被其冷侧的冷媒冷凝，形成淡水，淡水在凝水泵的作用下排入储水罐、当储水罐水量达到一定程度时，打开第三球阀，淡水从储水罐出口流出，供给于用户；
浓海水从汽液分离器液体出口流出，进入预热器热侧，把自身的余热传递给冷侧的自然海水，从预热器热侧出口流出，并通过第二球阀进入浓海水泵，在浓海水泵作用下，浓海水被排出；
在热泵子系统中：
冷媒进入冷凝器的热侧，将热量传递给冷侧的自然海水，降温后的冷媒变成液态，从冷凝器的热侧出口流出，通过节流阀再次降温降压后进入蒸发器冷侧，冷却热侧的水蒸汽，冷媒升温蒸发变成汽态，从蒸发器冷侧出口流出，进入压缩机进行加压，加压后的冷媒又进入冷凝器的热侧，如此往复循环；
由于该系统通过回收浓海水的热量和冷凝器散出的热量分别对海水进行预热和蒸发，实现海水淡化，所以较常规的淡化系统更加节能；此外，该系统还利用膨胀机回收水蒸汽内能来做功发电，该电能将供给压缩机，系统在节能的同时，也实现了水电联产。
附图说明：
图1一种热泵海水淡化系统联产电的系统及方法.
图中标号名称：1、水蒸汽，2、膨胀机，3、压缩机，4、蒸发器，5、淡水，6、凝水泵，7、储水罐，8、节流阀，9、第三球阀，10、浓海水泵，11、第二球阀，12、自然海水，13、第一球阀，14、预热器，15、冷凝器，16、汽液混合物，17、冷媒，18、浓海水，19、汽液分离器，20、真空泵。
具体实施方法
下面参照附图1说明热泵海水淡化系统联产电运行过程：
首先，在系统运行前，关闭第一球阀13、第二球阀11和第三球阀9，开启真空泵20对海水淡化子系统进行真空操作，当该系统保持真空状态时，依次打开压缩机3、第一球阀13、第二球阀11、膨胀机2、凝水泵6和浓海水泵10，系统开始运行；
自然海水12将在压差的作用下，通过第一球阀13进入预热器14的冷侧被其热侧的浓海水18加热，从预热器14冷侧出口流出，然后进入冷凝器15的冷侧被其热侧的冷媒17加热，部分海水受热蒸发，从冷凝器15冷侧出口流出的是汽液混合物16，而后，汽液混合物16从入口进入汽液分离器19进行汽液分离，分离出水蒸汽1和浓海水18；
水蒸汽1从汽液分离器19汽体出口流出，进入膨胀机2降温降压，并膨胀做功发电，发出的电能将供给压缩机3，而后从膨胀机2出口流出，进入蒸发器4热侧被其冷侧的冷媒17冷凝，形成淡水5，淡水5在凝水泵6的作用下排入储水罐7、当储水罐7水量达到一定程度时，打开第三球阀9，淡水5将从储水罐7出口流出，供给于用户；
浓海水18从汽液分离器19液体出口流出，进入预热器14热侧，把余热传递给冷侧的自然海水12，然后从预热器14热侧出口流出，并通过第二球阀11进入浓海水泵10，在浓海水泵10作用下，浓海水18被排入自然环境；
冷媒17进入冷凝器15的热侧，将热量传递给冷侧的自然海水12，降温后的冷媒17变成液态，从冷凝器15的热侧出口流出，通过节流阀8再次降温降压后进入蒸发器4冷侧，冷却热侧的水蒸汽1，冷媒17升温蒸发变成汽态，从蒸发器4冷侧出口流出，进入压缩机3进行加压，加压后的冷媒17又进入冷凝器15）的热侧，如此往复循环；
当系统结束运行时，先关闭压缩机3，待无水蒸汽产生时，关闭凝水泵6、浓海水泵10和膨胀机2，最后关闭第一球阀13、第二球阀11和第三球阀9，结束运行。

Claims (2)

1.一种热泵海水淡化联产电系统，其特征在于：
该系统包括热泵子系统和海水淡化子系统；其中热泵子系统包括压缩机（3）、蒸发器（4）、节流阀（8）、冷凝器（15）；海水淡化子系统包括膨胀机（2）、凝水泵（6）、储水罐（7）、第三球阀（9）、浓海水泵（10）、第二球阀（11）、第一球阀（13）、预热器（14）、汽液分离器（19）、真空泵（20）；
蒸发器（4）包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；
冷凝器（15）包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；
预热器（14）包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；
汽液分离器（19）包括入口、真空出口、汽体出口、液体出口；
自然海水（12）通过第一球阀（13）与预热器（14）冷侧进口相连；
预热器（14）冷侧出口与冷凝器（15）冷侧进口相连，冷凝器（15）冷侧出口与汽液分离器（19）入口相连，汽液分离器（19）液体出口与预热器（14）热侧进口相连，预热器（14）热侧出口通过第二球阀（11）与浓海水泵（10）相连；
汽液分离器（19）汽体出口通过膨胀机（2）与蒸发器（4）热侧进口相连，蒸发器（4）热侧出口依次通过凝水泵（6）、储水罐（7）、第三球阀（9）与用户相连；
汽液分离器（19）真空出口与真空泵（20）相连；
冷凝器（15)热侧出口通过节流阀（8）与蒸发器（4）冷侧进口相连，蒸发器（4）冷侧出口通过压缩机（3）与冷凝器（15)热侧进口相连。
2.根据权利要求1所述的热泵海水淡化联产电系统的方法，其特征在于包括以下过程：
在海水淡化子系统中：
首先，真空泵（20）通过作用于气液分离器（19）的真空出口使海水淡化子系统处于真空状态；
自然海水（12）在压差的作用下，通过第一球阀（13）进入预热器（14）的冷侧被其热侧的浓海水（18）加热，从预热器（14）冷侧出口流出，再进入冷凝器（15）的冷侧被其热侧的冷媒（17）加热，海水受热蒸发，从冷凝器（15）冷侧出口流出的是汽液混合物（16），汽液混合物（16）从入口进入汽液分离器（19）进行汽液分离，分离出水蒸汽（1）和浓海水（18）；
水蒸汽（1）从汽液分离器（19）汽体出口流出，进入膨胀机（2）降温降压，并膨胀做功发电，发出的电能将供给压缩机（3），做功后的水蒸汽（1）从膨胀机（2）出口流出，进入蒸发器（4）热侧被其冷侧的冷媒（17）冷凝，形成淡水（5），淡水（5）在凝水泵（6）的作用下排入储水罐（7）、当储水罐（7）水量达到一定程度时，打开第三球阀（9），淡水（5）从储水罐（7）出口流出，供给于用户；
浓海水（18）从汽液分离器（19）液体出口流出，进入预热器（14）热侧，把自身的余热传递给冷侧的自然海水（12），从预热器（14）热侧出口流出，并通过第二球阀（11）进入浓海水泵（10），在浓海水泵（10）作用下，浓海水（18）被排出；
在热泵子系统中：
冷媒（17）进入冷凝器（15）的热侧，将热量传递给冷侧的自然海水（12），降温后的冷媒（17）变成液态，从冷凝器（15）的热侧出口流出，通过节流阀（8）再次降温降压后进入蒸发器（4）冷侧，冷却热侧的水蒸汽（1），冷媒（17）升温蒸发变成汽态，从蒸发器（4）冷侧出口流出，进入压缩机（3）进行加压，加压后的冷媒（17）再次进入冷凝器（15）的热侧，如此往复循环。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110230523A (zh) * 2019-07-01 2019-09-13 西安热工研究院有限公司 一种耦合海水淡化的超临界co2发电系统及方法
CN113753993A (zh) * 2021-08-09 2021-12-07 三峡大学 一种利用太阳能自给式淡水海盐联产系统及其运行方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080016902A1 (en) * 2006-07-23 2008-01-24 Totec Ltd. Absorption cooling system
CN102910694A (zh) * 2012-10-31 2013-02-06 南京紫晶藤节能科技有限公司 一种连续生产双级热泵海水淡化系统和方法
CN105923674A (zh) * 2016-06-07 2016-09-07 重庆大学 超临界co2热泵驱动的双热源海水淡化系统
CN206278947U (zh) * 2016-11-17 2017-06-27 顾为东 热泵式低温高效海水淡化装置
CN106915789A (zh) * 2017-02-17 2017-07-04 南京航空航天大学 太阳光热水电联产系统及其工作方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080016902A1 (en) * 2006-07-23 2008-01-24 Totec Ltd. Absorption cooling system
CN102910694A (zh) * 2012-10-31 2013-02-06 南京紫晶藤节能科技有限公司 一种连续生产双级热泵海水淡化系统和方法
CN105923674A (zh) * 2016-06-07 2016-09-07 重庆大学 超临界co2热泵驱动的双热源海水淡化系统
CN206278947U (zh) * 2016-11-17 2017-06-27 顾为东 热泵式低温高效海水淡化装置
CN106915789A (zh) * 2017-02-17 2017-07-04 南京航空航天大学 太阳光热水电联产系统及其工作方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110230523A (zh) * 2019-07-01 2019-09-13 西安热工研究院有限公司 一种耦合海水淡化的超临界co2发电系统及方法
CN110230523B (zh) * 2019-07-01 2023-10-17 西安热工研究院有限公司 一种耦合海水淡化的超临界co2发电系统及方法
CN113753993A (zh) * 2021-08-09 2021-12-07 三峡大学 一种利用太阳能自给式淡水海盐联产系统及其运行方法

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