CN113929171A - 一种基于变温分馏发生的海水淡化系统 - Google Patents

一种基于变温分馏发生的海水淡化系统 Download PDF

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刘子健
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Abstract

本发明涉及一种基于变温分馏发生的海水淡化系统，包括热泵单元、连接于所述热泵单元的海水分离单元、以及连接于所述热泵单元和/或所述海水分离单元的供能单元，所述热泵单元用于进行海水预热过程和溶液变温分馏发生过程，所述海水分离单元用于进行海水变温分馏发生过程，所述供能单元用于为所述海水预热过程、所述溶液变温分馏发生过程以及所述海水变温分馏发生过程提供热源，本发明通过海水及溶液的变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液分馏发生过程与热源的温度匹配性，提高热源利用率，并通过引入热泵单元，能够有效降低系统能耗。

Description

一种基于变温分馏发生的海水淡化系统
技术领域
本发明涉及能源利用技术及海水淡化技术领域，特别是涉及一种基于变温分馏发生的海水淡化系统。
背景技术
海水淡化技术是人类社会所必须要掌握的技术。随着世界人口的快速增长，陆地淡水资源逐渐枯竭，部分地区甚至出现无水可用的情况。另一方面，对于部分沿海地区或海岛地区而言，淡水资源匮乏，无法满足人民日常需求。海水淡化技术可有效解决淡水短缺问题，是一种操作性较强且成熟度较高的技术方案。
海水淡化技术需要消耗大量能源。海水淡化装置通常通过蒸馏法分离海水，完成淡水制备过程。由于水的汽化潜热巨大，该方法需要消耗大量能源，致使海水淡化技术效率低下，运行费用高昂。常规海水淡化系统的热源利用率低。常规海水淡化系统中所进行的发生过程为定温发生过程，热源与待发生海水间温差大，温度匹配性差，导致热源中的高品位热能的浪费。其次，定温发生过程无法高效回收热源中的热能，致使热源利用率低。另外，海水淡化系统的回热问题亦制约至系统效率的提升。海水流入海水淡化装置前，其温度远低于汽化温度，如果直接进行蒸馏过程，则能耗增加。与此同时，海水淡化装置所排出的浓海水温度高于环境温度，如果直接排放至环境，则会造成能量的浪费和环境的污染。
发明内容
本发明的一目的是，提供一种基于变温分馏发生的海水淡化系统，该系统基于变温分馏发生过程，提高了海水和溶液分馏发生过程与热源的温度匹配性，提升了海水淡化系统的能源利用率；同时利用吸收式热泵技术，将水蒸气冷凝为淡水过程中释放的较低品位热能进行回收，并提供较高品位的热能用于海水的预热过程，解决了传统海水淡化系统能耗大的问题。
一种基于变温分馏发生的海水淡化系统，包括热泵单元、连接于所述热泵单元的海水分离单元、以及连接于所述热泵单元和/或所述海水分离单元的供能单元，所述热泵单元用于进行海水预热过程和溶液变温分馏发生过程，所述海水分离单元用于进行海水变温分馏发生过程，所述供能单元用于为所述海水预热过程、所述溶液变温分馏发生过程以及所述海水变温分馏发生过程提供热源，其中，
所述基于变温分馏发生的海水淡化系统具有供热源进入的热源侧和供海水进入的海水侧，其中载热介质由所述热源侧进入所述供能单元中，以串联或并联的形式自下而上地流入所述热泵单元和所述海水分离单元中；其中溶液自上而下地流入所述热泵单元中，与自下而上流动的所述载热介质进行逆流式换热过程，实现所述溶液变温分馏发生过程；其中海水由所述海水侧进入所述供能单元中进行所述海水预热过程后，自上而下地流入所述海水分离单元中，与自下而上流动的所述载热介质进行逆流式换热过程，实现所述海水变温分馏发生过程。
在本发明的一实施例中，所述热泵单元包括溶液变温分馏发生器、冷凝器、工质节流阀、蒸发/冷凝器、溶液节流阀、溶液热交换器、溶液泵以及吸收器，其中，
溶液自上而下地流入所述溶液变温分馏发生器中进行溶液变温分馏发生过程，完成溶液变温分馏发生过程的溶液分离为制冷剂和吸收剂，分别从所述溶液变温分馏发生器的上部和下部流出；所述制冷剂依次流经所述冷凝器、所述工质节流阀以及所述蒸发/冷凝器，依次进行冷凝过程、节流过程和蒸发过程，随后流入所述吸收器进行吸收过程；所述吸收剂依次流经所述溶液热交换器和所述溶液节流阀，依次进行换热过程和节流过程，随后流入所述吸收器中进行吸收过程；所述吸收剂在所述吸收器中吸收所述制冷剂，形成所述溶液；所述溶液依次流经所述溶液泵和所述溶液热交换器，依次进行增压过程和换热过程，随后流入所述变温分馏发生器；至此所述热泵单元完成一个完整的工作循环。
在本发明的一实施例中，所述热泵单元还包括回热器、冷却器、过滤器以及海水泵，其中海水依次流经所述过滤器、所述海水泵和所述吸收器，依次进行过滤过程、增压过程和换热过程，随后以任意顺序流入所述冷却器、所述冷凝器以及所述回热器中进行换热过程，以此完成海水预热过程。
在本发明的一实施例中，所述热泵单元还包括回热器、冷却器、海水分流阀组、过滤器以及海水泵，其中海水依次流经所述过滤器、所述海水泵和所述吸收器，依次进行过滤过程、增压过程和换热过程，随后分流为两部分，一部分海水流经所述海水分流阀组的第一海水分流阀后，以任意顺序流入所述回热器和所述冷却器中进行换热过程，随后流入所述海水分离单元；另一部分海水流经所述海水分流阀组的第二海水分流阀后，流入所述冷凝器中进行换热过程，随后流入所述海水分离单元，以此完成海水预热过程。
在本发明的一实施例中，所述热泵单元还包括回热器、冷却器、海水分流阀组、过滤器、海水泵以及第三海水分流阀，其中海水依次流经所述过滤器、所述海水泵和所述吸收器，依次进行过滤过程、增压过程和换热过程，随后分流为三部分，第一部分海水流经所述海水分流阀组的第一海水分流阀后，以任意顺序流入所述回热器和所述冷却器中进行换热过程，随后流入所述海水分离单元；第二部分海水流经所述海水分流阀组的第二海水分流阀后，流入所述冷凝器中进行换热过程，随后流入所述海水分离单元；第三部分海水经由所述第三海水分流阀流出所述基于变温分馏发生的海水淡化系统，以此完成海水预热过程和对海水流量的调节。
在本发明的一实施例中，所述海水分离单元包括连接于所述回热器和所述冷却器的海水变温分馏发生器、连接于所述回热器的浓海水出口阀、以及连接于所述蒸发/冷凝器的淡水出口阀，其中，
完成海水预热过程的海水自上而下地流入所述海水变温分馏发生器中进行海水变温分馏发生过程，完成海水变温分馏发生过程的海水分离成水蒸气和浓海水，分别从所述海水变温分馏发生器的上部和下部流出；所述水蒸气依次流经所述冷却器和所述蒸发/冷凝器，进行换热过程，最终冷凝为淡水，随后经所述淡水出口阀流出；所述浓海水流入所述回热器中进行换热过程，随后经所述浓海水出口阀流出，至此所述海水分离单元完成一个完整的工作循环。
在本发明的一实施例中，所述供能单元包括连接于所述海水变温分馏发生器或所述溶液变温分馏发生器的热源泵，其中所述载热介质流入所述热源泵中进行增压过程后，依次流入所述海水变温分馏发生器和所述溶液变温分馏发生器，或者依次流入所述溶液变温分馏发生器和所述海水变温分馏发生器。
在本发明的一实施例中，所述供能单元包括热源泵和连接于所述热源泵的供能阀组，所述供能阀组包括连接于所述海水变温分馏发生器的第一供能阀和连接于所述溶液变温分馏发生器的第二供能阀，其中所述载热介质流入所述热源泵中进行增压过程后，分流为两部分，一部分载热介质经所述第一供能阀流入所述海水变温分馏发生器，与自上而下地流入所述海水变温分馏发生器的海水进行逆流式换热过程；另一部分载热介质经所述第二供能阀流入所述溶液变温分馏发生器，与自上而下地流入所述溶液变温分馏发生器的溶液进行逆流式换热过程。
在本发明的一实施例中，所述供能单元提供的所述热源为太阳能、生物质能、工业余热中的一种或多种。
在本发明的一实施例中，所述热泵单元中的所述溶液为氨水溶液、溴化锂溶液或两者的组合。
本发明的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统具有以下有益效果：
(1)本发明的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统为一种变温分馏发生的海水淡化系统，利用变温分馏发生吸收式热泵技术，将水蒸气冷凝为淡水过程中释放的较低品位热能进行回收，并提供较高品位的热能用于海水的预热过程，进而大幅降低系统能耗；
(2)本发明的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统在海水淡化过程中，载热介质自下而上流动，并与自上而下的海水发生间壁式换热；随着分馏发生过程的进行，海水浓度不断升高，蒸汽发生所需的热源温度不断升高；在溶液变温分馏发生过程中，溶液自上而下流动，与自下而上流动的热源进行逆流式换热；随着分馏发生过程的进行，溶液浓度不断改变，蒸汽发生所需的热源温度不断升高；通过变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液分馏发生过程与热源温度的匹配性，提升热源利用率；
(3)本发明通过对热源侧的载热介质的流入流程的改进(串联或并联形式)以及对供能阀组的切换，合理分配热源分别用于海水变温分馏发生过程和溶液变温分馏发生过程，以提高热源利用率；
(4)本发明通过海水侧的海水的流入流程的改进(串联、并联、串并联形式)以及对海水分流阀组切换，合理回收各部件(吸收器、冷凝器、冷却器)产生的废热用于海水预热，以提高系统效率。
通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
附图说明
图1为本发明的实施例1提供的基于变温分馏发生的海水淡化系统的结构示意图；
图2为本发明的实施例2提供的基于变温分馏发生的海水淡化系统的结构示意图；
图3为本发明的实施例3提供的基于变温分馏发生的海水淡化系统的结构示意图；
图4为本发明的实施例4提供的基于变温分馏发生的海水淡化系统的结构示意图；
图5为本发明的实施例5提供的基于变温分馏发生的海水淡化系统的结构示意图；
图6为本发明的实施例6提供的基于变温分馏发生的海水淡化系统的结构示意图；
图7为本发明的实施例7提供的基于变温分馏发生的海水淡化系统的结构示意图；
图8为本发明的实施例8提供的基于变温分馏发生的海水淡化系统的结构示意图；
图9为本发明的实施例9提供的基于变温分馏发生的海水淡化系统的结构示意图；
图10为本发明的实施例10提供的基于变温分馏发生的海水淡化系统的结构示意图。
附图标号说明：热源泵1；第一供能阀21；第二供能阀22；浓海水出口阀3；回热器4；海水变温分馏发生器5；溶液变温分馏发生器6；冷却器7；第一海水分流阀81；第二海水分流阀82；第三海水分流阀83；冷凝器9；工质节流阀10；蒸发/冷凝器11；淡水出口阀12；溶液节流阀13；溶液热交换器14；溶液泵15；吸收器16；海水泵17；过滤器18；附图中的箭头表示流体流动方向。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、形变方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图10所示，本发明的一种基于变温分馏发生的海水淡化系统的具体结构和具体工作流程被阐明。
实施例1
如图1所示，所述基于变温分馏发生的海水淡化系统包括热泵单元、连接于所述热泵单元的海水分离单元、以及连接于所述热泵单元和/或所述海水分离单元的供能单元，所述热泵单元用于进行海水预热过程和溶液变温分馏发生过程，所述海水分离单元用于进行海水变温分馏发生过程，所述供能单元用于为所述海水预热过程、所述溶液变温分馏发生过程以及所述海水变温分馏发生过程提供热源，其中，
所述基于变温分馏发生的海水淡化系统具有供热源进入的热源侧和供海水进入的海水侧，其中载热介质由所述热源侧进入所述供能单元中，以串联或并联的形式自下而上地流入所述热泵单元和所述海水分离单元中；其中溶液自上而下地流入所述热泵单元中，与自下而上流动的所述载热介质进行逆流式换热过程，实现所述溶液变温分馏发生过程；其中海水由所述海水侧进入所述供能单元中进行所述海水预热过程后，自上而下地流入所述海水分离单元中，与自下而上流动的所述载热介质进行逆流式换热过程，实现所述海水变温分馏发生过程。
应该理解的是，在海水淡化过程中，即在海水变温分馏发生过程中，所述载热介质自下而上流动，并与自上而下的海水发生间壁式换热，随着海水变温分馏发生过程的进行，海水浓度不断升高，蒸汽发生所需的热源温度不断升高；在溶液变温分馏发生过程中，溶液自上而下流动，与自下而上流动的热源进行逆流式换热；随着分馏发生过程的进行，溶液浓度不断改变，蒸汽发生所需的热源温度不断升高；通过变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液分馏发生过程与热源温度的匹配性，提升热源利用率。
具体地，在实施例1中，所述载热介质以并联的形式流入所述热泵单元。
更具体地，所述供能单元包括热源泵1和供能阀组，所述热泵单元包括回热器4、溶液变温分馏发生器6、冷却器7、冷凝器9、工质节流阀10、蒸发/冷凝器11、溶液节流阀13、溶液热交换器14、溶液泵15、吸收器16、海水泵17以及过滤器18，所述海水分离单元包括连接于所述回热器4和所述冷却器7的海水变温分馏发生器5、连接于所述回热器4的浓海水出口阀3、以及连接于所述蒸发/冷凝器11的淡水出口阀12，所述供能阀组包括连接于所述海水变温分馏发生器5的第一供能阀21和连接于所述溶液变温分馏发生器6的第二供能阀22。
所述基于变温分馏发生的海水淡化系统的具体工作流程如下：
所述载热介质由所述热源侧流入所述热源泵1进行增压过程，随后分流成为两部分。一部分所述载热介质经所述第一供能阀21流入所述海水变温分馏发生器5，进行换热过程，随后流回所述热源侧。另一部分所述载热介质经所述第二供能阀22流入所述溶液变温分馏发生器6，进行换热过程，随后流回热源侧。至此所述供能单元完成一个完整的工作循环。
所述溶液流入所述溶液变温分馏发生器6进行变温分馏发生过程，溶液自上而下流动，与自下而上流动的所述载热介质进行逆流式换热过程。随着溶液变温分馏发生过程的进行，溶液沸点不断升高，发生过程所需的热源温度不断升高。完成溶液变温分馏发生过程的溶液被分离成为制冷剂和吸收剂，分别从所述溶液变温分馏发生器6上部和下部流出。
自所述溶液变温分馏发生器6的上部流出的所述制冷剂依次流经所述冷凝器9、工质节流阀10和蒸发/冷凝器11，依次进行冷凝过程、节流过程和蒸发过程，随后流入所述吸收器16进行吸收过程。自所述溶液变温分馏发生器6的下部流出的所述吸收剂依次流经所述溶液热交换器14和溶液节流阀13，依次进行换热过程和节流过程，随后流入所述吸收器16中进行吸收过程。
所述吸收剂在所述吸收器16中吸收所述制冷剂，形成所述溶液。所述溶液依次流经所述溶液泵15和热交换器14，依次进行增压过程和换热过程，随后流入所述溶液变温分馏发生器6。至此所述热泵单元完成一个完整的工作循环。
所述海水先流入所述热泵单元进行海水预热过程。所述海水依次流经所述过滤器18、海水泵17和吸收器16，依次进行过滤过程、增压过程和换热过程，随后依次流入所述冷却器7、所述冷凝器9以及所述回热器4中进行换热过程，完成海水预热过程。
完成海水预热过程的所述海水流入所述海水变温分馏发生器5进行海水变温分馏发生过程。海水自上而下流动，与自下而上流动的所述载热介质进行逆流式换热过程。随着海水分馏发生过程的进行，海水浓度不断升高，蒸汽发生所需的热源温度不断升高。完成发生过程的海水被分离成为水蒸气和浓海水，分别从所述海水变温分馏发生器5上部和下部流出。
从所述海水变温分馏发生器5的上部流出的所述水蒸气依次流经所述冷却器7和蒸发/冷凝器11，进行换热过程，随后经淡水出口阀12流出系统。从所述海水变温分馏发生器5的下部流出的所述浓海水流入所述回热器4，进行换热过程，随后经浓海水出口阀3流出系统。至此所述海水分离单元完成一个完整的工作循环。
值得一提的是，所述热泵单元中的所述溶液可以为氨水溶液、溴化锂溶液或者两者的组合，在溶液变温分馏发生过程中：对于氨水溶液来讲，其浓度不断降低；对于溴化锂等盐溶液来讲，其浓度不断升高。
在本发明的一些实施例中，所述热泵单元中的所述溶液也还可以为其他盐溶液、离子液体，本发明对此不作限制。
还值得一提的是，所述载热介质可以采用水、乙醇、乙二醇、导热油、硅油等，本发明对此不作限制。
本实施例的有益效果为：1)通过在海水变温分馏发生器5和溶液变温分馏发生器6内变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液变温分馏发生过程与热源温度的匹配性，提高热源利用率。2)热源取用灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是生物质能，也可以是包括烟气、导热油在内的工业余热等。3)通过引入热泵单元，利用蒸发/冷凝器回收水蒸气的冷凝热，以增强淡水生产能力、提高系统效率。4)通过热源侧阀组切换，合理分配热源，提高热源利用率。
实施例2
如图2所示，本发明的实施例2为实施例1的变形实施例，与实施例1相同的是，实施例2的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统中，所述载热介质也是以并联的形式流入所述热泵单元。与实施例1不同的是，实施例2的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统的海水预热过程中，海水的流动路径不同，具体地，在实施例2的海水预热过程中，所述海水依次流经所述过滤器18、所述海水泵17和所述吸收器16，依次进行过滤过程、增压过程和换热过程后，所述海水依次流入所述冷凝器9、所述冷却器7以及所述回热器4中进行换热过程，完成海水预热过程的海水流入所述海水变温分馏发生器5中进行海水变温分馏发生过程。
应该理解的是，实施例2的其他部分的结构与工作流程与实施例1相同。
本实施例的有益效果为：1)通过在海水变温分馏发生器5和溶液变温分馏发生器6内变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液变温分馏发生过程与热源温度的匹配性，提高热源利用率。2)热源取用灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是生物质能，也可以是包括烟气、导热油在内的工业余热等。3)通过引入热泵单元，利用蒸发/冷凝器回收水蒸气的冷凝热，以增强淡水生产能力、提高系统效率。4)通过热源侧阀组切换，合理分配热源，提高热源利用率。
实施例3
如图3所示，本发明的实施例3为实施例1的变形实施例，与实施例1相同的是，实施例3的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统中，所述载热介质也是以并联的形式流入所述热泵单元。与实施例1不同的是，实施例3的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统的海水预热过程中，海水的流动路径不同，具体地，在实施例3的海水预热过程中，所述热泵单元还包括连接于所述吸收器16的海水分流阀组，所述海水分流阀组包括连接于所述冷却器7的第一海水分流阀81和连接于所述冷凝器9的第二海水分流阀82，其中所述海水依次流经所述过滤器18、所述海水泵17和所述吸收器16，依次进行过滤过程、增压过程和换热过程，随后分流成为两部分。一部分流经所述第一海水分流阀81后，依次流经所述冷却器7和所述回热器4，进行换热过程，随后流入所述海水变温分馏发生器5。另一部分所述海水流经所述第二海水分流阀82后，流入所述冷凝器9中进行换热过程后，与流经所述冷却器7的海水汇合流入所述回热器4进行换热过程，随后流入所述海水变温分馏发生器5。
应该理解的是，实施例3的其他部分的结构与实施例1相同。
本实施例的有益效果为：1)通过在海水变温分馏发生器5和溶液变温分馏发生器6内变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液变温分馏发生过程与热源温度的匹配性，提高热源利用率。2)热源取用灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是生物质能，也可以是包括烟气、导热油在内的工业余热等。3)通过引入热泵单元，利用蒸发/冷凝器回收水蒸气的冷凝热，以增强淡水生产能力、提高系统效率。4)通过热源侧阀组切换，合理分配热源，提高热源利用率。
实施例4
如图4所示，本发明的实施例4为实施例3的变形实施例，与实施例3相同的是，实施例4的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统中，所述载热介质也是以并联的形式流入所述热泵单元。与实施例3不同的是，实施例4的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统的海水预热过程中，海水的流动路径不同，具体地，在实施例4的海水预热过程中，所述热泵单元还包括连接于所述吸收器16的第三海水分流阀，其中所述海水依次流经所述过滤器18、所述海水泵17和所述吸收器16，依次进行过滤过程、增压过程和换热过程，随后分流成为三部分。第一部分海水流经所述第一海水分流阀81后，以任意顺序流入所述回热器4和所述冷却器7中进行换热过程，随后流入所述海水变温分馏发生器5。第二部分海水流经所述第二海水分流阀82后，流入所述冷凝器9中进行换热过程后，与流经所述冷却器7的海水汇合流入所述回热器4进行换热过程，随后流入所述海水变温分馏发生器5；第三部分海水经由所述第三海水分流阀83流出系统，以此完成海水预热过程和对海水流量的调节。
也就是说，在实施例中，采用了所述第三海水分流阀83来控制调节海水的流量，来匹配所述吸收器16的热负荷，有利于提升所述吸收器16的效率。
应该理解的是，实施例4的其他部分的结构与实施例3相同。
本实施例的有益效果为：1)通过在海水变温分馏发生器5和溶液变温分馏发生器6内变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液变温分馏发生过程与热源温度的匹配性，提高热源利用率。2)热源取用灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是生物质能，也可以是包括烟气、导热油在内的工业余热等。3)通过引入热泵单元，利用蒸发/冷凝器回收水蒸气的冷凝热，以增强淡水生产能力、提高系统效率。4)通过热源侧阀组切换，合理分配热源，提高热源利用率。5)通过控制进入系统和从第三海水分流阀83流出的海水的流量来匹配吸收器热负荷，提升吸收器效率。
可以理解的是，实施例1至实施例4对应的是所述载热介质以并联的形式流入所述热泵单元，并阐明了本发明的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统具有多种对海水进行预热的方式，也就是说，所述海水可以以任意顺序流入所述冷凝器9、所述冷却器7以及所述回热器4进行换热预热，本发明对海水的预热路径不作限制。
以下为所述载热介质采用串联的形式流入所述热泵单元的具体实施例。
实施例5
如图5所示，本发明的实施例5为实施例1的变形实施例，与实施例1不同的是，实施例5的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统的所述载热介质采用串联的形式流入所述热泵单元，具体地，在实施例5中，所述供能单元包括连接于所述溶液变温分馏发生器的热源泵，其中所述载热介质流入所述热源泵中进行增压过程后，自下而上地流入所述溶液变温分馏发生器后，自下而上地流入所述海水变温分馏发生器。
应该理解的是，实施例5的其他结构与实施例1相同。
本实施例的有益效果为：1)通过在海水变温分馏发生器5和溶液变温分馏发生器6内变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液变温分馏发生过程与热源温度的匹配性，提高热源利用率。2)热源取用灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是生物质能，也可以是包括烟气、导热油在内的工业余热等。3)通过引入热泵单元，利用蒸发/冷凝器回收水蒸气的冷凝热，以增强淡水生产能力、提高系统效率。
实施例6
如图6所示，本发明的实施例6为实施例5的变形实施例，与实施例5不同的是，在实施例6中，所述供能单元包括连接于所述海水变温分馏发生器的热源泵，其中所述载热介质流入所述热源泵中进行增压过程后，自下而上地流入所述海水变温分馏发生器后，自下而上地流入所述溶液变温分馏发生器。
也就是说，在采用串联形式流入时，所述载热介质可以以任意顺序流入所述海水变温分馏发生器和所述溶液变温分馏发生器，只需要满足所述载热介质能够自下而上地流动即可，本发明对此不作限制。
应该理解的是，除载热介质的流入顺序不同之外，实施例6的其他结构与实施例5相同。
本实施例的有益效果为：1)通过在海水变温分馏发生器5和溶液变温分馏发生器6内变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液变温分馏发生过程与热源温度的匹配性，提高热源利用率。2)热源取用灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是生物质能，也可以是包括烟气、导热油在内的工业余热等。3)通过引入热泵单元，利用蒸发/冷凝器回收水蒸气的冷凝热，以增强淡水生产能力、提高系统效率。
实施例7
如图7所示，本发明的实施例7为实施例2的变形实施例，与实施例2不同的是，实施例7的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统的所述载热介质采用串联的形式流入所述热泵单元，具体地，在实施例7中，所述供能单元包括连接于所述溶液变温分馏发生器的热源泵，其中所述载热介质流入所述热源泵中进行增压过程后，自下而上地流入所述溶液变温分馏发生器后，自下而上地流入所述海水变温分馏发生器。
应该理解的是，实施例7的其他结构与实施例2相同。
本实施例的有益效果为：1)通过在海水变温分馏发生器5和溶液变温分馏发生器6内变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液变温分馏发生过程与热源温度的匹配性，提高热源利用率。2)热源取用灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是生物质能，也可以是包括烟气、导热油在内的工业余热等。3)通过引入热泵单元，利用蒸发/冷凝器回收水蒸气的冷凝热，以增强淡水生产能力、提高系统效率。
实施例8
如图8所示，本发明的实施例8为实施例7的变形实施例，与实施例7不同的是，在实施例8中，所述供能单元包括连接于所述海水变温分馏发生器的热源泵，其中所述载热介质流入所述热源泵中进行增压过程后，自下而上地流入所述海水变温分馏发生器后，自下而上地流入所述溶液变温分馏发生器。
也就是说，在采用串联形式流入时，所述载热介质可以以任意顺序流入所述海水变温分馏发生器和所述溶液变温分馏发生器，只需要满足所述载热介质能够自下而上地流动即可，本发明对此不作限制。
应该理解的是，除载热介质的流入顺序不同之外，实施例8的其他结构与实施例7相同。
本实施例的有益效果为：1)通过在海水变温分馏发生器5和溶液变温分馏发生器6内变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液变温分馏发生过程与热源温度的匹配性，提高热源利用率。2)热源取用灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是生物质能，也可以是包括烟气、导热油在内的工业余热等。3)通过引入热泵单元，利用蒸发/冷凝器回收水蒸气的冷凝热，以增强淡水生产能力、提高系统效率。
实施例9
如图9所示，本发明的实施例9为实施例3的变形实施例，与实施例3不同的是，实施例9的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统的所述载热介质采用串联的形式流入所述热泵单元，具体地，在实施例9中，所述供能单元包括连接于所述溶液变温分馏发生器的热源泵，其中所述载热介质流入所述热源泵中进行增压过程后，自下而上地流入所述溶液变温分馏发生器后，自下而上地流入所述海水变温分馏发生器。
应该理解的是，实施例9的其他结构与实施例3的结构相同。
本实施例的有益效果为：1)通过在海水变温分馏发生器5和溶液变温分馏发生器6内变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液变温分馏发生过程与热源温度的匹配性，提高热源利用率。2)热源取用灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是生物质能，也可以是包括烟气、导热油在内的工业余热等。3)通过引入热泵单元，利用蒸发/冷凝器回收水蒸气的冷凝热，以增强淡水生产能力、提高系统效率。
实施例10
如图10所示，本发明的实施例10为实施例9的变形实施例，与实施例9不同的是，在实施例10中，所述供能单元包括连接于所述海水变温分馏发生器的热源泵，其中所述载热介质流入所述热源泵中进行增压过程后，自下而上地流入所述海水变温分馏发生器后，自下而上地流入所述溶液变温分馏发生器。
也就是说，在采用串联形式流入时，所述载热介质可以以任意顺序流入所述海水变温分馏发生器和所述溶液变温分馏发生器，只需要满足所述载热介质能够自下而上地流动即可，本发明对此不作限制。
应该理解的是，除载热介质的流入顺序不同之外，实施例10的其他结构与实施例9相同。
本实施例的有益效果为：1)通过在海水变温分馏发生器5和溶液变温分馏发生器6内变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液变温分馏发生过程与热源温度的匹配性，提高热源利用率。2)热源取用灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是生物质能，也可以是包括烟气、导热油在内的工业余热等。3)通过引入热泵单元，利用蒸发/冷凝器回收水蒸气的冷凝热，以增强淡水生产能力、提高系统效率。
总的来讲，本发明的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统可采用串联或并联的形式在所述热泵单元中流入所述载热介质，且具有多种海水预热路径和方式，本发明对此不作限制。
可以理解的是，本发明的所述基于变温分馏发生的海水淡化系统为一种变温分馏发生的海水淡化系统，通过将变温分馏发生吸收式系统应用于海水淡化系统，能够回收利用水蒸气冷凝为淡水过程中释放的低品位热能，有利于降低系统能耗；通过海水及溶液的变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液分馏发生过程与热源的温度匹配性，提升热源利用率；通过对热源侧的载热介质的流入流程的改进(串联或并联形式)以及对供能阀组的切换，合理分配热源分别用于海水变温分馏发生过程和溶液变温分馏发生过程，能够提高热源利用率；通过海水侧的海水的流入流程的改进(串联、并联、串并联形式)以及对海水分流阀组切换，合理回收各部件(吸收器、冷凝器、冷却器)产生的废热用于海水预热，能够提高系统效率。
总的来讲，本发明提供了一种海水及溶液分馏发生过程与热源温度匹配性高、能源利用效率高、系统能耗低的基于变温分馏发生的海水淡化系统。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于变温分馏发生的海水淡化系统，其特征在于，包括热泵单元、连接于所述热泵单元的海水分离单元、以及连接于所述热泵单元和/或所述海水分离单元的供能单元，所述热泵单元用于进行海水预热过程和溶液变温分馏发生过程，所述海水分离单元用于进行海水变温分馏发生过程，所述供能单元用于为所述海水预热过程、所述溶液变温分馏发生过程以及所述海水变温分馏发生过程提供热源，其中，
所述基于变温分馏发生的海水淡化系统具有供热源进入的热源侧和供海水进入的海水侧，其中载热介质由所述热源侧进入所述供能单元中，以串联或并联的形式自下而上地流入所述热泵单元和所述海水分离单元中；其中溶液自上而下地流入所述热泵单元中，与自下而上流动的所述载热介质进行逆流式换热过程，实现所述溶液变温分馏发生过程；其中海水由所述海水侧进入所述供能单元中进行所述海水预热过程后，自上而下地流入所述海水分离单元中，与自下而上流动的所述载热介质进行逆流式换热过程，实现所述海水变温分馏发生过程。
2.根据权利要求1所述的基于变温分馏发生的海水淡化系统，其特征在于，所述热泵单元包括溶液变温分馏发生器、冷凝器、工质节流阀、蒸发/冷凝器、溶液节流阀、溶液热交换器、溶液泵以及吸收器，其中，
溶液自上而下地流入所述溶液变温分馏发生器中进行溶液变温分馏发生过程，完成溶液变温分馏发生过程的溶液分离为制冷剂和吸收剂，分别从所述溶液变温分馏发生器的上部和下部流出；所述制冷剂依次流经所述冷凝器、所述工质节流阀以及所述蒸发/冷凝器，依次进行冷凝过程、节流过程和蒸发过程，随后流入所述吸收器进行吸收过程；所述吸收剂依次流经所述溶液热交换器和所述溶液节流阀，依次进行换热过程和节流过程，随后流入所述吸收器中进行吸收过程；所述吸收剂在所述吸收器中吸收所述制冷剂，形成所述溶液；所述溶液依次流经所述溶液泵和所述溶液热交换器，依次进行增压过程和换热过程，随后流入所述变温分馏发生器；至此所述热泵单元完成一个完整的工作循环。
3.根据权利要求2所述的基于变温分馏发生的海水淡化系统，其特征在于，所述热泵单元还包括回热器、冷却器、过滤器以及海水泵，其中海水依次流经所述过滤器、所述海水泵和所述吸收器，依次进行过滤过程、增压过程和换热过程，随后以任意顺序流入所述冷却器、所述冷凝器以及所述回热器中进行换热过程，以此完成海水预热过程。
4.根据权利要求2所述的基于变温分馏发生的海水淡化系统，其特征在于，所述热泵单元还包括回热器、冷却器、海水分流阀组、过滤器以及海水泵，其中海水依次流经所述过滤器、所述海水泵和所述吸收器，依次进行过滤过程、增压过程和换热过程，随后分流为两部分，一部分海水流经所述海水分流阀组的第一海水分流阀后，以任意顺序流入所述回热器和所述冷却器中进行换热过程，随后流入所述海水分离单元；另一部分海水流经所述海水分流阀组的第二海水分流阀后，流入所述冷凝器中进行换热过程，随后流入所述海水分离单元，以此完成海水预热过程。
5.根据权利要求2所述的基于变温分馏发生的海水淡化系统，其特征在于，所述热泵单元还包括回热器、冷却器、海水分流阀组、过滤器、海水泵以及第三海水分流阀，其中海水依次流经所述过滤器、所述海水泵和所述吸收器，依次进行过滤过程、增压过程和换热过程，随后分流为三部分，第一部分海水流经所述海水分流阀组的第一海水分流阀后，以任意顺序流入所述回热器和所述冷却器中进行换热过程，随后流入所述海水分离单元；第二部分海水流经所述海水分流阀组的第二海水分流阀后，流入所述冷凝器中进行换热过程，随后流入所述海水分离单元；第三部分海水经由所述第三海水分流阀流出所述基于变温分馏发生的海水淡化系统，以此完成海水预热过程和对海水流量的调节。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的基于变温分馏发生的海水淡化系统，其特征在于，所述海水分离单元包括连接于所述回热器和所述冷却器的海水变温分馏发生器、连接于所述回热器的浓海水出口阀、以及连接于所述蒸发/冷凝器的淡水出口阀，其中，
完成海水预热过程的海水自上而下地流入所述海水变温分馏发生器中进行海水变温分馏发生过程，完成海水变温分馏发生过程的海水分离成水蒸气和浓海水，分别从所述海水变温分馏发生器的上部和下部流出；所述水蒸气依次流经所述冷却器和所述蒸发/冷凝器，进行换热过程，最终冷凝为淡水，随后经所述淡水出口阀流出；所述浓海水流入所述回热器中进行换热过程，随后经所述浓海水出口阀流出，至此所述海水分离单元完成一个完整的工作循环。
7.根据权利要求6所述的基于变温分馏发生的海水淡化系统，其特征在于，所述供能单元包括连接于所述海水变温分馏发生器或所述溶液变温分馏发生器的热源泵，其中所述载热介质流入所述热源泵中进行增压过程后，依次流入所述海水变温分馏发生器和所述溶液变温分馏发生器，或者依次流入所述溶液变温分馏发生器和所述海水变温分馏发生器。
8.根据权利要求6所述的基于变温分馏发生的海水淡化系统，其特征在于，所述供能单元包括热源泵和连接于所述热源泵的供能阀组，所述供能阀组包括连接于所述海水变温分馏发生器的第一供能阀和连接于所述溶液变温分馏发生器的第二供能阀，其中所述载热介质流入所述热源泵中进行增压过程后，分流为两部分，一部分载热介质经所述第一供能阀流入所述海水变温分馏发生器，与自上而下地流入所述海水变温分馏发生器的海水进行逆流式换热过程；另一部分载热介质经所述第二供能阀流入所述溶液变温分馏发生器，与自上而下地流入所述溶液变温分馏发生器的溶液进行逆流式换热过程。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的基于变温分馏发生的海水淡化系统，其特征在于，所述供能单元提供的所述热源为太阳能、生物质能、工业余热中的一种或多种。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的基于变温分馏发生的海水淡化系统，其特征在于，所述热泵单元中的所述溶液为氨水溶液、溴化锂溶液或两者的组合。
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