CN1323032C - 太阳能热泵联合海水淡化装置 - Google Patents

太阳能热泵联合海水淡化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1323032C
CN1323032C CNB2005100133023A CN200510013302A CN1323032C CN 1323032 C CN1323032 C CN 1323032C CN B2005100133023 A CNB2005100133023 A CN B2005100133023A CN 200510013302 A CN200510013302 A CN 200510013302A CN 1323032 C CN1323032 C CN 1323032C
Authority
CN
China
Prior art keywords
sea water
solar energy
pump
heat pump
pipeline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2005100133023A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1724395A (zh
Inventor
阮国岭
赵河立
苏润西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Original Assignee
Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA filed Critical Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Priority to CNB2005100133023A priority Critical patent/CN1323032C/zh
Publication of CN1724395A publication Critical patent/CN1724395A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1323032C publication Critical patent/CN1323032C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
    • Y02A20/142—Solar thermal; Photovoltaics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation

Landscapes

  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

一种太阳能热泵联合海水淡化装置，属于海水淡化技术领域。它包括太阳能集热器、热交换器和循环泵组成的太阳能集热循环装置；其中：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成热泵循环装置；热交换器构成闪发器和冷凝器构成闪发器，闪发器和闪发器间有折流板和折流板，闪发器的海水管道、蒸汽管道、真空管道经多效蒸馏器分别与海水取水和浓海水冷凝管道、淡水管道及真空装置相连接；热泵循环装置的蒸发器由供蒸汽冷凝的蒸发器和回收浓水、淡水热量的蒸发器及蒸发器组成，海水冷凝管道经蒸发器连接泵，淡水管道经蒸发器连接泵。本发明在提高能量有效利用的同时，极大地提高了单位面积太阳能的淡水产量，其结构简单、能量利用率高、海水淡化造水比高。

Description

太阳能热泵联合海水淡化装置
                          技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，特别涉及一种太阳能集热、热泵技术和低温多效蒸馏技术有机结合的海水淡化装置。
                          背景技术
目前，水资源缺乏，特别是岛屿及沙漠地区虽有丰富的海水或苦咸水资源，但无生活或生产用淡水。能源危机和由于使用矿物能源造成的环境污染促使开发利用象太阳能、风能等清洁能。以尽可能低的能源代价获得所需淡水可以促进人类可持续发展。
CN94113407.5、CN01134409.1公开了太阳能蒸海水淡化装置，CN0311698.3公开了双级吸收压缩式高温热泵海水淡化装置，在太阳能和海水淡化技术结合方面，太阳能是密度较低且时间和地域分布不均的能源，太阳能利用率随环境温度升下降和集热温度提高下降，而在太阳能辐射强度高的时候，冷却用海水温度也相应较高，蒸馏淡化器排出的浓水和淡水温度在夏季达40℃以上，给环境带来热污染又带走大量有效能量。而在蒸馏淡化设计中，必须考虑静液柱带来的沸点升高和产生蒸汽的有效利用。同时，海水温度超过75℃时，解决系统的阻垢问题将非常困难。
                          发明内容
本发明为解决公知技术存在的问题，而提供了一种太阳能热泵联合海水淡化装置。
本发明的目的是利用太阳能集热技术和热泵技术提高能量利用率和高造水比的海水淡化装置。
本发明是利用热泵技术将蒸馏系统的最后一效蒸汽、浓水和淡水等低品位热量回收，借助太阳能集热为补充热源，从而实现单级压缩将热能送往高温区域，在有效利用能量同时，降低了热污染并可延长蒸馏器的运行周期。
太阳能热泵联合海水淡化装置，主要包括：太阳能集热器、热交换器和循环泵组成太阳能集热系统；由压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器构成热泵系统；闪发器、折流板、低温多效蒸馏器；淡水泵、浓水泵、真空泵；阻垢剂系统、海水送水泵、预处理系统和海水取水系统组成。
太阳能集热系统提供较低温度闪发器的蒸发能量，热泵系统冷凝器提供较高温度闪发器的蒸发能量，两个闪发器中蒸发出的蒸汽作为低温多效蒸馏器的蒸汽源，低温多效蒸馏器最后一效产生的蒸汽除预热原海水外剩余蒸汽进入热泵系统蒸发器冷凝，低温多效蒸馏器中形成的淡水和浓水分别进入热泵系统不同的蒸发器回收热量，海水取水系统取得的海水经海水送水泵送入预处理系统过滤并脱气，阻垢剂系统将阻垢剂按一定比例加入预热海水中，预处理系统出来海水经各效蒸汽预热。
本发明采用如下技术方案来实现：
一种太阳能热泵联合海水淡化装置，包括太阳能集热器、热交换器和循环泵组成的太阳能集热循环装置；其特点是：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成热泵循环装置；热交换器构成闪发器和冷凝器构成闪发器，闪发器和闪发器间有折流板和折流板，闪发器的海水管道、蒸汽管道、真空管道经多效蒸馏器分别与海水取水和浓海水冷凝管道、淡水管道及真空装置相连接；热泵循环装置的蒸发器由供蒸汽冷凝的蒸发器和回收浓水、淡水热量的蒸发器及蒸发器组成，海水冷凝管道经蒸发器连接泵，淡水管道经蒸发器连接泵。
本发明还可以采用如下技术措施来进一步实现：
所述的太阳能热泵联合海水淡化装置，其中：多效蒸馏器预热海水管道连接阻垢剂添加装置。
所述的太阳能热泵联合海水淡化装置，其中：海水取水管道连接海水过滤、脱气预处理装置。
所述的太阳能热泵联合海水淡化装置，其中：太阳能集热器是真空镀膜管，单元集成为横管或立管，单元组件为并联或串联连接。
所述的太阳能热泵联合海水淡化装置，其中：多效蒸馏器采用水平降膜或垂直降膜蒸发结构。
本发明的优点和积极效果
本发明与现有技术相比，利用太阳能集热技术、热泵技术和多效海水蒸馏淡化技术相结合，在提高能量有效利用的同时，极大地提高了单位面积太阳能的淡水产量。较通常海水淡化工艺采用原海水作为蒸汽冷凝用冷却水，用水量大并且将大量热量排出系统相比，该工艺使用热泵技术回收浓水、淡水和最后一效的低品位热能，可以大量节约冷却用原海水，热泵系统释放的高品位热能可以继续加热经太阳能集热系统加热的海水，并在闪发器中提供海水蒸发所需要的潜热。
使用以上装置可以实现热量更有效利用，排出系统的淡水和浓水温度在25～28℃，并且节省大量用于冷却最后一效蒸汽的冷却海水。利用热泵吸热并在高温区放热，使系统得以循环工作。
本发明综合了热泵和低温多效海水淡化的优点，以太阳能为辅助补充热源进行海水淡化。在35～40℃的热源中回收热量，制热输出60～65℃。低温多效蒸馏器采用4～8效，造水比在3～6之间。本装置具有太阳能集热技术和热泵技术能量利用率高，海水淡化造水比高等优点。
                          附图说明
图1为本发明的太阳能热泵联合海水淡化装置示意图。
图中，1-太阳能集热器，2-热交换器，3-循环泵，4-压缩机，5-膨胀阀，6-蒸发器，7-蒸发器，8-蒸发器，9-冷凝器，10-闪发器，11-闪发器，12-折流板，13-折流板，14-低温多效蒸馏器，15-淡水泵，16-浓水泵，17-真空泵，18-阻垢剂系统，19-海水送水泵，20-预处理系统，21-海水取水系统。
                          具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、发明内容、特征及其功效，详细说明如下：
实施例1
太阳能热泵联合海水淡化装置，由太阳能集热器1、热交换器2和循环泵3组成太阳能集热循环装置；压缩机4、冷凝器9、膨胀阀5、蒸发器6蒸发器7、蒸发器8和冷凝器9构成的热泵系统；热交换器2构成闪发器10，冷凝器9构成闪发器11，闪发器10和闪发器11间有折流板12和折流板13；闪发器10和闪发器11的海水管道、蒸汽管道、真空管道经多效蒸馏器14分别与海水取水和浓海水冷凝管道、淡水管道及真空泵17相连接；海水冷凝管道经蒸发器6连接浓海水排出泵16，淡水管道经蒸发器7和蒸发器8连接淡水排出泵15。太阳能集热器1是真空镀膜管，单元集成为横管，单元组件为并联连接；多效蒸馏器14采用水平降膜蒸发结构，多效蒸馏器预热海水管道连接阻垢剂添加装置18；海水取水管道连接海水过滤、脱气预处理装置20，海水预处理装置20的海水由泵19从海水取水系统21取得。
太阳能热泵联合海水淡化装置的工作过程：
太阳能集热器1产生的热量通过设在闪发器10中热交换器2为海水真空蒸发提供热量，当温度达到设定温度时循环泵3启动，这样可以不断将太阳能集热器吸收的热量传给闪发器10。经过低温多效蒸馏器14的预热海水进入闪发器11，闪发器11海水蒸发所需热量由热泵系统冷凝器9提供，低温多效蒸馏器14产生的浓水、淡水和最后一效蒸汽分别进入蒸发器6、蒸发器7、蒸发器8，热泵系统吸收浓水、淡水和最后一效蒸汽产生的低品位热量通过压缩机4将热量变为较高品位热能，得到的较高品位热能经设在闪发器11中的冷凝器9提供海水真空蒸发所需热量。由压缩机4、膨胀阀5、蒸发器6蒸发器7、蒸发器8和冷凝器9构成的热泵系统。闪发器10和闪发器11产生的蒸汽作为低温多效蒸馏器14的蒸汽源，在低温多效蒸馏器14的每效中，蒸汽冷凝的同时又产生二次蒸汽，除用来预热消耗少量二次蒸汽外，其余作为下一效的热源，其它各效如此类推。真空泵17提供低温多效蒸馏器14、闪发器10和闪发器11所需真空。淡水和浓水则由淡水泵15和浓水泵16排出。通过阻垢剂系统18加入适量阻垢剂防止系统结垢并保证蒸发系统传热效率。通过海水取水系统21取得的海水，由海水送水泵20加压经预处理系统19脱气并过滤后，进入淡化装置。

Claims (5)

1.一种太阳能热泵联合海水淡化装置，包括太阳能集热器(1)、热交换器(2)和循环泵(3)组成的太阳能集热循环装置；其特征是：压缩机(4)、冷凝器(9)、膨胀阀(5)和蒸发器组成热泵循环装置；热交换器(2)构成闪发器(10)和冷凝器(9)构成闪发器(11)，闪发器(10)和闪发器(11)间有折流板(12)和折流板(13)，闪发器的海水管道、蒸汽管道、真空管道经多效蒸馏器(14)分别与海水取水和浓海水冷凝管道、淡水管道及真空装置(17)相连接；热泵循环装置的蒸发器由供蒸汽冷凝的蒸发器(8)和回收浓水、淡水热量的蒸发器(6)及蒸发器(7)组成，海水冷凝管道经蒸发器(6)连接泵(16)，淡水管道经蒸发器(7、8)连接泵(15)。
2.根据权利要求1所述的太阳能热泵联合海水淡化装置，其特征是：多效蒸馏器(14)预热海水管道连接阻垢剂添加装置(18)。
3.根据权利要求1所述的太阳能热泵联合海水淡化装置，其特征是：海水取水管道连接海水过滤、脱气预处理装置(20)。
4.根据权利要求1所述的太阳能热泵联合海水淡化装置，其特征是：太阳能集热器(1)是真空镀膜管，单元集成为横管或立管，单元组件为并联或串联连接。
5.根据权利要求1所述的太阳能热泵联合海水淡化装置，其特征是：多效蒸馏器(14)采用水平降膜或垂直降膜蒸发结构。
CNB2005100133023A 2005-04-11 2005-04-11 太阳能热泵联合海水淡化装置 Expired - Fee Related CN1323032C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100133023A CN1323032C (zh) 2005-04-11 2005-04-11 太阳能热泵联合海水淡化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100133023A CN1323032C (zh) 2005-04-11 2005-04-11 太阳能热泵联合海水淡化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1724395A CN1724395A (zh) 2006-01-25
CN1323032C true CN1323032C (zh) 2007-06-27

Family

ID=35924049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100133023A Expired - Fee Related CN1323032C (zh) 2005-04-11 2005-04-11 太阳能热泵联合海水淡化装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1323032C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101544411B (zh) * 2009-05-07 2011-08-31 张培洲 一种太阳能海水淡化及产盐装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101316080B (zh) * 2007-05-29 2010-08-25 张建城 光伏聚光发电与海水淡化组合装置
CN102145926B (zh) * 2010-02-10 2014-04-23 李京航 多凹面镜集成型蒸发式太阳能净水器
CN102491441A (zh) * 2011-12-15 2012-06-13 天津安尼诺乐节能科技有限公司 太阳能苦咸水海水淡化器及苦咸水海水淡化方法
CN103172132B (zh) * 2013-03-12 2014-01-15 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种离网型光伏光热耦合热泵海水淡化装置及方法
CN103159275B (zh) * 2013-03-12 2014-01-01 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种基于直膨式太阳能热泵的海水淡化装置及方法
CN104628067A (zh) * 2014-12-26 2015-05-20 皇明太阳能股份有限公司 太阳能海水淡化装置、灶具联合装置及其使用方法
CN105314703B (zh) * 2015-10-15 2018-05-22 南京航空航天大学 热泵海水淡化全耦合循环系统及其方法
CN106698565B (zh) * 2016-07-11 2018-05-22 杨昌智 太阳能-热泵海水淡化装置
CN106621418A (zh) * 2016-11-27 2017-05-10 侴乔力 凝汽源热泵驱动多效蒸馏溶液结晶净化工艺
CN108314197A (zh) * 2018-02-27 2018-07-24 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 一种热法海水淡化装置及药剂投加装置及工艺
CN111912055A (zh) * 2019-05-07 2020-11-10 青岛理工大学 一种新型太阳能辅助加热的海水源热泵空调系统
CN110697821B (zh) * 2019-09-27 2021-10-26 中国科学院工程热物理研究所 一种海水源跨临界二氧化碳热泵循环多效海水淡化系统
DE102020006905A1 (de) 2020-11-11 2022-05-12 Helmut Lessing Destillations-Wärmepumpe (DeWäp) für solar betriebene Trinkwasser-Destillationsanlagen
CN114506894A (zh) * 2022-01-14 2022-05-17 广东红日节能环保科技有限公司 一种太阳能和空气源热泵联合加热的蒸馏水发生装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999026884A1 (fr) * 1997-11-26 1999-06-03 Top Ecology Co., Ltd. Appareil de distillation alimente par l'energie solaire
US6165326A (en) * 1997-03-11 2000-12-26 Markopulos; Johannes Facility for desalinating of purifying sea water or brackish water by means of solar energy
WO2002073099A1 (fr) * 2001-03-12 2002-09-19 Mikio Kinoshita Systeme thermique solaire a bassin solaire et procede de maintenance du bassin solaire
JP2003225653A (ja) * 2002-02-06 2003-08-12 Mayekawa Mfg Co Ltd 水溶液の低温濃縮法とこれを利用した海水淡水化法及び吸着式海水淡水化法
CN1473766A (zh) * 2003-05-16 2004-02-11 上海交通大学 双级吸收压缩式高温热泵海水淡化装置
CN1562773A (zh) * 2004-03-23 2005-01-12 天津大学 便携式海水淡化用热泵系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6165326A (en) * 1997-03-11 2000-12-26 Markopulos; Johannes Facility for desalinating of purifying sea water or brackish water by means of solar energy
WO1999026884A1 (fr) * 1997-11-26 1999-06-03 Top Ecology Co., Ltd. Appareil de distillation alimente par l'energie solaire
WO2002073099A1 (fr) * 2001-03-12 2002-09-19 Mikio Kinoshita Systeme thermique solaire a bassin solaire et procede de maintenance du bassin solaire
JP2003225653A (ja) * 2002-02-06 2003-08-12 Mayekawa Mfg Co Ltd 水溶液の低温濃縮法とこれを利用した海水淡水化法及び吸着式海水淡水化法
CN1473766A (zh) * 2003-05-16 2004-02-11 上海交通大学 双级吸收压缩式高温热泵海水淡化装置
CN1562773A (zh) * 2004-03-23 2005-01-12 天津大学 便携式海水淡化用热泵系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101544411B (zh) * 2009-05-07 2011-08-31 张培洲 一种太阳能海水淡化及产盐装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1724395A (zh) 2006-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1323032C (zh) 太阳能热泵联合海水淡化装置
Giwa et al. Recent advances in humidification dehumidification (HDH) desalination processes: Improved designs and productivity
CN202246147U (zh) 一种新型太阳能海水淡化及制盐装置
CN201999824U (zh) 太阳能热泵联合空调海水淡化系统
CN105417606B (zh) 一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法
CN102336448B (zh) 盐水处理系统及方法
CN103073083B (zh) 空气增湿溶液吸湿太阳能淡水制取装置及其使用方法
CN101955238A (zh) 一种海水淡化方法和装置
CN102765768B (zh) 一种用热泵提高海水淡化效率的装置
CN101921006A (zh) 一种太阳能聚光发电和海水淡化集成方法及系统
CN202208652U (zh) 盐水处理系统
CN103265140B (zh) 太阳能线聚光-风能协同超声波海水淡化装置及淡化方法
CN102603023A (zh) 利用太阳能和空气对含盐水进行蒸发浓缩的方法和设备
CN107445233A (zh) 一种耦合水源热泵的机械压缩式多效蒸馏海水淡化系统
CN103708573A (zh) 一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置
CN107434327A (zh) 一种余热余压余水回收的热膜耦合海水淡化系统
CN203095658U (zh) 空气增湿溶液吸湿太阳能淡水制取装置
CN102849813B (zh) 太阳能多效蒸馏系统
CN102358633A (zh) 一种水电联产中海水淡化系统及淡化海水的方法
CN209835696U (zh) 一种利用太阳能光热技术处理燃煤电厂脱硫废水的系统
CN101985368A (zh) 发电汽轮机组凝汽器式海水淡化装置
Mohamed et al. A comprehensive review of the vacuum solar still systems
CN102320672A (zh) 一种水电联产中海水淡化系统及淡化海水的方法
US7041198B2 (en) Distillation system
CN201882942U (zh) 发电汽轮机组凝汽器式海水淡化装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070627

Termination date: 20150411

EXPY Termination of patent right or utility model