CN207187144U - 凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器 - Google Patents
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Abstract
一种凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器：系统集成凝汽源热泵与单效蒸馏工艺，是热泵行业与蒸馏行业的跨界产品；利用凝汽源热泵的干式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、持续产生二次蒸汽；二次蒸汽从冷凝器的上部以低速流至干式蒸发器，既可实现冷凝器与蒸发器的一体化设计，又免去蒸汽驱动力；实现热泵驱动的单效蒸馏工艺。
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、家用水净化、商用水净化、家用电器所使用的凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器。
(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，重新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其凝结潜热，以为其蒸发侧提供海水蒸馏潜热，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的显热，以使装置的热功效率进一步提高。
该装置的优点如下：(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，以实现独立的蒸馏操作，其中水蒸汽压缩机的输入轴功恰好补偿装置热损；(2)装置驱动电耗为11-66kW*h/t；(3)产品水质可达饮用标准。
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，无油技术较为复杂，从而导致产品可靠性降低、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；(3)由于水的化学活跃度拐点为60℃，因此针对腐蚀性溶液或热敏性物料，必须采用70℃以下的低温蒸馏工艺，而在真空时由于水蒸汽的密度太低，导致水蒸汽压缩机的吸气量成百倍高于热泵压缩机，使其经济性极差、交货期慢长、维修成本高昂。
(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，是热泵行业与蒸馏行业的跨界产品；利用凝汽源热泵的干式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、持续产生二次蒸汽；二次蒸汽从冷凝器的上部以低速流至干式蒸发器，既可实现冷凝器与蒸发器的一体化设计，又免去蒸汽驱动力；实现热泵驱动的单效蒸馏工艺。
按照附图1所示的凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器，其由1- 蒸发器；2-凝水箱；2-1-淡水出口；3-液位开关；4-膨胀阀；4-1-干燥过滤器；5-压缩机；5-1-驱动设备；5-2-缸套回热器；5-3-过冷回热器；6-管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器；6-1-污水进口；6-2- 分离腔；6-3-圆环分布垂直虹吸吸热管簇；6-4-分流腔；6-5-圆柱空间虹吸下降通道；6-6-气态热泵工质进口；6-7-液态热泵工质出口； 6-8-盐水罐；6-9-盐水出口；6-10-预热器；6-11-汽水分离器；6-12- 不凝气排出口；7-热泵工质；8-污水；9-污水流量调节阀；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-污水泵；20-排气阀；21- 螺旋沉降离心机；22-结晶盐组成，其特征在于：
蒸发器1顶部气态热泵工质出口通过管道连接压缩机5、管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6壳程、过冷回热器5-3、干燥过滤器 4-1、膨胀阀4、蒸发器1底部液态热泵工质进口，组成热泵循环回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程上部的分离腔6-2、汽水分离器6-11、蒸发器1外侧、凝水箱2、淡水出口2-1，组成二次蒸汽过滤凝结回路；
蒸发器1的底部液态热泵工质进口、水平管内侧、顶部气态热泵工质出口，组成热泵工质的管内取热干式蒸发回路；
蒸发器1顶部气态热泵工质出口外侧设置的感温包闭环控制膨胀阀4的开度，而膨胀阀4的出口通过管道连接蒸发器1的底部液态热泵工质进口，组成热泵工质膨胀控制回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器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吸热管簇6-3和圆柱空间虹吸下降通道6-5的外侧、底部液态热泵工质出口6-7，组成热泵工质的逆流冷凝放热回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程的下部污水进口 6-1、下部分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸吸热管簇6-3和圆柱空间虹吸下降通道6-5的内侧、上部分离腔6-2，组成盐水的管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏回路，其中圆环分布垂直虹吸吸热管簇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6-5，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；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6的外壳为垂直设置的圆柱面；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器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污水流量调节阀9的开度，而污水流量调节阀9的出口通过管道串联连接排气阀20、污水进口6-1，组成污水的排气与流量调节回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程上部分离腔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吸热升膜蒸馏冷凝器6 管程顶部的不凝气排出口6-12，组成不凝气排出回路；
淡水出口2-1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、回热回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程底部的盐水出口 6-9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、回热回路；
污水泵19的出口通过管道连接分流三通、并联的淡水回热器15 和盐水回热器17的污水8侧、汇流三通、过冷回热器5-3的污水8侧、污水流量调节阀9的进口，组成污水回热回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程底部盐水罐6-8的内壁设置预热器6-10，组成盐水的启动预热回路。
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程底部的盐水出口 6-9通过管道连接盐水回热器17的盐水11侧、盐水泵18、螺旋沉降离心机21及其结晶盐22出口、结晶盐22，组成盐水分离结晶回路；而螺旋沉降离心机21的盐水出口则通过管道连接污水泵19的进口三通，组成盐水分离、混合、循环回路。
螺旋沉降离心机21是高速冷冻离心机；或是碟片式离心机；或是管式离心机；或是倾桥式离心机；或是篮式离心机；或是板框式过滤机；或是平板过滤机；或是真空旋转过滤机。
驱动设备5-1是电动机，或是燃气驱动内燃发动机，或是汽油驱动内燃发动机，或是柴油驱动内燃发动机，或是煤油驱动内燃发动机，或是斯特林外燃发动机，或是燃气驱动燃气轮发动机，或是煤气驱动燃气轮发动机。
污水泵19的出口通过管道连接分流三通、并联的淡水回热器15 和盐水回热器17的污水8侧、汇流三通、发动机的缸套回热器5-2的污水8侧、过冷回热器5-3的污水8侧、污水流量调节阀9的进口，组成污水梯级回热回路。
污水8是城市中水，或是城市污水，或是盐水，或是酸水，或是碱水，或是有机溶液，或是无机溶液，或是工业废水，或是矿井苦咸水，或是油田污水，或是化工污水中的一种。
淡水回热器15是套管式换热器，或是壳管式换热器，或是板式换热器，或是板翅式换热器，或是盘管式换热器，或是螺旋板式换热器的取用淡水10预热补充污水8的换热器。
盐水回热器17是套管式换热器，或是壳管式换热器，或是板式换热器，或是板翅式换热器，或是盘管式换热器，或是螺旋板式换热器的排放盐水11预热补充污水8的换热器。
本发明的工作原理结合附图1说明如下：
1、二次蒸汽凝结回热：二次蒸汽经过上部分离腔6-2的惯性分离及汽水分离器6-11的丝网分离之后，引入蒸发器1的水平管外侧，凝结放热以提供热泵热源，而凝结淡水则依重力作用滴落至凝水箱2中，再由淡水出口2-1排出。
2、热泵工质蒸发：蒸发器1顶部气态热泵工质出口外侧设置的感温包闭环控制膨胀阀4的开度，以使低压两相热泵工质7从下至上流经底部液态热泵工质进口、蒸发器1的水平换热管内侧、顶部气态热泵工质出口，其中的热泵工质7提取二次蒸汽的凝结放热而干式蒸发。
3、热泵循环：蒸发器1顶部低压过热气态热泵工质7被燃气内燃发动机驱动的压缩机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吸热升膜蒸馏冷凝器6的壳程冷凝成为高压过冷液态热泵工质7，流经过冷回热器5-3、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，重新流入蒸发器1的管内侧以完成热泵循环，同时把冷凝热量释放给管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6 管程的污水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吸热升膜蒸馏冷凝器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吸热管簇6-3和圆柱空间虹吸下降通道 6-5的外侧、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、污水回热预热后逆流吸热升膜蒸馏：管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器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污水流量调节阀9的开度，以使由污水泵19驱动的污水8，先被并联的淡水回热器15和盐水回热器17预热后，再被串联的缸套冷却及烟气回热器5-2和过冷回热器5-3预热；经过排气阀20的气液分离；最后从下至上流经管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程下部的污水进口6-1、下部分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸吸热管簇6-3和圆柱空间虹吸下降通道6-5的内侧，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，而在中央圆柱空间虹吸下降通道6-5中，由于盐水尚未蒸馏，其温度较低、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；而产生的二次蒸汽经上部分离腔6-2的分离后，再由上部汽水分离器6-11的再次分离而引入蒸发器1的水平管外侧。
6、排出不凝气：开启真空泵14，以从不凝气排出口6-12抽出管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程顶部二次蒸汽中的不凝气，并排至环境。
7、淡水回热：凝水箱2中的淡水由淡水泵16驱动，流经淡水回热器15的淡水10侧，以在取用淡水的同时，向污水释放其显热而降温。
8、盐水回热：管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程底部的盐水由盐水泵18驱动，流经盐水回热器17的盐水11侧，以在排放盐水的同时，向污水释放其显热而降温。
9、生产结晶盐：向污水释放其显热而降温的常温盐水11，再经螺旋沉降离心机21的固液分离，而生产结晶盐22和盐水11；所生产的结晶盐22由输送带送至收集池待用。
10、单效蒸馏循环处理：分离产生的盐水11则与补充污水8混合后再送回单效蒸馏工艺中循环处理，以实现循环经济中的零排放。
因此与现有压汽蒸馏装置相比较，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，是热泵行业与蒸馏行业的跨界产品；
(2)利用凝汽源热泵的干式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、持续产生二次蒸汽；
(4)二次蒸汽从冷凝器的上部以低速流至干式蒸发器，既可实现冷凝器与蒸发器的一体化设计，又免去蒸汽驱动力；
(5)实现热泵驱动的单效蒸馏工艺。
因此与现有压汽蒸馏装置相比较，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，是热泵行业与蒸馏行业的跨界产品；利用凝汽源热泵的干式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、持续产生二次蒸汽；二次蒸汽从冷凝器的上部以低速流至干式蒸发器，既可实现冷凝器与蒸发器的一体化设计，又免去蒸汽驱动力；实现热泵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-蒸发器；2-凝水箱；2-1-淡水出口；3- 液位开关；4-膨胀阀；4-1-干燥过滤器；5-压缩机；5-1-驱动设备； 5-2-缸套回热器；5-3-过冷回热器；6-管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器；6-1-污水进口；6-2-分离腔；6-3-圆环分布垂直虹吸吸热管簇；6-4-分流腔；6-5-圆柱空间虹吸下降通道；6-6-气态热泵工质进口；6-7-液态热泵工质出口；6-8-盐水罐；6-9-盐水出口；6-10-预热器；6-11-汽水分离器；6-12-不凝气排出口；7-热泵工质；8-污水； 9-污水流量调节阀；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-污水泵；20-排气阀；21-螺旋沉降离心机；22-结晶盐。
(五)具体实施方式
本发明提出的凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器实施例如附图 1所示，现说明如下：其蒸发取热量4050kW、水平设置、紫铜管制造的蒸发器1；1m3的凝水箱2；直径40mm/壁厚1.5mm/长度60mm的不锈钢管淡水出口2-1；高差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；输出轴功率967kW的燃气内燃发动机；缸套冷却及烟气回热量967kW的缸套回热器5-2；回热量167kW 的过冷回热器5-3；冷凝放热量5017kW的管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6；直径60mm/壁厚2.5mm/长度60mm的不锈钢管污水进口 6-1；直径1200mm/高度1200mm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吸热管簇6-3；直径1200mm/高度800mm的圆柱形分流腔6-4；内径680mm/厚度 3mm/高度2000mm的圆柱空间虹吸下降通道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100mm的紫铜管液态热泵工质出口6-7；容积3m3的盐水罐 6-8；直径60mm/壁厚1.5mm/长度150mm的不锈钢管盐水出口6-9；加热功率500kW的预热器6-10；圆环状、丝网式汽水分离器6-11；接口直径9mm/壁厚0.9mm/长度150mm的紫铜管不凝气排出口6-12；R134a 热泵工质7；进口温度20℃、流量11.58t/h、盐水浓度35000ppm的污水8；接口直径60mm/壁厚2.5mm/长度150mm的不锈钢污水流量调节阀 9；出口温度25℃、流量5.79t/h、盐水浓度50ppm的淡水10；出口温度25℃、流量5.79t/h、盐水浓度70000ppm的盐水11；O.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的套管式淡水回热器15；流量5.79t/h、扬程5mH2O 的淡水泵16；回热量200kW的套管式盐水回热器17；流量5.79t/h、扬程5mH2O的盐水泵18；流量11.58t/h、扬程5mH2O的污水泵19；直径60mm/壁厚2.5mm/长度160mm的不锈钢管排气阀20；盐水处理流量 5.79t/h的螺旋沉降离心机21；温度25℃、质量浓度85％、流量1t/h 的结晶盐22组成。
蒸发器1顶部气态热泵工质出口通过管道连接压缩机5、管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6壳程、过冷回热器5-3、干燥过滤器 4-1、膨胀阀4、蒸发器1底部液态热泵工质进口，组成热泵循环回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程上部的分离腔6-2、汽水分离器6-11、蒸发器1外侧、凝水箱2、淡水出口2-1，组成二次蒸汽过滤凝结回路；
蒸发器1的底部液态热泵工质进口、水平管内侧、顶部气态热泵工质出口，组成热泵工质的管内取热干式蒸发回路；
蒸发器1顶部气态热泵工质出口外侧设置的感温包闭环控制膨胀阀4的开度，而膨胀阀4的出口通过管道连接蒸发器1的底部液态热泵工质进口，组成热泵工质膨胀控制回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器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吸热管簇6-3和圆柱空间虹吸下降通道6-5的外侧、底部液态热泵工质出口6-7，组成热泵工质的逆流冷凝放热回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程的下部污水进口 6-1、下部分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸吸热管簇6-3和圆柱空间虹吸下降通道6-5的内侧、上部分离腔6-2，组成盐水的管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏回路，其中圆环分布垂直虹吸吸热管簇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6-5，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；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6的外壳为垂直设置的圆柱面；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器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污水流量调节阀9的开度，而污水流量调节阀9的出口通过管道串联连接排气阀20、污水进口6-1，组成污水的排气与流量调节回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程上部分离腔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吸热升膜蒸馏冷凝器6 管程顶部的不凝气排出口6-12，组成不凝气排出回路；
淡水出口2-1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、回热回路；
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程底部的盐水出口 6-9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、回热回路；
污水泵19的出口通过管道连接分流三通、并联的淡水回热器15 和盐水回热器17的污水8侧、汇流三通、发动机的缸套回热器5-2的污水8侧、过冷回热器5-3的污水8侧、污水流量调节阀9的进口，组成污水梯级回热回路。
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程底部盐水罐6-8的内壁设置预热器6-10，组成盐水的启动预热回路。
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程底部的盐水出口 6-9通过管道连接盐水回热器17的盐水11侧、盐水泵18、螺旋沉降离心机21及其结晶盐22出口、结晶盐22，组成盐水分离结晶回路；而螺旋沉降离心机21的盐水出口则通过管道连接污水泵19的进口三通，组成盐水分离、混合、循环回路。
本发明实施例中：
流量5.79t/h、温度60℃的饱和二次蒸汽经过上部分离腔6-2的惯性分离及汽水分离器6-11的丝网分离之后，引入蒸发器1的水平管外侧，凝结放热以提供热泵热源，而凝结淡水则依重力作用滴落至凝水箱2中，再由淡水出口2-1排出。
蒸发器1顶部气态热泵工质出口外侧设置的感温包闭环控制膨胀阀4的开度，以使低压两相R134a热泵工质7从下至上流经底部液态热泵工质进口、蒸发器1的水平换热管内侧、顶部气态热泵工质出口，其中的热泵工质7提取二次蒸汽的凝结放热而干式蒸发。
蒸发器1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吸热升膜蒸馏冷凝器6的壳程冷凝成为高压过冷液态热泵工质7，流经过冷回热器5-3、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，重新流入蒸发器1的管内侧以完成热泵循环，同时把5017kW的冷凝热量释放给管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程进口温度61℃、流量11.58t/h的污水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吸热升膜蒸馏冷凝器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吸热管簇6-3和圆柱空间虹吸下降通道6-5的外侧、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。
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器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污水流量调节阀9的开度，以使由污水泵19驱动进口温度20℃、流量11.58t/h、盐浓度35000ppm 的污水8，先被并联的淡水回热器15和盐水回热器17预热后，再被串联的缸套冷却及烟气回热量967kW的缸套回热器5-2和过冷回热器5-3 预热至61℃；经过排气阀20的气液分离；最后从下至上流经管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程下部的污水进口6-1、下部分流腔 6-4、中部圆环分布垂直虹吸吸热管簇6-3和圆柱空间虹吸下降通道 6-5的内侧，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，而在中央圆柱空间虹吸下降通道6-5中，由于盐水尚未蒸馏，其温度较低、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；而产生温度60℃、流量5.79t/h的二次蒸汽经上部分离腔6-2的分离后，再由上部汽水分离器6-11的再次分离而引入蒸发器1的水平管外侧。
开启抽气流量3m3/min的真空泵14，以从不凝气排出口6-12抽出管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程顶部二次蒸汽中的不凝气，并排至环境。
凝水箱2中温度60℃、盐浓度50ppm的淡水由流量5.79t/h的淡水泵16驱动，流经淡水回热器15的淡水10侧，以在取用淡水的同时，向污水释放其显热而降温至25℃。
管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器6管程底部的温度58℃、盐浓度70000ppm的盐水11由流量5.79t/h的盐水泵18驱动，流经盐水回热器17的盐水11侧，以在排放盐水的同时，向污水释放其显热而降温至25℃。
向污水释放其显热而降温至25℃的常温盐水11，再经盐水处理流量5.79t/h的螺旋沉降离心机21的固液分离，而生产温度25℃、质量浓度85％、流量1t/h的结晶盐22和温度25℃、质量浓度15％、流量 4.79t/h的盐水11；所生产的结晶盐22由输送带送至收集池待用。
分离产生温度25℃、质量浓度15％、流量4.79t/h的盐水11则与补充污水8混合后再送回单效蒸馏工艺中循环处理，以实现循环经济中的零排放。
Claims (8)
1.一种凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器，其由蒸发器(1)；凝水箱(2)；淡水出口(2-1)；液位开关(3)；膨胀阀(4)；干燥过滤器(4-1)；压缩机(5)；驱动设备(5-1)；缸套回热器(5-2)；过冷回热器(5-3)；管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(6)；污水进口(6-1)；分离腔(6-2)；圆环分布垂直虹吸吸热管簇(6-3)；分流腔(6-4)；圆柱空间虹吸下降通道(6-5)；气态热泵工质进口(6-6)；液态热泵工质出口(6-7)；盐水罐(6-8)；盐水出口(6-9)；预热器(6-10)；汽水分离器(6-11)；不凝气排出口(6-12)；热泵工质(7)；污水(8)；污水流量调节阀(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)；污水泵(19)；排气阀(20)；螺旋沉降离心机(21)；结晶盐(22)组成，其特征在于：蒸发器(1)顶部气态热泵工质出口通过管道连接压缩机(5)、管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(6)壳程、过冷回热器(5-3)、干燥过滤器(4-1)、膨胀阀(4)、蒸发器(1)底部液态热泵工质进口，组成热泵循环回路；管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(6)管程上部的分离腔(6-2)、汽水分离器(6-11)、蒸发器(1)外侧、凝水箱(2)、淡水出口(2-1)，组成二次蒸汽过滤凝结回路；蒸发器(1)的底部液态热泵工质进口、水平管内侧、顶部气态热泵工质出口，组成热泵工质的管内取热干式蒸发回路；蒸发器(1)顶部气态热泵工质出口外侧设置的感温包闭环控制膨胀阀(4)的开度，而膨胀阀(4)的出口通过管道连接蒸发器(1)的底部液态热泵工质进口，组成热泵工质膨胀控制回路；管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(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吸热管簇(6-3)和圆柱空间虹吸下降通道(6-5)的外侧、底部液态热泵工质出口(6-7)，组成热泵工质的逆流冷凝放热回路；管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(6)管程的下部污水进口(6-1)、下部分流腔(6-4)、中部圆环分布垂直虹吸吸热管簇(6-3)和圆柱空间虹吸下降通道(6-5)的内侧、上部分离腔(6-2)，组成盐水的管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏回路，其中圆环分布垂直虹吸吸热管簇(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(6-5)，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；管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(6)的外壳为垂直设置的圆柱面；管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(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污水流量调节阀(9)的开度，而污水流量调节阀(9)的出口通过管道串联连接排气阀(20)、污水进口(6-1)，组成污水的排气与流量调节回路；管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(6)管程上部分离腔(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吸热升膜蒸馏冷凝器(6)管程顶部的不凝气排出口(6-12)，组成不凝气排出回路；淡水出口(2-1)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、回热回路；管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(6)管程底部的盐水出口(6-9)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、回热回路；污水泵(19)的出口通过管道连接分流三通、并联的淡水回热器(15)和盐水回热器(17)的污水(8)侧、汇流三通、过冷回热器(5-3)的污水(8)侧、污水流量调节阀(9)的进口，组成污水回热回路；管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(6)管程底部盐水罐(6-8)的内壁设置预热器(6-10)，组成盐水的启动预热回路。
2.按照权利要求1所述的凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器，其特征在于：管内虹吸循环逆流吸热升膜蒸馏冷凝器(6)管程底部的盐水出口(6-9)通过管道连接盐水回热器(17)的盐水(11)侧、盐水泵(18)、螺旋沉降离心机(21)及其结晶盐(22)出口、结晶盐(22)，组成盐水分离结晶回路；而螺旋沉降离心机(21)的盐水出口则通过管道连接污水泵(19)的进口三通，组成盐水分离、混合、循环回路。
3.按照权利要求1所述的凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器，其特征在于：螺旋沉降离心机(21)是高速冷冻离心机；或是碟片式离心机；或是管式离心机；或是倾桥式离心机；或是篮式离心机；或是板框式过滤机；或是平板过滤机；或是真空旋转过滤机。
4.按照权利要求1所述的凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器，其特征在于：驱动设备(5-1)是电动机，或是燃气驱动内燃发动机，或是汽油驱动内燃发动机，或是柴油驱动内燃发动机，或是煤油驱动内燃发动机，或是斯特林外燃发动机，或是燃气驱动燃气轮发动机，或是煤气驱动燃气轮发动机。
5.按照权利要求1所述的凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器，其特征在于：污水泵(19)的出口通过管道连接分流三通、并联的淡水回热器(15)和盐水回热器(17)的污水(8)侧、汇流三通、发动机的缸套回热器(5-2)的污水(8)侧、过冷回热器(5-3)的污水(8)侧、污水流量调节阀(9)的进口，组成污水梯级回热回路。
6.按照权利要求1所述的凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器，其特征在于：污水(8)是城市中水，或是城市污水，或是盐水，或是酸水，或是碱水，或是有机溶液，或是无机溶液，或是工业废水，或是矿井苦咸水，或是油田污水，或是化工污水中的一种。
7.按照权利要求1所述的凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器，其特征在于：淡水回热器(15)是套管式换热器，或是壳管式换热器，或是板式换热器，或是板翅式换热器，或是盘管式换热器，或是螺旋板式换热器。
8.按照权利要求1所述的凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器，其特征在于：盐水回热器(17)是套管式换热器，或是壳管式换热器，或是板式换热器，或是板翅式换热器，或是盘管式换热器，或是螺旋板式换热器。
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Cited By (2)
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| CN106730962A (zh) * | 2017-01-02 | 2017-05-31 | 侴乔力 | 凝汽源热泵过冷回热驱动单效蒸馏器 |
| CN109824105A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-31 | 上海济俭工业设备有限公司 | 一种真空热泵蒸馏浓缩系统 |
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