CN208312760U - 太阳能制冷供热水及淡水三联产装置 - Google Patents

太阳能制冷供热水及淡水三联产装置 Download PDF

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Abstract

太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，主要包括太阳能真空管集热器、储热水箱、冷却器、辅助热源、发生器、溶液热交换器、吸收器、蒸发器、节流阀和低温双效海水淡化装置，其特征在于：所述的低温双效海水淡化装置上设有进料海水入口、进料海水出口、加热蒸汽入口、浓盐水出口和淡水出口，低温双效海水淡化装置上的凝结水出口经过节流阀与所述蒸发器相连通。本实用新型能充分利用太阳能、充分回收冷凝热，并通过一套设备实现制冷、生活热水及淡水三种功能，大大降低了设备投资成本，具有很高的节能效益、经济效益和环保效益，特别对于解决沿海、岛屿、远洋船舶等地区人员的制冷、供热水和淡水需求具有重大意义。

Description

太阳能制冷供热水及淡水三联产装置
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，属于海水淡化技术领域。
背景技术
海水淡化技术已成为解决世界淡水紧缺的一条有效的战略途径。目前现有技术多
采用水电联产的低温双效蒸发海水淡化技术，即采用蒸汽喷射器抽取热电厂汽轮机中压缸蒸汽引射海水淡化装置中的部分二次蒸汽而获得，由于蒸汽喷射器效率低，造成系统能耗较高，而且都是大中型海水淡化装置。该技术并不能满足对于一些特殊场合（岛屿、远洋船舶）的需求。
太阳能吸收式制冷作为一种无需常规能源驱动、对环境无污染的绿色环保型技术，已吸引了诸多学者的关注，研究开发的力量也越来越强。但在太阳能吸收式制冷系统中，仍然有相当多的冷凝热直接排入大气，造成能源的大量浪费。
实用新型内容
本实用新型提供一种太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，能充分利用太阳能、充分回收冷凝热，并通过一套设备实现制冷、生活热水及淡水三种功能，大大降低了设备投资成本，具有很高的节能效益、经济效益和环保效益，特别对于解决沿海、岛屿、远洋船舶等地区人员的制冷、供热水和淡水需求具有重大意义。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，主要包括太阳能真空管集热器、储热水箱、冷却器、辅助热源、发生器、溶液热交换器、吸收器、蒸发器、节流阀和低温双效海水淡化装置，其特征在于：
所述的的低温双效海水淡化装置上设有进料海水入口、进料海水出口、加热蒸汽入口、浓盐水出口和淡水出口，低温双效海水淡化装置上的凝结水出口经过节流阀与所述蒸发器相连通；
所述吸收器的吸收剂稀溶液管路经过溶液泵和溶液热交换器与发生器相连通，发生器内设置驱动热源管路，且发生器的吸收剂浓溶液管路经过溶液热交换器与吸收器相连通，发生器壳体的冷剂蒸汽出口与加热蒸汽入口相连接；所述吸收器内设置有第一生活热水管路，所述蒸发器内设置有冷冻水管路，蒸发器通过低压蒸汽通道与吸收器相连通；
所述太阳能真空管集热器通过热水出口管路和阀门V4与储热水箱连通，储热水箱连接有热水回路管路经阀门V6和水泵P7与太阳能真空管集热器连通；所述热水出口管路通过阀门V8与热水回路管路相连接；储热水箱上通过管路依次经阀门V5、冷却器、辅助热源和驱动热源管路，驱动热源管路经水泵P8和阀门V7与储热水箱连通。
优选的，所述低温双效海水淡化装置，包括第一效蒸发器、与第一效蒸发器连接的第二效蒸发器、预热器和与第二效蒸发器连接的凝汽器；加热蒸汽入口设置在第一效蒸发器上，进料海水入口和进料海水出口设置在所述凝汽器上，进料海水出口连接有两支管路：一支为冷却海水排出管路，另一支为供给海水管路，供给海水管路通过预热器与第一效蒸发器连接。
优选的，所述的淡水出口设置在所述凝汽器上，并通过水泵P6排出，预热器和第二效蒸发器的凝结水出口均通过管路连接淡水出口。
优选的，所述第一效蒸发器中剩余海水经管路通过水泵P4进入第二效蒸发器。
优选的，所述的浓盐水出口设置在所述第二效蒸发器上，并通过水泵P5排出。
优选的，所述冷却器内设置有第二生活热水管路，所述的第二生活热水管路上设置阀门V3和水泵P3，冷冻水管路上设置阀门V2和水泵P2。
本实新型的工作原理是：
真空管集热器收集辐射热加热循环工质水，若辐射强度过小，集热器出口水温达不到设计值80℃，则阀门V4关闭，阀门V8开启，循环加热工质水；若集热器出口水温达到设计值80℃，则阀门V4开启，阀门V8关闭，工质水进入储热水箱（加压）放出热量后再经阀门V6和水泵P7流回到太阳能真空管集热器。储热水箱中的热水作为吸收式制冷机的驱动热源经阀门V5达到发生器，在发生器放出热量后温度降低经水泵P8和阀门V7流回储热水箱。由于太阳辐射的间歇性，将储热水箱与冷却器、辅助热源串联设置；为保证系统稳定运行，冷却器驱动热水进水温度恒定为设计值95℃，如果热水温度高于设计值，则开启冷却器将水温降至设计值，同时将这部分热量用于生活热水；如果热水温度低于设计值95℃，则开启辅助热源将水温升至设计值。所述发生器中的吸收剂稀溶液吸收驱动热水的热量后，在发生器中放出冷剂蒸汽，作为加热蒸汽引入到低温双效海水淡化装置的第一效蒸发器中，供给海水经预热器预热后进入海水淡化装置中经双效蒸发成为淡水；加热蒸汽在海水淡化装置凝结放热，变成凝结水，经节流阀节流直接流至蒸发器；吸收器中的吸收剂稀溶液经过溶液泵升压之后进入溶液热交换器，在其中吸收来自发生器中吸收剂浓溶液的热量，进入发生器；蒸发器内设置有冷冻水管路，吸收器内放出的热量也用于生活热水。
所述低温双效海水淡化装置的工作过程为：在海水侧，进料海水在凝汽器中完成预热和脱气，而后分成两股流，一股作为冷却海水排回大海，另一股作为供给海水经过预热器再次预热后，进入第一效蒸发器；部分供给海水吸收加热蒸汽冷凝潜热而蒸发，剩余的供给海水进入第二效蒸发器中，在第二效蒸发器中吸收二次蒸汽冷凝潜热而再次蒸发，剩余的浓海水在第二效蒸发器中离开装置。在蒸汽侧，加热蒸汽进入到第一效蒸发器的传热管内并在管内冷凝，管外海水蒸发，生成二次蒸汽，一部分二次蒸汽引入到预热器预热供给海水，冷凝后形成淡水，另一部分二次蒸汽引入到第二效蒸发器中，重复在管内冷凝形成淡水，管外的供给海水吸热蒸发又生成二次蒸汽；第二效蒸发器内的二次蒸汽在凝汽器中被进料海水冷凝形成淡水。
本实用新型的有益效果是：
（1）能充分利用太阳能、充分回收冷凝热，并通过一套设备实现制冷、生活热水及淡水三种功能，大大降低了设备投资成本，具有很高的节能效益、经济效益和环保效益。
（2）同时设置有储热水箱、冷却器和辅助热源，能保证系统的稳定运行。
（3）结构简单，流程巧妙，操作方便，特别对于解决沿海、岛屿、远洋船舶等地区人员的制冷、供热水和淡水需求具有重大意义。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面将通过附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。
如图1所示，太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，主要包括太阳能真空管集热器1、储热水箱2、冷却器3、辅助热源4、发生器5、溶液热交换器6、吸收器7、蒸发器8、节流阀9和低温双效海水淡化装置10，其特征在于：
所述的的低温双效海水淡化装置10上设有进料海水入口16、进料海水出口17、加热蒸汽入口18、浓盐水出口和淡水出口，低温双效海水淡化装置10上的凝结水出口经过节流阀9与所述蒸发器8相连通；
所述吸收器7的吸收剂稀溶液管路经过溶液泵15和溶液热交换器6与发生器5相连通，发生器5内设置驱动热源管路19，且发生器5的吸收剂浓溶液管路经过溶液热交换器6与吸收器7相连通，发生器5壳体的冷剂蒸汽出口与加热蒸汽入口18相连接；所述吸收器7内设置有第一生活热水管路22，所述蒸发器8内设置有冷冻水管路24，蒸发器8通过低压蒸汽通道与吸收器7相连通；
所述太阳能真空管集热器1通过热水出口管路20和阀门V4与储热水箱2连通，储热水箱2连接有热水回路管路21经阀门V6和水泵P7与太阳能真空管集热器1连通；所述热水出口管路20通过阀门V8与热水回路管路21相连接；储热水箱2上通过管路依次经阀门V5、冷却器3、辅助热源4和驱动热源管路19，驱动热源管路19经水泵P8和阀门V7与储热水箱2连通。
所述冷却器3内设置有第二生活热水管路23，所述的第二生活热水管路23上设置阀门V3和水泵P3，冷冻水管路24上设置阀门V2和水泵P2。
以上所述的太阳能制冷供热水及淡水三联产装置运行时，真空管集热器收集辐射热加热循环工质水，若辐射强度过小，集热器出口水温达不到设计值80℃，则阀门V4关闭，阀门V8开启，循环加热工质水；若集热器出口水温达到设计值80℃，则阀门V4开启，阀门V8关闭，工质水进入储热水箱（加压）放出热量后再经阀门V6和水泵P7流回到太阳能真空管集热器。储热水箱中的热水作为吸收式制冷机的驱动热源经阀门V5达到发生器，在发生器放出热量后温度降低经水泵P8和阀门V7流回储热水箱。由于太阳辐射的间歇性，将储热水箱与冷却器、辅助热源串联设置；为保证系统稳定运行，冷却器驱动热水进水温度恒定为设计值95℃，如果热水温度高于设计值，则开启冷却器将水温降至设计值，同时将这部分热量用于生活热水；如果热水温度低于设计值95℃，则开启辅助热源将水温升至设计值。所述发生器中的吸收剂稀溶液吸收驱动热水的热量后，在发生器中放出冷剂蒸汽，作为加热蒸汽引入到低温双效海水淡化装置的第一效蒸发器中，供给海水经预热器预热后进入海水淡化装置中经双效蒸发成为淡水；加热蒸汽在海水淡化装置凝结放热，变成凝结水，经节流阀节流直接流至蒸发器；吸收器中的吸收剂稀溶液经过溶液泵升压之后进入溶液热交换器，在其中吸收来自发生器中吸收剂浓溶液的热量，进入发生器；蒸发器内设置有冷冻水管路，吸收器内放出的热量也用于生活热水。
其中，所述低温双效海水淡化装置，包括第一效蒸发器11、与第一效蒸发器11连接的第二效蒸发器12、预热器13和与第二效蒸发器12连接的凝汽器14；加热蒸汽入口18设置在第一效蒸发器11上，进料海水入口16和进料海水出口17设置在所述凝汽器14上，进料海水出口17连接有两支管路：一支为冷却海水排出管路，另一支为供给海水管路，供给海水管路通过预热器13与第一效蒸发器11连接。
其中，所述的淡水出口设置在所述凝汽器14上，并通过水泵P6排出，预热器13和第二效蒸发器12的凝结水出口均通过管路连接淡水出口。
所述低温双效海水淡化装置的工作过程为：在海水侧，进料海水在凝汽器中完成预热和脱气，而后分成两股流，一股作为冷却海水排回大海，另一股作为供给海水经过预热器再次预热后，进入第一效蒸发器；部分供给海水吸收加热蒸汽冷凝潜热而蒸发，剩余的供给海水进入第二效蒸发器中，在第二效蒸发器中吸收二次蒸汽冷凝潜热而再次蒸发，剩余的浓海水在第二效蒸发器中离开装置。在蒸汽侧，加热蒸汽进入到第一效蒸发器的传热管内并在管内冷凝，管外海水蒸发，生成二次蒸汽，一部分二次蒸汽引入到预热器预热供给海水，冷凝后形成淡水，另一部分二次蒸汽引入到第二效蒸发器中，重复在管内冷凝形成淡水，管外的供给海水吸热蒸发又生成二次蒸汽；第二效蒸发器内的二次蒸汽在凝汽器中被进料海水冷凝形成淡水。
其中，第一效蒸发器中剩余海水经管路通过水泵P4进入第二效蒸发器。增加两者间供水管路的压力，提高海水淡化的效率。
其中，所述的浓盐水出口设置在所述第二效蒸发器12上，并通过水泵P5排出，进料海水经两次淡化后的，浓盐水经浓盐水出口排出。
以上所述的太阳能制冷供热水及淡水三联产装置的优点在于：
（1）实现制冷、生活热水及淡水三种功能，大大降低了设备投资成本，具有很高的节能效益、经济效益和环保效益。
（2）设置有储热水箱、冷却器和辅助热源，能保证系统的稳定运行。
（3）结构简单，流程巧妙，操作方便，特别对于解决沿海、岛屿、远洋船舶等地区人员的制冷、供热水和淡水需求具有重大意义。
以上结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，使基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，主要包括太阳能真空管集热器（1）、储热水箱（2）、冷却器（3）、辅助热源（4）、发生器（5）、溶液热交换器（6）、吸收器（7）、蒸发器（8）、节流阀（9）和低温双效海水淡化装置（10），其特征在于：
所述的低温双效海水淡化装置（10）上设有进料海水入口（16）、进料海水出口（17）、加热蒸汽入口（18）、浓盐水出口和淡水出口，低温双效海水淡化装置（10）上的凝结水出口经过节流阀（9）与所述蒸发器（8）相连通；
所述吸收器（7）的吸收剂稀溶液管路经过溶液泵（15）和溶液热交换器（6）与发生器（5）相连通，发生器（5）内设置驱动热源管路（19），且发生器（5）的吸收剂浓溶液管路经过溶液热交换器（6）与吸收器（7）相连通，发生器（5）壳体的冷剂蒸汽出口与加热蒸汽入口（18）相连接；所述吸收器（7）内设置有第一生活热水管路（22），所述蒸发器（8）内设置有冷冻水管路（24），蒸发器（8）通过低压蒸汽通道与吸收器（7）相连通；
所述太阳能真空管集热器（1）通过热水出口管路（20）和阀门V4与储热水箱（2）连通，储热水箱（2）连接有热水回路管路（21）经阀门V6和水泵P7与太阳能真空管集热器（1）连通；所述热水出口管路（20）通过阀门V8与热水回路管路（21）相连接；储热水箱（2）上通过管路依次经阀门V5、冷却器（3）、辅助热源（4）和驱动热源管路（19），驱动热源管路（19）经水泵P8和阀门V7与储热水箱（2）连通。
2.根据权利要求1所述的太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，其特征在于所述低温双效海水淡化装置，包括第一效蒸发器（11）、与第一效蒸发器（11）连接的第二效蒸发器（12）、预热器（13）和与第二效蒸发器（12）连接的凝汽器（14）；加热蒸汽入口（18）设置在第一效蒸发器（11）上，进料海水入口（16）和进料海水出口（17）设置在所述凝汽器（14）上，进料海水出口（17）连接有两支管路：一支为冷却海水排出管路，另一支为供给海水管路，供给海水管路通过预热器（13）与第一效蒸发器（11）连接。
3.根据权利要求2所述的太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，其特征在于所述的淡水出口设置在所述凝汽器（14）上，并通过水泵P6排出，预热器（13）和第二效蒸发器（12）的凝结水出口均通过管路连接淡水出口。
4.根据权利要求3所述的太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，其特征在于所述第一效蒸发器（11）中剩余海水经管路通过水泵P4进入第二效蒸发器（12）。
5.根据权利要求2所述的太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，其特征在于所述的浓盐水出口设置在所述第二效蒸发器（12）上，并通过水泵P5排出。
6.根据权利要求1至5任一项所述的太阳能制冷供热水及淡水三联产装置，其特征在于所述冷却器（3）内设置有第二生活热水管路（23），所述的第二生活热水管路（23）上设置阀门V3和水泵P3，冷冻水管路（24）上设置阀门V2和水泵P2。
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