[发明专利]一种间歇式小温差热泵低温海水淡化系统和方法

权利要求书

1.一种间歇式小温差热泵低温海水淡化系统，其特征在于该系统由以下结构组成:

自然海水经过第一球形阀（15）与初始海水储罐（1）相连，初始海水储罐（1）出口经过海水循环泵（14）与工质冷凝器（2）冷侧入口相连，工质冷凝器（2）冷侧出口分为两路：一路经过第二球形阀（16）与初始海水储罐（1）入口相连，另一路与气液分离器（3）入口相连；气液分离器（3）包括气相出口和液体相出口：液相出口通过第七球形阀（21）与浓海水储罐（6）入口相连，气相出口通过第四球形阀（18）与工质冷凝器（4）热侧入口相连；工质冷凝器热侧出口通过第六球形阀（20）与淡水储罐（5）入口相连，淡水储罐（5）包括一个真空泵出口和两个物料出口三个出口：第一物料出口通过第八球形阀与外界环境相连，第二物料出口通过淡水循环泵（13），经过第五球形阀（19）与工质蒸发器（4）热侧入口相连；

浓海水储罐（6）包括一个真空泵出口和一个物料出口：物料出口通过第九球形阀（23）与外界环境相连；

淡水储罐（5）的真空泵出口与浓海水储罐（6）的真空泵出口同时通过第十球形阀（24）与真空泵（24）相连；

淡水储罐（5）与浓海水储罐（6）之间具有导热结构（25）；

压缩机（12）出口经过油分离器（10）与工质冷凝器（2）热侧入口相连，工质冷凝器（2）热侧出口依次与工质储罐（11）、节流阀（9）、干燥器（8）和工质蒸发器（4）冷侧入口相连，工质蒸发器（4）冷侧出口与压缩机（12）入口相连。

2.根据权利要求1所述的间歇式小温差热泵低温海水淡化系统，其特征在于上述淡水储罐（5）与浓海水储罐（6）为融合式结构，所述换热结构即为设于淡水储罐（5）与浓海水储罐（6）之间的通过自然对流方式换热的高效导热材料界面（25）。

3.根据权利要求1所述的间歇式小温差热泵低温海水淡化系统，其特征在于上述淡水储罐（5）与浓海水储罐（6）为分体式结构，所述换热结构即为设于淡水储罐（5）与浓海水储罐（6）之间的通过强制对流方式实现换热的换热器。

4.根据权利要求1所述的间歇式小温差热泵低温海水淡化系统的海水淡化方法，其特征在于：包括以下过程：

一、抽真空过程：

关闭第一球形阀（15）、第八球形阀（22）和第九球形阀（23），打开其他球形阀；然后启动真空泵（7）待其绝对压力不低于7.4kPa，关闭第十球形阀（24）、第一球形阀（15）和第五球形阀（19）；

二、海水淡化过程：

关闭第二球形阀（16），关闭第二球形阀（16）、关闭第五球形阀（19）和淡水循环泵（13），打开第一球形阀（15），在内外压力差驱动下，自然海水吸入初始海水储罐（1）；然后关闭第一球形阀（15），初始海水储罐（1）中海水通过循环泵（14）进入工质蒸发器（1）冷侧，自然海水在工质蒸发器（1）中部分蒸发，并通过第三球形阀（17）进入气液分离器（3），得到的浓海水通过第七球形阀（21）进入浓海水储罐（6），得到的水蒸气通过第四球形阀（18）进入工质蒸发器（4）热侧，被冷凝后通过第六球形阀（20）进入淡水储罐（5）；

三、自然过冷海水预热过程：

开启第一球形阀（15），自然过冷海水在系统内外压差作用下，进入自然过冷海水储罐（1），关闭第一球形阀（15）；

关闭第四球形阀（18），打开第二球形阀（16），打开第五球形阀（19）和第六球形阀（20），启动鲜海水循环泵（14）和淡水循环泵（13），自然海水进入工质冷凝器（2）冷侧吸收热量后，又通过海水循环泵（14）进入初始海水储罐（1），海水温度不断提高；

淡水通过淡水循环泵（13）和第五球形阀（19）进入工质蒸发器（4）热侧释放热量，然后通过第六球形阀（20）进入淡水储罐（5），淡水储罐（5）中淡水温度不断下降；浓海水储罐（6）中的高温浓海水通过高导热界面（25）向淡水储罐（5）中淡水释放热量，温度不断下降；

四、热泵蒸发冷凝过程：

有机工质经过压缩机（12）升压升温后，再经过油分离器（10）进入工质冷凝器（2）热侧，加热自然海水促使其蒸发，同时自身被冷凝，进入工质储液罐（11），工质储液罐（11）出口的有机工质经过节流阀（9）后，温度降低，压力降低，然后再经过干燥器（8）后进入工质蒸发器（4）冷侧，吸收蒸汽冷凝潜热，有机工质被加热蒸发，从工质蒸发器（4）冷侧出来的气相有机工质再进入压缩机（12）升压后开始下轮热泵循环；

上述自然海水预热过程和饱和海水淡化过程间隔分时运行，海水淡化过程持续到初始海水储罐（1）中海水完全蒸发；自然海水预热过程持续到初始海水储罐（1）中海水接近温度饱和；上述热泵蒸发冷凝过程持续运行。