[实用新型]横管降膜结冰切换融冰冰源热泵驱动脱盐装置

说明书

横管降膜结冰切换融冰冰源热泵驱动脱盐装置：由冰源热泵蒸发器提供防冻剂闭环冷量，驱动多组横管降膜结冰取热器，以并联提取开环盐水流动的降膜结冰潜热，实现冰层与盐水的多效冷冻分离，以及夏季提供冰蓄冷空调；由其冷凝器提供闭环热量，其中少量切换提供各组取热器冰层内表面融冰潜热，迫使其余冰层依自重跌落、碎冰、丝网分离以及离心分离，而大部分则驱动供热循环，同步实现盐水浓缩。由太阳能高效补热0℃化冰提供连续热源。

技术领域

本发明涉及一种横管降膜结冰切换融冰冰源热泵驱动脱盐装置，由冰源热泵实现多效盐水浓缩/海水淡化/污水处理的同时，冬季还可制热、夏季还可提供冰蓄冷，此外还可作为各种污水热泵的中间取热器。

背景技术

水源热泵取热效果十分理想，但水资源的利用受到水环境保护的严格限制；而地源热泵则由于通过地埋管间接取热，而增大了热泵循环温差，因此节能效果并不理想，而且地埋管投资高昂。

然而，水的凝固潜热为335kJ/kg，因此每公斤淡水结冰时所释放的凝固潜热与每公斤淡温降80℃所释放的显热值相当，因此一般从5℃温降的水源中提取显热的水源热泵对于水源流量的需求，就会是冰源热泵的16倍，从而使得冰源热泵的用水量降低到1/16，对于水资源的依赖程度也大幅降低，从而有效打破水资源对热泵热源的局限性，具有极高商用价值。

1、低温乙二醇溶液的结冰取热：现有冰源热泵本质上只是电机驱动机械除冰装置、电机驱动机械排冰装置与乙二醇热泵机组的累加集成，一方面由乙二醇热泵机组的蒸发器提供低温乙二醇溶液循环，用以在并联的垂直管排内多流程流过，以提取垂直管排外壁流道中流过淡水的结冰潜热。

2、减速电机驱动冰刀连续除冰：由一台减速电机带动多把垂直、共轴、转轮式冰刀分别在各自流道中旋转，以实现连续刮除和破碎垂直管排外壁面所形成的冰层，而刮除下来的冰块又必须被流道中的足够水流量及时冲走，唯有如此才能实现低温乙二醇溶液连续提取结冰潜热；另一方面则由乙二醇热泵机组的冷凝器驱动供热循环，而供热循环的热量又须提取相当部分用于加热低温乙二醇溶液至融冰所需温度以上，用于垂直管排外壁的融冰，而融冰热量的一部分又被流道中的足够水流量无效带走。

3、为了确保取热器中所产生的冰块能被及时带出，还需在取热器之外单独设置机械排冰装置，由一台减速电机带动多把垂直、共轴、转轮式拨冰板分别在迂回流道中旋转，以实现连续拨动和继续破碎取热器所排出的冰层，而拨动和破碎的冰块也必须被流道中的足够水流量及时冲走，唯有如此才能实现连续排冰。

4、因此，现有冰源热泵非常的低效而且昂贵，其技术、经济缺陷分别是：

(1)结冰取热器的机械除冰装置的投资成本与运行成本较大；

(2)取热流道中的循环水流量较大，使得取热循环泵的投资成本与运行成本较大；

(3)取热流道中较大的水流量不仅消耗垂直管排的结冰冷量，而且消耗垂直管排的融冰热量，从而使得冰源热泵的制热能效比大幅降低；

(4)取热流道中单位循环水流量所能输送的冰块质量非常有限；

(5)机械排冰装置的旋转拨冰板及其排冰泵的投资成本及运行成本较大。

因此现有冰源热泵必须由机械辅助与水力辅助才能完成其工作过程，而无论机械辅助或水力辅助，都需要较大投资成本与运行成本；从而限制了这种冰源热泵的技术普及与大规模供热。

5、冷冻法海水淡化的优点：

(1)由于水的化学活跃度拐点为60℃，因此采用0℃结冰、分离、浓缩的冷冻法海水淡化，就可有效处理高腐蚀性溶液或热敏性物料；

(2)工艺在开放装置中实施，从而避免抽真空等一系列复杂工艺控制过程；

(3)由于水的结冰潜热只是其汽化潜热的1/7，从而使得冷冻法中乙二醇热泵机组的投资，相比蒸馏法中热泵机组的投资降低一半以上。