[发明专利]一种基于变温分馏发生的海水淡化系统

说明书

本发明涉及一种基于变温分馏发生的海水淡化系统，包括热泵单元、连接于所述热泵单元的海水分离单元、以及连接于所述热泵单元和/或所述海水分离单元的供能单元，所述热泵单元用于进行海水预热过程和溶液变温分馏发生过程，所述海水分离单元用于进行海水变温分馏发生过程，所述供能单元用于为所述海水预热过程、所述溶液变温分馏发生过程以及所述海水变温分馏发生过程提供热源，本发明通过海水及溶液的变温分馏发生过程的建立，可有效扩大热源利用温跨，提高海水及溶液分馏发生过程与热源的温度匹配性，提高热源利用率，并通过引入热泵单元，能够有效降低系统能耗。

技术领域

本发明涉及能源利用技术及海水淡化技术领域，特别是涉及一种基于变温分馏发生的海水淡化系统。

背景技术

海水淡化技术是人类社会所必须要掌握的技术。随着世界人口的快速增长，陆地淡水资源逐渐枯竭，部分地区甚至出现无水可用的情况。另一方面，对于部分沿海地区或海岛地区而言，淡水资源匮乏，无法满足人民日常需求。海水淡化技术可有效解决淡水短缺问题，是一种操作性较强且成熟度较高的技术方案。

海水淡化技术需要消耗大量能源。海水淡化装置通常通过蒸馏法分离海水，完成淡水制备过程。由于水的汽化潜热巨大，该方法需要消耗大量能源，致使海水淡化技术效率低下，运行费用高昂。常规海水淡化系统的热源利用率低。常规海水淡化系统中所进行的发生过程为定温发生过程，热源与待发生海水间温差大，温度匹配性差，导致热源中的高品位热能的浪费。其次，定温发生过程无法高效回收热源中的热能，致使热源利用率低。另外，海水淡化系统的回热问题亦制约至系统效率的提升。海水流入海水淡化装置前，其温度远低于汽化温度，如果直接进行蒸馏过程，则能耗增加。与此同时，海水淡化装置所排出的浓海水温度高于环境温度，如果直接排放至环境，则会造成能量的浪费和环境的污染。

发明内容

本发明的一目的是，提供一种基于变温分馏发生的海水淡化系统，该系统基于变温分馏发生过程，提高了海水和溶液分馏发生过程与热源的温度匹配性，提升了海水淡化系统的能源利用率；同时利用吸收式热泵技术，将水蒸气冷凝为淡水过程中释放的较低品位热能进行回收，并提供较高品位的热能用于海水的预热过程，解决了传统海水淡化系统能耗大的问题。

一种基于变温分馏发生的海水淡化系统，包括热泵单元、连接于所述热泵单元的海水分离单元、以及连接于所述热泵单元和/或所述海水分离单元的供能单元，所述热泵单元用于进行海水预热过程和溶液变温分馏发生过程，所述海水分离单元用于进行海水变温分馏发生过程，所述供能单元用于为所述海水预热过程、所述溶液变温分馏发生过程以及所述海水变温分馏发生过程提供热源，其中，

所述基于变温分馏发生的海水淡化系统具有供热源进入的热源侧和供海水进入的海水侧，其中载热介质由所述热源侧进入所述供能单元中，以串联或并联的形式自下而上地流入所述热泵单元和所述海水分离单元中；其中溶液自上而下地流入所述热泵单元中，与自下而上流动的所述载热介质进行逆流式换热过程，实现所述溶液变温分馏发生过程；其中海水由所述海水侧进入所述供能单元中进行所述海水预热过程后，自上而下地流入所述海水分离单元中，与自下而上流动的所述载热介质进行逆流式换热过程，实现所述海水变温分馏发生过程。

在本发明的一实施例中，所述热泵单元包括溶液变温分馏发生器、冷凝器、工质节流阀、蒸发/冷凝器、溶液节流阀、溶液热交换器、溶液泵以及吸收器，其中，

溶液自上而下地流入所述溶液变温分馏发生器中进行溶液变温分馏发生过程，完成溶液变温分馏发生过程的溶液分离为制冷剂和吸收剂，分别从所述溶液变温分馏发生器的上部和下部流出；所述制冷剂依次流经所述冷凝器、所述工质节流阀以及所述蒸发/冷凝器，依次进行冷凝过程、节流过程和蒸发过程，随后流入所述吸收器进行吸收过程；所述吸收剂依次流经所述溶液热交换器和所述溶液节流阀，依次进行换热过程和节流过程，随后流入所述吸收器中进行吸收过程；所述吸收剂在所述吸收器中吸收所述制冷剂，形成所述溶液；所述溶液依次流经所述溶液泵和所述溶液热交换器，依次进行增压过程和换热过程，随后流入所述变温分馏发生器；至此所述热泵单元完成一个完整的工作循环。