基于NH3-CO2复叠式制冷的海水淡化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于NH3‑CO2复叠式制冷的海水淡化系统，本系统的海水进水阀经海水泵连接水合物反应釜的底部，水合物反应釜与水合物储槽之间通过压力调节阀连接，水合物储槽底部设有淡水出口，本系统还包括复叠式制冷单元、换热盘管、流量调节计、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一干燥器和流量计，换热盘管设于水合物储槽内，复叠式制冷单元的高温级输入端和输出端别连接换热盘管两端，复叠式制冷单元的低温级输出端经流量调节计和第一阀门连接水合物反应釜的底部，水合物储槽顶部经第二阀门、第一干燥器、第三阀门、流量计、第四阀门连接复叠式制冷单元的低温级输入端。本系统实现海水淡化的目的，且结构简单，环保无污染。

Seawater desalination system based on NH3-CO2 cascade refrigeration

The invention discloses a seawater desalination system based on NH3 CO2 cascade refrigeration. The seawater inlet valve of the system is connected with the bottom of the hydrate reaction kettle through a seawater pump. The pressure regulating valve is connected between the hydrate reaction kettle and the hydrate storage tank. The bottom of the hydrate storage tank is provided with a fresh water outlet. The system also includes a cascade refrigeration unit, a heat exchange coil, a flow regulating meter and a first one. Valves, second valves, third valves, fourth valves, first dryers and flowmeters, heat exchange coils are arranged in hydrate storage tanks. The high-temperature stage input and output terminals of cascade refrigeration units are connected with each other. The low-temperature stage output terminals of cascade refrigeration units are connected with the bottom of hydrate reaction kettle through flow regulators and first valves. The top of hydrate storage tanks is connected with the bottom of hydrate reaction kettle through the second valve. The valve, the first dryer, the third valve, the flowmeter and the fourth valve are connected to the low temperature stage input end of the cascade refrigeration unit. The system realizes the purpose of seawater desalination, and has simple structure, environmental protection and pollution-free.

【技术实现步骤摘要】
基于NH3-CO2复叠式制冷的海水淡化系统
本专利技术涉及海水淡化
，尤其涉及一种基于NH3-CO2复叠式制冷的海水淡化系统。
技术介绍
水是生命的源泉和摇篮，但是全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。由于海水淡化技术还未成熟、普及，同时在地球上的淡水资源中，分布在南北两极地区的固体冰川及永冻土底冰是目前人类尚不能利用的，另外，在地下淡水资源中，由于地下淡水的分布非常分散，而且绝大部分埋藏很深，因此，只有很少一部分浅层水可供人类利用。目前人类较易利用的淡水资源仅占全球淡水资源的0.3%，仅占全球总储水量的十万分之七。近几十年来，用水量正以每年4～8%的速度持续增加，淡水供需矛盾日益突出。海水淡化技术简而言之就是除去海水中的盐分而得到可以直接饮用的淡水，传统的海水淡化技术包括多级闪蒸（MSF），其优点是工艺成熟，设备简单可靠，有利于大型化生产，但是工程投资高也是重要制约因素；多效蒸发（MEd）技术，其优点是能利用低品位热源，减小生产成本，但是蒸发温度制约了热效率；反渗透（RO）技术，其优点是能耗低，建设周期短，但是对海水的预处理要求十分严格；水合物淡化法是一种比较环保的海水淡化技术，具有能耗低、设备简单，水合剂价格低廉、来源广泛等诸多优点；用二氧化碳作为水合物既能节约能源又能间接减少二氧化碳的排放，减轻对环境的影响，虽说技术还不够成熟但是应用前景十分可观。中国专利文献CN102259944A公开了一种双作用气体水合物海水淡化的方法，该方法需要在生成水合物前对海水进行冷却，增加其过冷度，因此需要配备额外的冷却水装置，输入更多的能量，增加系统的能耗。专利
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于NH3-CO2复叠式制冷的海水淡化系统，本系统实现海水淡化的目的，其综合利用复叠式压缩的低温部分和高温部分实现二氧化碳水合物的制备和分解，降低能耗，且结构简单，环保无污染，系统运行安全性高、运行成本较低。为解决上述技术问题，本专利技术基于NH3-CO2复叠式制冷的海水淡化系统包括海水进水阀、海水泵、水合物反应釜和水合物储槽，所述海水进水阀经海水泵连接所述水合物反应釜的底部，所述水合物反应釜与水合物储槽之间通过压力调节阀连接，所述水合物储槽底部设有淡水出口，本系统还包括复叠式制冷单元、换热盘管、流量调节计、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一干燥器和流量计，所述换热盘管设于所述水合物储槽内，所述复叠式制冷单元的高温级输入端和输出端分别连接所述换热盘管两端，所述复叠式制冷单元的低温级输出端依次经所述流量调节计和第一阀门连接所述水合物反应釜的底部，所述水合物储槽顶部依次经所述第二阀门、第一干燥器、第三阀门、流量计、第四阀门连接所述复叠式制冷单元的低温级输入端。进一步，所述复叠式制冷单元包括NH3压缩机、CO2压缩机、冷凝蒸发器、回热器、第一膨胀阀、第二膨胀阀和第二干燥器，所述冷凝蒸发器的蒸发器输出端连接所述NH3压缩机输入端，所述冷凝蒸发器的蒸发器输入端连接所述第一膨胀阀输出端，所述NH3压缩机输出端和第一膨胀阀输入端构成所述复叠式制冷单元的高温级输出端和输入端，所述CO2压缩机输出端连接所述冷凝蒸发器的冷凝器输入端，所述冷凝蒸发器的冷凝器输出端连接所述回热器的热管输入端，所述回热器的热管输出端连接所述第二膨胀阀输入端，所述回热器的冷管输出端经所述第二干燥器连接所述CO2压缩机输入端，所述回热器的冷管输入端和所述第二膨胀阀输出端构成所述复叠式制冷单元的低温级输入端和输出端。进一步，所述复叠式制冷单元还包括冷却器，所述冷却器输入端连接所述NH3压缩机输出端，所述冷却器输出端和第一膨胀阀输入端构成所述复叠式制冷单元的高温级输出端和输入端。进一步，本系统还包括浮球液位计，所述浮球液位计设于所述水合物反应釜侧壁用于检测所述水合物反应釜内水合物液位，所述海水泵根据所述浮球液位计检测信号控制启停。进一步，所述换热盘管呈螺旋形设于所述水合物储槽内进一步，所述换热盘管为多根并且并联连接。进一步，本系统还包括过滤器，所述过滤器设于所述海水进水阀输入端，用于滤除海水中固体杂质。由于本专利技术基于NH3-CO2复叠式制冷的海水淡化系统采用了上述技术方案，即本系统包括海水进水阀、海水泵、水合物反应釜和水合物储槽，海水进水阀经海水泵连接水合物反应釜的底部，水合物反应釜与水合物储槽之间通过压力调节阀连接，水合物储槽底部设有淡水出口，本系统还包括复叠式制冷单元、换热盘管、流量调节计、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一干燥器和流量计，换热盘管设于水合物储槽内，复叠式制冷单元的高温级输入端和输出端分别连接换热盘管两端，复叠式制冷单元的低温级输出端依次经流量调节计和第一阀门连接水合物反应釜的底部，水合物储槽顶部依次经第二阀门、第一干燥器、第三阀门、流量计、第四阀门连接复叠式制冷单元的低温级输入端。本系统实现海水淡化的目的，其综合利用复叠式压缩的低温部分和高温部分实现二氧化碳水合物的制备和分解，降低能耗，且结构简单，环保无污染，系统运行安全性高、运行成本较低。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：图1为本专利技术基于NH3-CO2复叠式制冷的海水淡化系统示意图；图2为本系统中复叠式制冷单元增加冷却器的结构示意图。具体实施方式实施例如图1所示，本专利技术基于NH3-CO2复叠式制冷的海水淡化系统包括海水进水阀1、海水泵2、水合物反应釜3和水合物储槽4，所述海水进水阀1经海水泵2连接所述水合物反应釜3的底部，所述水合物反应釜3与水合物储槽4之间通过压力调节阀31连接，所述水合物储槽4底部设有淡水出口41，本系统还包括复叠式制冷单元5、换热盘管6、流量调节计7、第一阀门32、第二阀门42、第三阀门43、第四阀门44、第一干燥器45和流量计46，所述换热盘管6设于所述水合物储槽4内，所述复叠式制冷单元5的高温级输入端和输出端分别连接所述换热盘管6两端，所述复叠式制冷单元5的低温级输出端依次经所述流量调节计7和第一阀门32连接所述水合物反应釜3的底部，所述水合物储槽4顶部依次经所述第二阀门42、第一干燥器45、第三阀门43、流量计46、第四阀门44连接所述复叠式制冷单元5的低温级输入端。优选的，所述复叠式制冷单元5包括NH3压缩机51、CO2压缩机52、冷凝蒸发器54、回热器55、第一膨胀阀56、第二膨胀阀57和第二干燥器58，所述冷凝蒸发器54的蒸发器输出端连接所述NH3压缩机51输入端，所述冷凝蒸发器54的蒸发器输入端连接所述第一膨胀阀56输出端，所述NH3压缩机51输出端和第一膨胀阀56输入端构成所述复叠式制冷单元5的高温级输出端和输入端，所述CO2压缩机52输出端连接所述冷凝蒸发器54的冷凝器输入端，所述冷凝蒸发器54的冷凝器输出端连接所述回热器55的热管输入端，所述回热器55的热管输出端连接所述第二膨胀阀57输入端，所述回热器55的冷管输出端经所述第二干燥器58连接所述CO2压缩机52输入端，所述回热器55的冷管输入端和所述第二膨胀阀57输出端构成所述复叠式制冷单元5的低温级输入端和输出端。优选的，如图2所示，所述复叠式制冷单元5还包括冷却器53，所述冷却器53输入端连接所述NH3压缩机51输出端，所述冷却器53输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NH3‑CO2复叠式制冷的海水淡化系统，包括海水进水阀、海水泵、水合物反应釜和水合物储槽，所述海水进水阀经海水泵连接所述水合物反应釜的底部，所述水合物反应釜与水合物储槽之间通过压力调节阀连接，所述水合物储槽底部设有淡水出口，其特征在于：本系统还包括复叠式制冷单元、换热盘管、流量调节计、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一干燥器和流量计，所述换热盘管设于所述水合物储槽内，所述复叠式制冷单元的高温级输入端和输出端分别连接所述换热盘管两端，所述复叠式制冷单元的低温级输出端依次经所述流量调节计和第一阀门连接所述水合物反应釜的底部，所述水合物储槽顶部依次经所述第二阀门、第一干燥器、第三阀门、流量计、第四阀门连接所述复叠式制冷单元的低温级输入端。

【技术特征摘要】
1.一种基于NH3-CO2复叠式制冷的海水淡化系统，包括海水进水阀、海水泵、水合物反应釜和水合物储槽，所述海水进水阀经海水泵连接所述水合物反应釜的底部，所述水合物反应釜与水合物储槽之间通过压力调节阀连接，所述水合物储槽底部设有淡水出口，其特征在于：本系统还包括复叠式制冷单元、换热盘管、流量调节计、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一干燥器和流量计，所述换热盘管设于所述水合物储槽内，所述复叠式制冷单元的高温级输入端和输出端分别连接所述换热盘管两端，所述复叠式制冷单元的低温级输出端依次经所述流量调节计和第一阀门连接所述水合物反应釜的底部，所述水合物储槽顶部依次经所述第二阀门、第一干燥器、第三阀门、流量计、第四阀门连接所述复叠式制冷单元的低温级输入端。2.根据权利要求1所述的基于NH3-CO2复叠式制冷的海水淡化系统，其特征在于：所述复叠式制冷单元包括NH3压缩机、CO2压缩机、冷凝蒸发器、回热器、第一膨胀阀、第二膨胀阀和第二干燥器，所述冷凝蒸发器的蒸发器输出端连接所述NH3压缩机输入端，所述冷凝蒸发器的蒸发器输入端连接所述第一膨胀阀输出端，所述NH3压缩机输出端和第一膨胀阀输入端构成所述复叠式制冷单元的高温级输出端和输入端，所述CO2压缩机输出端连接所述冷凝蒸发器的冷凝器输入端，所述冷凝蒸发器的冷凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢应明，庄雅琪，杨亚彬，何峥梁，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31