一种跨临界空调与平流式海水淡化联产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种跨临界空调与平流式海水淡化联产系统，包括具有制冷循环单元的跨临界空调以及平流式低温多效蒸馏装置，所述平流式低温多效蒸馏装置包括多效蒸馏单元、收集液态淡水的淡水汇集管路以及收集末端浓海水的浓废水外排管，所述制冷循环单元的气冷器沿制冷剂的流动方向分为至少两段，自第一效蒸馏单元开始各段气冷器依次接入对应效蒸馏单元内作为气冷模块；本发明专利技术将其分段后装入低温多效蒸馏装置的对应效蒸馏单元内作为气冷模块，提高了低温多效蒸馏装置对跨临界空调生成的排热的利用率和低温多效蒸馏装置的淡水产率，并且将跨临界空调的气冷器直接装入各效蒸馏单元内，使系统整体更紧凑，减小整体体积。

【技术实现步骤摘要】
一种跨临界空调与平流式海水淡化联产系统
本专利技术涉及海水淡化技术，特别涉及一种跨临界空调与平流式海水淡化联产系统。
技术介绍
近年来，我国家用空调在城市中日益普及。2001年至2013年，我国家用空调市场的产量以年均复合增长率17.29％的趋势递增，2013年我国家用空调产量为13057万台。在夏季当家用空调制冷时，其主要作用是使室内降温，空调系统的冷凝热直接排放到大气中，并未加以利用。制冷机组在空调工况下运行时向大气环境排放大量的冷凝热，通常冷凝热可达制冷量的1.15～1.3倍。大量的冷凝热直接排入大气，白白散失掉，造成较大的能源浪费，这些热量的散发又使周围环境温度升高，造成严重的环境热污染，所以，为了节约能源和保护环境，空调余热回收利用就显得很有必要。跨临界空调，即制冷剂采用二氧化碳、一氧化二氮等物质的空调，其核心是一类跨临界制冷循环。跨临界制冷循环的主要组件有回热器、压缩机、蒸发器、气冷器和膨胀装置。整个系统的工作原理是低温低压的工质经压缩机压缩变成高温高压的气体，高温高压的气体进入气冷器换热冷却，高温高压的工质冷却后进入回热器，与蒸发器出口的低温低压的工质换热，高温高压工质继续被降温，而低温低压的工质变为过热，降压后的高压工质经过电子膨胀阀等装置节流降压变成低温低压的两相制冷工质，进入蒸发器与空气进行换热，然后进入压缩机进行压缩，形成一个循环。工质在气冷器内的放热过程是一个具有大温度滑移的非相变放热过程，通常从100℃左右降低35℃，热量近似线性地释放。水是维系生命与健康的基本需求，地球虽然有71％的面积为水所覆盖，但是淡水资源却极其有限。目前全世界的淡水资源仅占其总水量的2.5％，其中70％以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有86％的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26％。目前，全世界有1/6的人口、约10亿多人缺水。专家估计，到2025年世界缺水人口将超过25亿。又由于地球上淡水的分布在地域、时间上的不均衡性，以及人类对水源的污染，使淡水可用量不仅受到限制，而且急剧减少。缺水问题已经是一个全世界共同面临的社会可持续发展的难题。在这种严峻的用水形式和现实条件下，海水淡化的提出与应用具有极大的现实意义。海水淡化是指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序，其实现技术主要有蒸馏法、反渗透法、电渗析法、冷冻法等。蒸馏法包括多效蒸馏法、多级闪蒸法、膜蒸馏法、太阳能蒸馏法等。蒸馏法的原理是使海水受热汽化、水蒸汽冷凝而得到淡水，它具有设备简单可靠、防污垢性能好、易于大型化、产水量以及可利用低品位热能等优点，但是该方法需要外部供给热能，而且水的气化潜热比较大，所以能耗较高。目前，蒸馏法技术成熟，其中的低温多效蒸馏海水淡化技术是一种很有发展前景的海水淡化技术，在世界范围内得到了较广泛的应用。申请号为201110398281.7的专利文献公开了一种低温多效海水淡化系统，它主要包括多组热管式多效蒸发器、蒸汽喷射器TVC、冷却器、气水释放装置、汽水分离器、水环真空泵、原水泵、淡泵、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸等。该专利技术的特点在于，所述多效蒸发器为多组，利用热管的传热性能，通过蒸汽喷射器TVC引射冷却器中的循环蒸汽及汽轮机低压缸排汽，使循环蒸汽及汽轮机低压缸排汽变为较高品质的蒸汽进入热管式蒸发器，从而提高了海水蒸发效率。同时，该专利技术又利用低品质的汽轮机低压缸排汽，提高了能源的利用率以及电厂的效率，通过热管加热产生的蒸汽作为以后几组蒸发器的热源，提高了蒸汽的利用率。由于该专利技术利用的是低品质的汽轮机低压缸排汽，所以它其实是一种较大型的工业性的海水淡化系统。申请号为201110174880.0的专利文献公开了一种工业余热低温多效海水淡化系统，它包括多效海水蒸发器、末效冷凝器、进料海水管、冷却水出水管、冷却水流经管、浓盐水流出管、凝结水输送管、产品水回流管、多个喷淋装置、多个浓盐水流经管、多个产品水流经管等。该专利技术将工业余热应用到低温多效海水淡化系统中，利用工业用户产生的高温余热作为能源，通过工业余热锅炉转换成工作蒸汽，利用此工作蒸汽进行低温多效海水淡化，首效蒸发器产生的产品水回流到工业余热锅炉，循环利用，从而降低了低温多效海水淡化系统的制水成本。同样，该专利技术也是一种较大型的工业性的海水淡化系统。目前中小型的低温多效海水淡化系统由于无法获取稳定的废热热源，大多耗用一次能源，制水成本很高，虽然也有研究者提出了采用空调热来淡化海水的装置，申请号为200610124010.1的专利文献公开了一种空调制冷和海水淡化一体化装置，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、引风机、排风机和喷淋系统，所述压缩机与冷凝器通过管道连接，排风机设置在冷凝器的一侧，冷凝器和蒸发器之间通过膨胀阀连接，引风机设置在与冷凝器相对的蒸发器的另一边，且冷凝器和蒸发器之间设置有与引风机相通的风道，蒸发器的一侧设置有进风口，所述喷淋系统设置在冷凝器与排风机之间。上述装置虽然利用了空调的废热来进行海水淡化，但是一般空调产生的废热温度较低，一般只有40～50℃，实际淡水产率低下，经济性极低，无法满足实际的供水应用。
技术实现思路
本专利技术公开了一种跨临界空调与平流式海水淡化联产系统，利用跨临界空调所产生的温度较高的废热进行低温多效蒸馏来生产淡水，提高了能源利用率，降低了淡化海水的成本，减少了环境热污染，并且淡水产率较高，具有良好的经济效益。一种跨临界空调与平流式海水淡化联产系统，包括具有制冷循环单元的跨临界空调以及平流式低温多效蒸馏装置，所述平流式低温多效蒸馏装置包括多效蒸馏单元、收集液态淡水的淡水汇集管路以及收集末端浓海水的浓废水外排管，所述制冷循环单元的气冷器沿制冷剂的流动方向分为至少两段，自第一效蒸馏单元开始各段气冷器依次接入对应效蒸馏单元内作为气冷模块。本专利技术中，利用跨临界空调的气冷器沿着制冷剂的流动方向，温度逐步降低并释放大量热量的特点，将其分段后装入低温多效蒸馏装置的对应效蒸馏单元内作为气冷模块，其中对应效是指：对应温度依次降低，即各段气冷器沿着制冷剂的流动方向温度依次降低对应低温多效蒸馏装置随效数增加温度依次降低，逐级对应安装，上述设置提高了低温多效蒸馏装置对跨临界空调生成的排热的利用率；并且将跨临界空调的气冷器装入各效蒸馏单元，从而使系统整体更紧凑，减小整体体积。在平流进料方式下，将物料海水平行泵入所有效组即可，不需设置额外的效间泵对物料水反复输送，因此，平流进料的系统泵功消耗一般低于逆流进料和顺流进料，而且系统控制和运行操作也较为简单。除了第一效蒸馏单元完全利用外接的热量进行蒸馏，其余效都设有通入上一效淡水蒸汽来蒸馏海水的蒸馏模块，优选的，各段气冷器布置在所在效蒸馏单元的蒸馏模块的上方。优选的，所述平流式低温多效蒸馏装置还包括冷凝最后一效蒸馏单元产出的淡水蒸汽的淡水冷凝器和预热待淡化海水的海水预热器，每一效蒸馏单元都设有预热海水进口，每一效蒸馏单元的浓海水出水口连接至浓废水外排管，最后一效蒸馏单元产出的淡水蒸汽的温度不高于20℃；所述淡水冷凝器包括淡水蒸汽通道和冷凝水通道，所述冷凝水通道的两端连通第一海水进管和海水排水管；所述海水预热器包括连接淡水汇集管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跨临界空调与平流式海水淡化联产系统，其特征在于，包括具有制冷循环单元的跨临界空调以及平流式低温多效蒸馏装置，所述平流式低温多效蒸馏装置包括多效蒸馏单元、收集液态淡水的淡水汇集管路以及收集末端浓海水的浓废水外排管，所述制冷循环单元的气冷器沿制冷剂的流动方向分为至少两段，自第一效蒸馏单元开始各段气冷器依次接入对应效蒸馏单元内作为气冷模块。

【技术特征摘要】
1.一种跨临界空调与平流式海水淡化联产系统，其特征在于，包括具有制冷循环单元的跨临界空调以及平流式低温多效蒸馏装置，所述平流式低温多效蒸馏装置包括多效蒸馏单元、收集液态淡水的淡水汇集管路以及收集末端浓海水的浓废水外排管，所述制冷循环单元的气冷器沿制冷剂的流动方向分为至少两段，自第一效蒸馏单元开始各段气冷器依次接入对应效蒸馏单元内作为气冷模块；所述平流式低温多效蒸馏装置还包括冷凝最后一效蒸馏单元产出的淡水蒸汽的淡水冷凝器和预热待淡化海水的海水预热器，每一效蒸馏单元都设有预热海水进口，每一效蒸馏单元的浓海水出水口连接至浓废水外排管，最后一效蒸馏单元产出的淡水蒸汽的温度不高于20℃；所述淡水冷凝器包括淡水蒸汽通道和冷凝水通道，所述冷凝水通道的两端连通第一海水进管和海水排水管；所述海水预热器包括连接淡水汇集管路的淡水通道、连接浓废水外排管的浓海水通道以及海水通道，所述海水通道的两端连通第二海水进管和预热海水出水管，所述预热海水出水管接入多效蒸馏单元的预热海水进口，通入第二海水进管的海水温度高于通入第一海水进管的海水温度。2.如权利要求1所述的跨临界空调与平流式海水淡化联产系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：何一坚，李荣，陈凯，毛佳文，沈佳慧，徐喆，朱学海，陈光明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33