船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统技术方案

本公开提出了船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，包括：氨水吸收式制冷系统、膜蒸馏海水淡化系统及低温水辅助冷凝系统；所述氨水吸收式制冷系统利用发动机的烟气余热对冷媒介质进行制冷；所述膜蒸馏海水淡化系统利用发动机缸套水余热进行海水淡化，获得淡水；所述低温水辅助冷凝系统连接在氨水吸收式制冷系统、膜蒸馏海水淡化系统之间。本公开利用发动机低温缸套水余热加热膜蒸馏海水淡化系统中的料液，从而达到利用发动机排气和缸套水余热实现制取冰和冷水及海水淡化的目的，并通过增设冷媒端低温水辅助膜蒸馏冷凝循环系统提高膜蒸馏效率。

Marine Waste Heat Driven Ammonia Absorption Refrigeration Coupled Membrane Distillation Seawater Desalination System

The present disclosure proposes a combined supply system of marine waste heat driven ammonia absorption refrigeration coupled with membrane distillation desalination, including ammonia water absorption refrigeration system, membrane distillation desalination system and cryogenic water assisted condensation system. Membrane distillation seawater desalination system utilizes the waste heat of engine cylinder liner water to desalinate seawater to obtain fresh water. The cryogenic water assisted condensation system is connected between the ammonia water absorption refrigeration system and the membrane distillation seawater desalination system. The present disclosure utilizes the waste heat of engine cryogenic cylinder liner water to heat the material liquid in the membrane distillation desalination system, so as to achieve the purpose of making ice and cold water and desalination by using the waste heat of engine exhaust and cylinder liner water, and to improve the membrane distillation efficiency by adding a cryogenic water-assisted membrane distillation condensation cycle system at the refrigerant end.

【技术实现步骤摘要】
船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统
本公开涉及吸收式制冷及海水淡化
，特别是涉及船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统。
技术介绍
作为海洋经济的重要部分之一，远洋渔业具有重要的经济、资源和环境意义。随着近海渔业资源的日益减少，远洋渔业资源的开发利用越来越受到关注。而远洋渔业目前面临的两个主要问题是鱼类的保鲜以及淡水资源。目前中小型渔船中一般没有制冰设备，如果直接携带大量的冰其经济效益会下降且制冷效果不好。而淡水是人类生存和发展的基本物质，渔船出海打渔必须携带或储备一定量的淡水。由于远洋渔船是在海洋中打渔的，因此，可以考虑通过海水淡化即时制取淡水。专利技术人在研究中发现，远洋渔船通常是以柴油机为动力的，发动机排气的温度范围是300-600℃。如果直接将发动机尾气排放到大气中，会造成大量高温余热的浪费和环境污染。发动机缸套水温度一般在80-120℃，其低温余热也可回收利用。因此，如何利用发动机排气及发动机缸套水低温余热进行制冷及海水淡化时本公开所要解决的技术问题。
技术实现思路
本说明书实施方式的目的是提供船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，利用发动机排气及发动机缸套水低温余热以达到满足渔船的制冷和淡水需求和实现渔船发动机余热回收利用的目的。本说明书实施方式提供船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，通过以下技术方案实现：包括：氨水吸收式制冷系统、膜蒸馏海水淡化系统及低温水辅助冷凝系统；所述氨水吸收式制冷系统利用发动机的烟气余热对冷媒介质进行制冷；所述膜蒸馏海水淡化系统利用发动机缸套水余热进行海水淡化，获得淡水；所述低温水辅助冷凝系统连接在氨水吸收式制冷系统、膜蒸馏海水淡化系统之间，膜蒸馏海水淡化系统中，海水吸收膜蒸馏水蒸气冷凝潜热后的温度低于某一设定温度时，所述低温水辅助冷凝系统利用氨水吸收式制冷系统中排出的低温水辅助膜蒸馏海水淡化系统进行水蒸气的冷凝。本说明书实施方式提供船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统的方法，通过以下技术方案实现：包括：海水经过滤后分两路，分别用于氨水吸收式制冷及膜蒸馏海水淡化；发动机的高温烟气余热加热氨水溶液，部分溶液蒸发，得到含氨量较高的蒸气，排出的氨蒸气被冷凝成液态，冷凝时放出的热量被冷却水带走，液氨进一步冷却，继续放出热量，然后液氨节流后吸收载冷剂的热量蒸发成为氨蒸气，载冷剂携带冷量进行制冷；发动机的缸套水余热加热海水，采用膜蒸馏将海水气化，气化的水蒸气进行冷凝，形成液态水。与现有技术相比，本公开的有益效果是：本公开利用高温烟气余热驱动氨水吸收式制冷系统，利用发动机低温缸套水余热加热膜蒸馏海水淡化系统中的料液，从而达到利用发动机排气和缸套水余热实现制取冰和冷水及海水淡化的目的，并通过增设冷媒端低温水辅助膜蒸馏冷凝循环系统提高膜蒸馏效率。另外，利用海水分别来吸收膜蒸馏过程中的冷凝潜热和氨水吸收式制冷过程中的冷却热，可提高膜蒸馏过程中的换热效率、减小换热器面积。该系统及以此为基础的改进系统可以应用于中小型远洋渔业的渔船。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为本公开实施例子的船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统示意图；其中，1为发动机，2为缸套水余热换热器，3为温度传感器，4为膜组件，5为精馏段，6为提馏段，7为发生器，8为节流阀b，9为吸收器，10为冷凝器，11为过冷器，12为节流阀a，13为蒸发器，14为阀门a，15为制冰机，16为阀门b，17为蓄冷槽，18为电磁阀b，19为溶液泵d，20为溶液泵b，21为低温水箱，22为阀门c，23为溶液泵a，24为溶液热交换器，25为海水泵，26为过滤器，27为膜蒸馏箱，28为液位传感器，29为净水桶，30为电磁阀a，31为冷凝管，32为辅助冷凝管，33为冷凝箱，34为真空泵，35为溶液泵c，36为料液桶。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。目前热能驱动的制冷技术主要有吸收式制冷、喷射式制冷、吸附式制冷、热电制冷(半导体制冷)等。其中吸收式制冷由于具有制冷效率高、可靠性好等优点而得到广泛应用。在吸收式制冷中常用的工质对有溴化锂—水和氨—水两种，溴化锂吸收式制冷系统由于制冷温度较高，主要用于空调领域，而氨吸收式制冷系统具有较宽的制冷温度范围，同时可制得零度以下的冷量。在渔船上同时需要冰来储存鱼类以及低温介质来进行保鲜，因此，氨吸收式制冷系统可以满足渔船的冷量需求。海水淡化技术主要包括蒸馏法、膜法、电渗析和冷冻法等。反渗透(RO)是膜法中应用最多的技术，但是其需要在高压条件下运行，需要消耗的能量多，对水质和膜材料等要求高，且需要定期清洗更换。作为一种利用热能驱动的海水淡化技术，膜蒸馏是采用疏水微孔膜为分隔介质，以膜两侧蒸汽压力差为传热传质驱动力的分离过程。膜蒸馏两侧需要的热源温度较低，无需加热至水的沸点，只要维持膜两侧适当的温差即可进行，可有效利用太阳能、地热等可再生能源和工业低温余热，并且具有截留率高，操作简单等特点。因此，可利用渔船柴油机的低温缸套水余热来驱动膜蒸馏系统淡化海水制取淡水。为了充分利用冷凝潜热以及避免温差极化，可采用膜蒸馏技术中的真空式膜蒸馏来进行海水淡化。因此，为了梯级利用发动机排气和缸套水的余热，满足远洋渔船的制冷和淡水需求，可利用发动机的高温烟气和缸套水余热分别驱动氨吸收式制冷系统和真空膜蒸馏海水淡化系统，来制取渔船所需的冷量和淡水。为了减少发动机排气和缸套水余热浪费，有效回收利用发动机排气和缸套水的余热，可以将渔船余热利用和制冷技术与海水淡化技术相结合，制出冷量和淡水，满足远洋渔船的制冷和淡水需求。实施例子一该实施例公开了船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，包括氨水吸收式制冷系统、膜蒸馏海水淡化系统及低温水辅助冷凝循环系统。氨水吸收式制冷系统利用发动机的烟气余热进行制冷；膜蒸馏海水淡化系统利用发动机缸套水余热进行海水淡化，获得淡水；低温水辅助冷凝系统连接在氨水吸收式制冷系统、膜蒸馏海水淡化系统之间，海水吸收膜蒸馏水蒸气冷凝潜热后的温度低于某一设定温度时，所述低温水辅助冷凝系统利用氨水吸收式制冷系统中排出的低温水辅助膜蒸馏海水淡化系统进行水蒸气的冷凝。发动机余热分为两部分利用，其烟气进入氨水吸收式制冷系统，发动机缸套水进入膜蒸馏海水淡化系统。冷却水为海水，海水经过过滤器进行冷却，分为两条管路，第一条管路进入氨水吸收式制冷系统的冷却水入口，第二条管路进入膜蒸馏海水淡化系统。在一实施例子中，参见附图1所示，氨水吸收式制冷系统包括精馏塔(分为发生器7、提馏段6、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，其特征是，包括：氨水吸收式制冷系统、膜蒸馏海水淡化系统及低温水辅助冷凝系统；所述氨水吸收式制冷系统利用发动机的烟气余热对冷媒介质进行制冷；所述膜蒸馏海水淡化系统利用发动机缸套水余热进行海水淡化，获得淡水；所述低温水辅助冷凝系统连接在氨水吸收式制冷系统、膜蒸馏海水淡化系统之间，在膜蒸馏海水淡化系统中，海水吸收膜蒸馏水蒸气冷凝潜热后的温度低于某一设定温度时，所述低温水辅助冷凝系统利用氨水吸收式制冷系统中排出的低温水辅助膜蒸馏海水淡化系统进行水蒸气的冷凝。

【技术特征摘要】
1.船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，其特征是，包括：氨水吸收式制冷系统、膜蒸馏海水淡化系统及低温水辅助冷凝系统；所述氨水吸收式制冷系统利用发动机的烟气余热对冷媒介质进行制冷；所述膜蒸馏海水淡化系统利用发动机缸套水余热进行海水淡化，获得淡水；所述低温水辅助冷凝系统连接在氨水吸收式制冷系统、膜蒸馏海水淡化系统之间，在膜蒸馏海水淡化系统中，海水吸收膜蒸馏水蒸气冷凝潜热后的温度低于某一设定温度时，所述低温水辅助冷凝系统利用氨水吸收式制冷系统中排出的低温水辅助膜蒸馏海水淡化系统进行水蒸气的冷凝。2.如权利要求1所述的船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，其特征是，所述氨水吸收式制冷系统包括精馏塔、冷凝器、过冷器及蒸发器；所述发动机的高温烟气传输至精馏塔，加热其中的氨水溶液成氨蒸气，所述氨蒸气进入冷凝器中被冷凝成液态，冷凝时放出的热量被冷却水带走，所述液氨进入过冷器，继续放出热量后进入到蒸发器，液氨在蒸发器内吸收载冷剂的热量蒸发成为氨蒸气，载冷剂携带冷量进行制冷。3.如权利要求2所述的船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，其特征是，所述氨水吸收式制冷系统还包括吸收器，所述精馏塔底部流出的稀溶液，进入吸收器吸收过冷器出口的氨蒸气，形成氨水浓溶液，吸收过程中释放的热量由冷却水带走，所述吸收器冷却水出口与冷凝器冷却水入出口串联。4.如权利要求3所述的船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，其特征是，所述发生器底部流出的稀溶液，进入溶液热交换器释放热量后经过节流阀，然后进入吸收器。5.如权利要求1所述的船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，其特征是，所述氨水吸收式制冷系统蒸发器冷媒端设有制冰机、蓄冷槽和低温水箱，分别通过阀门a、阀门b和阀门c控制。6.如权利要求3所述的船用余热驱动氨吸收式制冷耦合膜蒸馏海水淡化的联供系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩吉田，葛艺，刘洋，游怀亮，朱晓璇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37