[發明專利]熱量交換塔載冷劑溶液濃度控制調節方法與裝置

有效

• 申請號: 201010125958.5
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN101804301A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 王高元
• 申請（專利權）人: 王高元
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及一種能量獲取方式中載冷劑的調節方法，尤其是對載體(載冷劑)溶液 濃度控制與調節的方法與裝置。

背景技術

在尋求低碳經濟的今天，對建筑物中使用的冷熱空調和熱水體系，常規的多為水 和地源熱泵技術，采用中國專利ZL200720025071新型能源塔即采用低融點載冷劑溶液 吸取空氣中能量的熱量交換塔提供了一種空氣和載冷劑進行熱交換，提取空氣中低品 位熱量的方法，用于解決地質和周邊水環境的限制，換熱效率高，節能環保，機組荷 載低，能耗小，不受區域限制。但該能源塔系統屬于開式塔，在春夏秋三季使用在運 行過程中沒有問題，但冬季運行時需要使用低融點載冷劑溶液和空氣接觸，當環境濕 度大時，容易吸收高濕空氣中的水分而稀釋，導致溶液濃度(在冬季工作時溶液濃度 需要有一定的鹽份含量、如采用乙二醇、氯化鎂、工業鹽、氯化鈣或氯化鈉作為載冷 劑溶質，一般要求溶液的濃度在14％以上)減小，冰點上升，如導致結冰則會使系統不 能穩定工作。此外，現有的熱量交換塔還存在當漂淋和雨水侵入，漂淋時也會損失載 冷劑溶質，雨水侵入吸收高濕空氣中的水分是大量的，也會導致溶液變稀和溶液的增 加，導致載冷劑濃度降低且量大溢出，導致乙二醇、氯化鎂、氯化鈣或氯化鈉的流失， 導致成本的增高和或復雜的添加系統，如當濃度降低后通常的做法是定期手動或通過 計量泵定時定量添加載冷劑溶質、堿性溶劑和緩釋劑等。另還造成環境污染。以維持 載冷劑濃度(保證冰點)，以達到可靠運行的目的，如中國專利2008202225189.4能 源塔自動加藥裝置并已經在應用，但這種方案增加了帶來了載冷劑溶質的消耗，造成 了環境污染，大大提高了運營成本，而且能源塔自動加藥裝置本身的投入亦不低。由 于未能有經濟合適的除去載冷劑溶質的水分技術，因此能源塔熱泵技術的發展和推廣 碰到了一個瓶頸。雖然海水淡化可采用多效蒸發，適用高鹽水處理，但多效蒸發需要 高頻熱源和強耐腐蝕設備，投資巨大，運行、能耗極高。另有反滲透膜(RO)技術分為 海水淡化膜(~60mpa)、苦咸水膜及純水膜(~10mpa))，投資的成本低，但只適用低含 鹽度，產水率低。且運行期短，膜污染嚴重、更換頻繁。仍難以用于本發明的載冷劑 溶液。

發明內容

本發明的目的是，提供一種能源塔載冷劑溶液濃度控制調節方法與裝置，去除載 冷劑中水分，濃縮載冷劑溶液，保證能源塔載冷劑在冬季的正常使用，解決現有的能 源塔熱泵系統能源塔載冷劑濃度在冬季使用時因吸收高濕空氣中的水分，尤其是雨雪 天稀釋后導致載冷劑濃度降低且有相當溢出，導致載冷劑溶液凝固點下降使機組無法 運行，也導致氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、乙二醇或丙三醇等的流失的問題、增加成本 及造成環境污染的問題(冬季使用狀態)。

本發明是這樣實現的：熱量交換塔載冷劑溶液濃度控制調節方法，吸濕后的熱量交 換塔載冷劑溶液采用中空纖維疏水膜構成的膜蒸餾器低溫蒸餾處理，通過膜蒸餾濃縮： 濃溶液在中空纖維疏水膜的熱側溫度37-85℃，尤其是40-60℃，蒸餾凝結后的水在中 空纖維疏水膜的另一側即冷側排出。溶液和水均采用泵作為輸送動力，也可以采用液 位壓力差送液。

載冷劑熱交換塔載冷劑溶液尤其是經第一換熱器加熱后，溶液進入膜蒸餾器的熱 側，溶液出口直接回流至載冷劑熱交換塔、或回流至第一換熱器，經不斷濃縮后再回 流至載冷劑熱交換塔；采用平面或列管式結構的膜蒸餾器的冷側凝結水流出，冷側凝 結水經過第二換熱器，第二換熱器串聯在載冷劑熱交換塔與第一換熱器連接的管道上， 經第二換熱器后排出或再串入膜蒸餾器的冷側循環。

尤其是至少熱側液體處于流動狀態，其中熱側流速：0.3±0.2m/s；熱側濃縮后高 鹽水濃度增高很多。

典型的溶液條件熱側濃溶液：NaCl或CaCl2，冷測液體：水，熱側溫度：50℃， 冷測溫度：1-38℃。

溶液側采用適當加壓包括液位提升的方法加壓、或控制流動速度，而水側的采取降 低液位或抽一點真空的方式，