[發明專利]船用冷熱聯產海水淡化的方法和設備

有效

• 申請號: 201110152045.7
• 申請日: 2011-06-08
• 公開（公告）號: CN102320674A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 陳志強;何宏舟;蔡佳瑩
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: C02F1/16
• 分類號: C02F1/16;C02F1/22;C02F103/08
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌

技術領域

本發明屬于海水淡化技術領域，特別是涉及一種船用冷熱聯產（冷凍法與蒸餾法相耦合）海水淡化的方法和設備。

背景技術

眾所周知，各類工程船舶和捕撈漁船均需裝備海水淡化設備，以滿足船用動力設備運行和船員及旅客生活需要。研究船用海水淡化技術，形成自有知識產權，對于提升造船行業技術競爭力、對推動造船業、海上交通運輸業和海洋漁業生產的又好又快發展，促進海島資源的開發利用等具有重要意義。目前海水淡化方法主要有蒸餾法、膜法、冷凍法。蒸餾法具有可利用低品位熱源、裝置生產能力大等優點,?是當前海水淡化的主流技術之一，但必需配置多個預熱器和一個冷凝器，因此系統結構相對復雜。而冷凍法具有能耗較低、設備不易腐蝕結垢等優點，但常用的冷媒直接接觸冷凍方法的工藝過程比較復雜，必須通過分離器才能得到淡化水，容易發生分離不完全，因此造成淡化水成本較高且品質較低，從而限制了它的使用。采用熱泵技術把蒸餾法和冷凍法結合起來，使得冷凍法釋放出的熱量在蒸餾法中得到重新利用，達到能量重復利用的目的，因此具有很大的潛力。這種方法中若采用壓縮式熱泵技術，將消耗大量的高品位電能，因此技術上并不可取。但是若采用吸收式熱泵技術，當利用150℃以上的排氣余熱資源作為動力時，能量利用上將變得經濟可行。從該角度出發，船舶上鍋爐、柴油機等動力裝置的排氣余熱（溫度大約200℃～400℃）和動力裝置冷卻水的廢熱（溫度大約80℃～90℃）正好提供了很好的熱源條件，因此船用海水淡化技術中考慮把蒸餾法和冷凍法相結合，充分利用船舶上不同溫度的余熱資源，實現冷熱聯產海水淡化新方法，具有十分光明的前景。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種淡化水產量大、淡化水品質高并可充分利用船舶上不同溫度余熱資源的可充分利用船舶上不同溫度余熱資源的船用冷熱聯產海水淡化的方法。

本發明的另一個目的在于提供一種系統簡單、操作方便、能量得到最大程度優化利用的船用冷熱聯產海水淡化設備。

為實現上述發明目的，本發明的技術解決方案是：

本發明是一種船用冷熱聯產海水淡化的方法，它耦合了冷凍法和蒸餾法，包括以下步驟：

（1）預冷與預熱：進料海水分兩路，一路進料海水經過預冷器進行冷卻，生成預冷海水；另一路進料海水先后經過吸收式熱泵系統的吸收器和船舶動力裝置余熱利用系統的循環冷卻水熱交換器進行兩級預熱，生成預熱海水；

（2）冷凍與蒸發：預冷海水進入吸收式熱泵系統的蒸發器直接接觸冷媒釋放熱量，部分海水凝結成冰形成淤漿；預熱海水進入吸收式熱泵系統的冷凝器和熱蒸餾系統的第二效蒸發器、…、第n效蒸發器吸收熱量，部分海水汽化形成水蒸汽，每一效蒸發器的濃縮海水逐級自流到第n效蒸發器，從第n效蒸發器的底部作為排污水放出；從上一效蒸發器流入的部分濃縮海水在本效蒸發器內由于兩效間壓差作用閃發形成水蒸汽；

（3）洗滌與冷凝：含冰的淤漿送到洗滌室進行沖洗得到純凈的冰塊；每一效蒸發器產生的水蒸汽作為下一效蒸發器的加熱蒸汽，并在下一效蒸發器內凝結成淡化水，如此直至第n效蒸發器；第二效蒸發器直至第n效蒸發器得到的淡化水匯集后作為溫度較高的淡化水放出；?

（4）融化和冷凝：洗滌室的冰塊與第n效蒸發器產生的水蒸汽都進入融化室并直接接觸混合，冰塊融化和蒸汽冷凝同時完成并形成低溫淡化水，大部分淡化水經由步驟（1）所述的預冷器換熱后作為溫度較低的淡化水放出，小部分淡化水送到步驟（3）所述的洗滌室作為洗滌用水，洗滌后的濃海水經由步驟（1）所述的預冷器換熱后作為排污水放出。

所述吸收式熱泵系統的蒸發器的操作壓力為0.9個標準大氣壓左右，以維持蒸發溫度在-3℃左右，所述吸收式熱泵系統的發生器的操作壓力為9～11.5個標準大氣壓左右，以控制高壓工質蒸汽溫度在70℃～80℃之間。

一種船用冷熱聯產海水淡化設備，它包括冷媒直接接觸冷凍系統、吸收式熱泵系統、熱蒸餾系統、船舶動力裝置余熱利用系統。

所述的冷媒直接接觸冷凍系統由預冷器、冷凍室、洗滌室、融化室和多條管道組成；所述的預冷器的入口連通海水進料管道，其出口通過管道連接冷凍室，來自洗滌室的排污水管道和融化室的淡水管曲折或盤旋穿過預冷器后與排污管道和淡水輸出管道連通；所述的冷凍室通過管道與洗滌室連通，洗滌室與融化室連通，融化室的進汽管道與熱蒸餾系統第n效蒸發器的水蒸汽出口管道連接，連接融化室出口的第一淡水輸出管道分為兩路，一路穿過預冷器，一路通過管道連通洗滌室的入口；