[實用新型]蒸發結冰水輪機除冰的冷凍法海水淡化熱泵

有效

• 申請號: 201820277125.2
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN207922629U
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 侴雨宏
• 申請（專利權）人: 侴雨宏
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F25B41/06;F28F17/00;C02F1/22;C02F103/08
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蒸發結冰水輪機除冰的冷凍法海水淡化熱泵：由滿液式蒸發直接提取結冰潛熱、多級水輪機自旋除冰的冷凍法海水淡化熱泵，耦合冷凍、重力、電泳、過濾、離心、微波等多級分離技術，實現冷凍法海水淡化、冬季采暖、夏季冰蓄冷、污水處理熱泵。其中由鹽水循環中的水流動能驅動滿液式蒸發器水平蒸發結冰圓管內的多級水輪機切向冰刀自旋，既可大量、高效、直接提取鹽水結冰潛熱，又可在線除冰，低成本、連續性制取鹽水流態冰。

一、技術領域

本發明涉及一種蒸發結冰水輪機除冰的冷凍法海水淡化熱泵，可實現冷凍法海水淡化熱泵、冬季采暖、夏季冰蓄冷、污水處理熱泵等4種功能。

二、背景技術

水源熱泵取熱效果十分理想，但水資源的利用受到水環境保護的嚴格限制；而地源熱泵由于通過地埋管間接取熱，增大了熱泵循環溫差，因此節能效果并不理想，而且地埋管投資高昂。

然而，水的凝固潛熱則為335kJ/kg，因此每公斤淡水結冰時所釋放的凝固潛熱與每公斤淡水溫降80℃所釋放的顯熱量相當，因此一般從5℃溫降的水源中提取顯熱的水源熱泵對于水源流量的需求，就要比冰源熱泵增大16倍，從而使得冰源熱泵的用水量成數量級大幅降低，對于水資源的依賴程度也大幅降低，從而有效打破水資源對熱泵熱源的局限性，具有極高商用價值。

1、低溫乙二醇溶液間接取熱結冰：現有冰源熱泵本質上只是電機驅動除冰的片冰機與乙二醇制冷機組的簡單耦合，一方面由乙二醇制冷機組的蒸發器提供低溫乙二醇溶液循環，用以在片冰機的圓環形間壁式流道中流通，以提取其內環壁面分布淡水的結冰潛熱。

2、需要和水源熱泵配合使用：現有冰源熱泵需要和一臺大流量小溫差的水源熱泵串聯使用，先由水源熱泵把水源吸熱降溫至0℃之后，才能由冰源熱泵繼續提取結冰潛熱，因此投資增大、系統復雜。

3、電機通過減速器驅動螺旋冰刀除冰：由電動機通過減速器帶動螺旋式冰刀在線、垂直、旋轉、刮除內環壁面的冰層，而刮除下來的大小均勻冰片又被水流及時沖走，以實現乙二醇溶液連續提取結冰潛熱；另一方面則由乙二醇制冷機組的冷凝器驅動供熱循環。

4、現有冰源熱泵低效、昂貴：現有方案的技術缺陷在于片冰機的處理量過小，而且需由乙二醇溶液循環作為中間介質來提取結冰潛熱，從而增大了熱泵循環溫差；因此利用其實現大規模熱泵供熱，以及冷凍法海水淡化時，一方面投資成本過大，另一方面運行成本過大，從而限制了冰源熱泵與冷凍法海水淡化的技術普及。

5、冷凍法海水淡化的優點：(1)由于水的化學活躍度拐點為60℃，因此采用0℃結冰、分離、濃縮的冷凍法，就可有效處理高腐蝕性溶液或熱敏性物料；(2)工藝在開放裝置中實施，從而避免抽真空等一系列復雜工藝的控制過程；(3)由于水的結冰潛熱只達其汽化潛熱的1/7，使得冷凍法中乙二醇制冷機組的投資，相比蒸餾法中熱泵機組的投資降低一半以上。

6、冷凍法、重力法、電泳法、過濾法、離心法、微波法等等，均為海水淡化的有效分離方法；因此如何將其進行組合利用，進一步提高其分離效率，從而構建一種海水淡化的多級分離技術，也將是擺在當今社會的重大技術課題。

三、發明內容

本發明目的：全面創新滿液式蒸發直接提取結冰潛熱、多級水輪機自旋除冰的冷凍法海水淡化熱泵，并耦合冷凍、重力、電泳、過濾、離心、微波等多級分離技術，實現冷凍法海水淡化、冬季采暖、夏季冰蓄冷、污水處理熱泵。其中由鹽水循環中的水流動能驅動滿液式蒸發器水平蒸發結冰圓管內的多級水輪機切向冰刀自旋，既可大量、高效、直接提取鹽水結冰潛熱，又可在線除冰，從而低成本、連續性制取鹽水流態冰。由冰水重力分離桶對鹽水循環回路定壓。全面取代空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵。