[發明專利]一種雙效熱泵冷凍海水淡化裝置

有效

• 申請號: 202011312661.X
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112591837B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 高可欣;張慶紅;朱衛星;江紅陽
• 申請（專利權）人: 山東山太新能源有限公司
• 主分類號: C02F1/22
• 分類號: C02F1/22;C02F103/08
• 代理公司: 濟南幫友知識產權代理事務所(普通合伙) 37269
• 代理人: 李盟

一種雙效熱泵冷凍海水淡化裝置，涉及海水淡化技術領域，用于提高海水淡化效率、節約能源。它包括第一截止閥、淡水水箱、淡水泵、壓縮機、四通換向閥、海水水箱側盤管換熱器、節流閥、淡水水箱側盤管換熱器、第二截止閥、海水水箱、結冰水位傳感器、海水泵、控制器、液壓千斤頂、電機、旋轉盤和熱泵系統主機。本發明利用熱泵系統的蒸發器進行海水的凍結，然后通過冷凝器將冷凍的海水融化；克服了傳統冷凍海水淡化不能直接產生液態淡水的缺點。熱泵系統從海水中吸收熱量，向淡水冰中釋放熱量，降低了熱泵內制冷劑循環的蒸發冷凝溫度，提高了系統運行的COP(能效比)，有效提高了海水淡化的經濟效益。

技術領域

本發明涉及海水淡化技術領域，具體地說是一種雙效熱泵冷凍海水淡化裝置。

背景技術

水域面積占地球總表面面積的2/3，地球上的水體總量達到14.5億立方千米。雖然地球上的水資源十分豐富，但其中97.5％為海水，而在余下的2.5％的淡水中，由于存在大量難以利用的極地冰蓋、高山冰川等，人類實際可利用的淡水只占全球水總量的0.32％。而隨著全球人口的急劇增加和工業化及城市化的迅速發展，人類對全球淡水資源的需求不斷增長，淡水資源匱乏已成為制約我國尤其是北部沿海地區社會經濟可持續發展的瓶頸，海水淡化作為新的供給水源是解決淡水資源短缺的有效途徑之一。

冷凍海水淡化是海水淡化的一種有效方式，其原理為：無機鹽與有機雜質在水中的分配系數要比冰種的分配系數高一到兩個數量級，因此在海水結冰過程中，前15％左右的冰內不含無機鹽與有機雜質。由于水的凝固潛熱要遠小于汽化潛熱(每氣化1kg水可以凝固7.5kg的冰)，因此相對于蒸餾法海水淡化，冷凍海水淡化是相對節能的一種海水淡化方式。目前的冷凍法海水淡化主要包含：自然冷凍法、真空直接蒸發冷凍法、二次冷媒直接接觸冷凍法。

自然冷凍法由于是利用冬季環境使海水自然結冰，其受地域與環境的限制明顯。而真空直接蒸發冷凍法是以水為制冷劑，通過降低壓力使海水一部分氣化，吸收熱量，從而使一部分海水凝固。由于需要營造真空環境，其存在設備操作復雜，初投資高的缺點。而二次冷媒直接接觸冷凍法是通過加入冷凍劑使海水結冰，然而常用的丁烷冷凍劑會污染水體，因此其在使用時存在潛在的環境風險。此外，所有的冷凍海水淡化方法還都需要對冰進行解凍操作，而此還需要額外消耗能源，從而進一步增加了海水淡化的成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙效熱泵冷凍海水淡化裝置，用于解決現有技術中海水淡化能耗高的問題，將熱泵技術與冷凍海水淡化技術相結合，利用熱泵從海水中吸收熱量產生冰，通過旋轉裝置實現蒸發器和冷凝器的切換后釋放熱量將其淡水冰融化，從而達到制取淡水的目的。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：一種雙效熱泵冷凍海水淡化裝置，其特征是，它包括第一截止閥、淡水水箱、淡水泵、壓縮機、四通換向閥、海水水箱側盤管換熱器、節流閥、淡水水箱側盤管換熱器、第二截止閥、海水水箱、結冰水位傳感器、海水泵、控制器、液壓千斤頂、電機、旋轉盤和熱泵系統主機，海水水箱和淡水水箱分別設置在熱泵系統主機的左側和右側，在淡水水箱內設有淡水水箱側盤管換熱器，在海水水箱內設有海水水箱側盤管換熱器，在海水水箱內設有結冰水位傳感器，結冰水位傳感器所在的高度為海水水箱內所加入海水及海水水箱側盤管換熱器所占據體積和的1.12倍體積對應的液面高度；

熱泵系統主機內設有壓縮機，壓縮機上的壓縮機排氣口、壓縮機吸氣口均與四通換向閥連通，四通換向閥還與海水水箱側盤管換熱器、淡水水箱側盤管換熱器連通；熱泵系統主機內設有節流閥，節流閥與淡水水箱側盤管換熱器、節流閥與海水水箱側盤管換熱器之間均連接；熱泵系統主機設置在旋轉盤上，旋轉盤轉動安裝在安裝座上，安裝座固定在豎向設置的液壓千斤頂的活塞桿上；控制器與電機信號連接，用于控制電機的工作狀態，控制器與第一截止閥、第二截止閥信號連接，用于控制第一截止閥、第二截止閥的工作狀態。

進一步地，在淡水水箱上設有淡水進水口，在淡水進水口與淡水水箱之間設有第一截止閥。

進一步地，在海水水箱上設有海水進水口，在海水進水口與海水水箱之間設有第二截止閥。