本發明涉及一種海水淡化、食品加工、飲料生產、污水處理、凈水處理、中水處理、化工行業所使用的凝汽源熱泵回熱驅動單效蒸餾裝置。
(二)
背景技術:
壓汽蒸餾裝置:海水在蒸發冷凝器的蒸發側受熱而蒸餾出二次蒸汽,被水蒸汽壓縮機壓縮以提高壓力和溫度后,輸入蒸發冷凝器的冷凝側,作為加熱蒸汽而在凝結成為淡水的同時回收凝結潛熱,以為其冷凝側提供海水蒸發潛熱,使得裝置的驅動能耗降至最低;此外,補充海水回收取用淡水和排放鹽水中顯熱,以使裝置的熱功效率進一步提高。
該裝置優點如下:(1)回收二次蒸汽凝結潛熱以及取用淡水和排放鹽水的顯熱,實現獨立蒸餾操作,其中水蒸汽壓縮機的輸入軸功恰好補償裝置熱損;(2)裝置驅動耗電僅為11kW*h/t;(3)產品水質可達飲用水標準。
但是壓汽蒸餾裝置的缺點也制約其進一步發展:(1)水蒸汽壓縮機的價格極其昂貴,無油技術支持較為復雜,從而導致產品可靠性較差、維修困難;(2)裝置屬于大型化工設備,因此難以實現小型化、家電化。
(三)
技術實現要素:
本發明目的是:系統集成凝汽源熱泵與單效蒸餾工藝,是凝汽源熱泵行業與單效蒸餾行業的跨界產品;利用凝汽源熱泵的蒸發器回收單效蒸餾工藝所蒸餾出二次蒸汽的凝結潛熱;通過熱泵循環以冷凝器提供蒸餾熱源、驅動單效蒸餾工藝、持續生產二次蒸汽;二次蒸汽由管道而從管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器過流至管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器,既可重新作為回熱熱源,又免去水蒸汽壓縮機,實現無蒸汽驅動的單效蒸餾工藝。
按照附圖1所示的凝汽源熱泵回熱驅動單效蒸餾裝置,其由1-管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器;1-1-二次蒸汽進口;1-2-分離腔;1-3-圓環分布垂直虹吸取熱管簇;1-4-分流腔;1-5-淡水出口;1-6-液態熱泵工質進口;1-7-氣態熱泵工質出口;1-8-吸油口;1-9-引射器;1-10-兩通閥;1-11-不凝氣排出口;2-二次蒸汽;3-液位開關;4-膨脹閥;4-1-干燥過濾器;5-壓縮機;5-1-回油口;5-2-驅動設備;5-3-回熱器;6-管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器;6-1-海水進口;6-2-分離腔;6-3-圓環分布垂直虹吸放熱管簇;6-4-分流腔;6-5-二次蒸汽出口;6-6-氣態熱泵工質進口;6-7-液態熱泵工質出口;6-8-出氣口;6-9-鹽水罐;6-10-鹽水出口;6-11-預熱器;7-熱泵工質;8-海水;9-海水流量調節閥;10-淡水;11-鹽水;12-壓力開關;13-溫度開關;14-真空泵;15-淡水回熱器;16-淡水泵;17-鹽水回熱器;18-鹽水泵;19-海水泵;20-排氣閥組成,其特征在于:
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程頂部氣態熱泵工質出口1-7通過管道連接壓縮機5、管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6殼程、干燥過濾器4-1、膨脹閥4、管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程底部液態熱泵工質進口1-6,組成熱泵循環回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程的頂部二次蒸汽進口1-1、中部圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3外側、底部淡水出口1-5,組成二次蒸汽逆流放熱回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程的底部液態熱泵工質進口1-6、底部分流腔1-4、中部圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3內側、頂部分離腔1-2、頂部氣態熱泵工質出口1-7,組成熱泵工質的管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發回路,其中圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3為圓環分布、垂直設置的管簇,中央設置一個圓柱空間虹吸下降通道,而管簇內壁的多個圓柱空間設為虹吸上升通道,虹吸下降通道與虹吸上升通道的流通面積大致相等;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1的外殼為垂直設置的圓柱面;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程上部內壁設置液位開關3,依據熱泵工質液位信號閉環控制膨脹閥4的開度,而膨脹閥4的出口通過管道連接管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程底部液態熱泵工質進口1-6,組成熱泵工質膨脹回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6殼程的頂部氣態熱泵工質進口6-6、中部圓環分布垂直虹吸放熱管簇6-3外側、底部液態熱泵工質出口6-7,組成熱泵工質的逆流放熱回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程的底部海水進口6-1、底部分流腔6-4、中部圓環分布垂直虹吸放熱管簇6-3內側、頂部分離腔6-2、頂部二次蒸汽出口6-5,組成海水的管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發回路,其中圓環分布垂直虹吸加熱管簇6-3為圓環分布、垂直設置的管簇,中央設置一個圓柱空間虹吸下降通道,而管簇內壁的多個圓柱空間設為虹吸上升通道,虹吸下降通道與虹吸上升通道的流通面積大致相等;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6的外殼為垂直設置的圓柱面:
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程上部內壁設置液位開關3,依據鹽水水位信號閉環控制海水流量調節閥9的開度,而海水流量調節閥9的出口通過管道串聯連接排氣閥20、海水進口6-1,組成海水的排氣與流量調節回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程頂部的二次蒸汽出口6-5通過管道連接管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程頂部的二次蒸汽進口1-1,組成二次蒸汽過流回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程頂部分離腔6-2內壁設置壓力開關12和溫度開關13各一只;
真空泵14的進氣口連接管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程中部的不凝氣排出口1-11,組成不凝氣排出回路;
淡水出口1-5通過管道連接淡水回熱器15的淡水10側、淡水泵16,組成淡水的取用、放熱回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6底部的鹽水出口6-10通過管道連接鹽水回熱器17的鹽水11側、鹽水泵18,組成鹽水的排放、放熱回路;
海水泵19的出口通過管道連接分流三通、并聯的淡水回熱器15的海水8側和鹽水回熱器17的海水8側、匯流三通、海水流量調節閥9的進口,組成海水回熱回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6底部鹽水罐6-9的內壁設置預熱器6-11,組成鹽水的啟動預熱回路。
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程上部吸油口1-8通過管道和兩通閥1-10連接引射器1-9的低壓引射口,管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6殼程上部出氣口6-8通過管道和兩通閥1-10連接引射器1-9的高壓進氣口,壓縮機5吸氣管的回油口5-1通過管道和兩通閥1-10連接引射器1-9的中壓出氣口,組成管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1的回油回路。
驅動設備5-2是電動機5-2,或是燃氣驅動內燃發動機5-2,或是汽油驅動內燃發動機5-2,或是柴油驅動內燃發動機5-2,或是煤油驅動內燃發動機5-2,或是斯特林外燃發動機5-2,或是燃氣驅動燃氣輪發動機5-2,或是煤氣驅動燃氣輪發動機5-2。
海水泵19的出口通過管道連接分流三通、并聯的淡水回熱器15的海水8側和鹽水回熱器17的海水8側、匯流三通、發動機5-2的回熱器5-3、海水流量調節閥9的進口,組成海水梯級回熱回路。
海水8是城市中水8,或是城市污水8,或是鹽水8,或是酸水8,或是堿水8,或是有機溶液8,或是無機溶液8,或是工業廢水8,或是礦井苦咸水8,或是油田污水8,或是化工污水8中的一種。
淡水回熱器15是套管式換熱器15,或是殼管式換熱器15,或是板式換熱器15,或是板翅式換熱器15,或是盤管式換熱器15,或是螺旋板式換熱器15的取用淡水10預熱補充海水8的換熱器。
鹽水回熱器17是套管式換熱器17,或是殼管式換熱器17,或是板式換熱器17,或是板翅式換熱器17,或是盤管式換熱器17,或是螺旋板式換熱器17的排放鹽水11預熱補充海水8的換熱器。
本發明的工作原理結合附圖1說明如下:
1、二次蒸汽凝結放熱:二次蒸汽2通過頂部二次蒸汽進口1-1,引入管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程中,在中部圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3外側凝結放熱以提供熱泵熱源,而凝結淡水則由淡水出口1-5排出。
2、熱泵工質逆流取熱升膜蒸發:管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程上部內壁設置的液位開關3,依據熱泵工質液位信號閉環控制膨脹閥4的開度,以使低壓兩相熱泵工質7從下至上流經管程底部液態熱泵工質進口1-6、底部分流腔1-4、中部圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3內側、頂部分離腔1-2、頂部氣態熱泵工質出口1-7,其中的熱泵工質7在液態熱泵工質進口1-6處受管道外壓作用而直接流至分流腔1-4、圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3內側,然后以逆流方式提取二次蒸汽放熱而升膜蒸發、比重減小,而在中央圓柱虹吸下降通道中,由于熱泵工質7的溫度較低、比重較大,因此受重力作用下沉,從而形成驅動強化傳熱的虹吸循環。
3、熱泵循環:管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程頂部低壓過熱氣態熱泵工質7被燃氣內燃發動機5-2驅動的壓縮機5壓縮成為高壓過熱氣態熱泵工質7,再送入管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6的殼程冷凝成為高壓過冷液態熱泵工質7,流經干燥過濾器4-1,再經膨脹閥4節流而成為低壓兩相熱泵工質7,重新流入管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程以完成熱泵循環,同時把冷凝熱量釋放給管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程的海水8。
4、熱泵工質冷凝放熱:高壓過熱氣態熱泵工質7從上至下流經管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6殼程頂部的氣態熱泵工質進口6-6、中部圓環分布垂直虹吸放熱管簇6-3外側、底部液態熱泵工質出口6-7,然后以逆流方式分段釋放其過熱顯熱、冷凝潛熱、過冷顯熱,而凝結成為高壓過冷液態熱泵工質7。
5、海水回熱預熱后逆流取熱升膜蒸餾:管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程上部內壁設置的液位開關3,依據鹽水的水位信號閉環控制海水流量調節閥9的開度,以使海水8被發動機5-2的套缸冷卻及煙氣回熱器5-3預熱后,從下至上流經管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程底部的海水進口6-1、底部分流腔6-4、中部圓環分布垂直虹吸放熱管簇6-3內側,然后以逆流方式提取熱泵工質7的冷凝放熱而升膜蒸餾、比重減小,而在中央圓柱虹吸下降通道中,由于鹽水的溫度較低、比重較大,因此受重力作用下沉,從而形成驅動強化傳熱的虹吸循環;而產生的水蒸汽經頂部分離腔6-2的分離后,再由頂部二次蒸汽出口6-5流出。
6、二次蒸汽過流:管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程頂部分離出的二次蒸汽通過二次蒸汽出口6-5以及管道流入管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程頂部的二次蒸汽進口1-1,實現二次蒸汽的過流。
7、壓縮機回油:管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6殼程上部出氣口6-8的高壓氣態熱泵工質7通過管道、兩通閥1-10流經引射器1-9的高壓進氣口,并由其噴嘴高速噴出,所形成的負壓通過其低壓引射口、管道、兩通閥1-10、管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程上部的吸油口1-8而引射潤滑油,并混合、擴壓成為中壓流體,再經其中壓出氣口、管道、兩通閥1-10,送回壓縮機5的吸氣管回油口5-1。
8、排出不凝氣:開啟真空泵14,以從不凝氣排出口1-11抽出管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程二次蒸汽2中的不凝氣,并排至環境。
因此與現有水源熱泵和單效蒸餾相比較,本發明技術優勢如下:
(1)系統集成凝汽源熱泵與單效蒸餾工藝,是凝汽源熱泵行業與單效蒸餾行業的跨界產品;
(2)利用凝汽源熱泵的蒸發器回收單效蒸餾工藝所蒸餾出二次蒸汽的凝結潛熱;
(3)通過熱泵循環以冷凝器提供蒸餾熱源、驅動單效蒸餾工藝、持續生產二次蒸汽;
(4)二次蒸汽由管道而從管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器過流至管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器,既可重新作為回熱熱源,又免去水蒸汽壓縮機。
(5)實現無蒸汽驅動的單效蒸餾工藝。
因此與現有水源熱泵和單效蒸餾相比較,本發明技術優勢如下:系統集成凝汽源熱泵與單效蒸餾工藝,是凝汽源熱泵行業與單效蒸餾行業的跨界產品;利用凝汽源熱泵的蒸發器回收單效蒸餾工藝所蒸餾出二次蒸汽的凝結潛熱;通過熱泵循環以冷凝器提供蒸餾熱源、驅動單效蒸餾工藝、持續生產二次蒸汽;二次蒸汽由管道而從管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器過流至管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器,既可重新作為回熱熱源,又免去水蒸汽壓縮機,實現無蒸汽驅動的單效蒸餾工藝。
(四)附圖說明
附圖1為本發明的系統流程圖。
如附圖1所示,其中:1-管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器;1-1-二次蒸汽進口;1-2-分離腔;1-3-圓環分布垂直虹吸取熱管簇;1-4-分流腔;1-5-淡水出口;1-6-液態熱泵工質進口;1-7-氣態熱泵工質出口;1-8-吸油口;1-9-引射器;1-10-兩通閥;1-11-不凝氣排出口;2-二次蒸汽;3-液位開關;4-膨脹閥;4-1-干燥過濾器;5-壓縮機;5-1-回油口;5-2-驅動設備;5-3-回熱器;6-管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器;6-1-海水進口;6-2-分離腔;6-3-圓環分布垂直虹吸放熱管簇;6-4-分流腔;6-5-二次蒸汽出口;6-6-氣態熱泵工質進口;6-7-液態熱泵工質出口;6-8-出氣口;6-9-鹽水罐;6-10-鹽水出口;6-11-預熱器;7-熱泵工質;8-海水;9-海水流量調節閥;10-淡水;11-鹽水;12-壓力開關;13-溫度開關;14-真空泵;15-淡水回熱器;16-淡水泵;17-鹽水回熱器;18-鹽水泵;19-海水泵;20-排氣閥。
(五)具體實施方式
本發明提出的凝汽源熱泵回熱驅動單效蒸餾裝置實施例如附圖1所示,現說明如下:其由蒸發取熱量4050kW、垂直設置、碳鋼制造的管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1;直徑200mm/壁厚2.5mm的不銹鋼管二次蒸汽進口1-1;直徑1200mm/高度250mm的圓柱形分離腔1-2;外包直徑1200mm/內包直徑700mm/高度2000mm/管徑19mm的圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3;直徑1200mm/高度250mm的圓柱形分流腔1-4;直徑40mm/壁厚1.5mm/長度60mm的不銹鋼管淡水出口1-5;直徑60mm/壁厚1.5mm/長度60mm的紫銅管液態熱泵工質進口1-6;直徑120mm/壁厚1.5mm/長度60mm的紫銅管氣態熱泵工質出口1-7;直徑12mm/壁厚0.9mm/長度20mm的紫銅管吸油口1-8;接口直徑12mm/壁厚0.9mm/長度150mm的紫銅管引射器1-9;接口直徑12mm/壁厚0.9mm/長度150mm的紫銅管兩通閥1-10;接口直徑9mm/壁厚0.9mm/長度150mm的紫銅管不凝氣排出口1-11;流量5.79t/h、溫度50℃飽和二次蒸汽2;高度250mm的不銹鋼液位開關3;接口直徑60mm/壁厚1mm的紫銅膨脹閥4;接口直徑60mm/壁厚1mm的紫銅干燥過濾器4-1;吸氣量4000m3/h的壓縮機5;直徑12mm/壁厚0.9mm/長度20mm的紫銅管回油口5-1;輸出軸功率967kW的燃氣內燃發動機5-2;套缸冷卻及煙氣回熱量967kW的回熱器5-3;冷凝放熱量5017kW的管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6;直徑60mm/壁厚2.5mm/長度60mm的不銹鋼管海水進口6-1;直徑1200mm/高度250mm的圓柱形分離腔6-2;外包直徑1200mm/內包直徑700mm/高度2000mm/管徑19mm的圓環分布垂直虹吸放熱管簇6-3;直徑1200mm/高度250mm的圓柱形分流腔6-4;直徑200mm/壁厚2.5mm/長度200mm的不銹鋼管二次蒸汽出口6-5;直徑120mm/壁厚1.5mm/長度200mm的紫銅管氣態熱泵工質進口6-6;直徑60mm/壁厚1.5mm/長度60mm的紫銅管液態熱泵工質出口6-7;直徑12mm/壁厚0.9mm/長度50mm的紫銅管出氣口6-8;容積1m3的鹽水罐6-9;直徑60mm/壁厚1.5mm/長度60mm的不銹鋼管鹽水出口6-10;加熱功率1000kW的預熱器6-11;R124熱泵工質7;進口溫度20℃、流量11.58t/h、鹽濃度35000ppm的海水8;接口直徑60mm/壁厚2.5mm/長度150mm的不銹鋼海水流量調節閥9;出口溫度25℃、流量5.79t/h、鹽濃度50ppm的淡水10;出口溫度25℃、流量5.79t/h、鹽濃度70000ppm的鹽水11;0.5bar-2.0bar的壓力開關12;0℃-120℃的溫度開關13;抽氣流量3m3/min的真空泵14;回熱量200kW的淡水回熱器15;流量5.79t/h、揚程5mH2O的淡水泵16;回熱量200kW的鹽水回熱器17;流量5.79t/h、揚程5mH2O的鹽水泵18;流量11.58t/h、揚程5mH2O的海水泵19;直徑60mm/壁厚2.5mm/長度160mm的不銹鋼管排氣閥20組成。
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程頂部氣態熱泵工質出口1-7通過管道連接壓縮機5、管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6殼程、干燥過濾器4-1、膨脹閥4、管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程底部液態熱泵工質進口1-6,組成熱泵循環回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程的頂部二次蒸汽進口1-1、中部圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3外側、底部淡水出口1-5,組成二次蒸汽逆流放熱回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程的底部液態熱泵工質進口1-6、底部分流腔1-4、中部圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3內側、頂部分離腔1-2、頂部氣態熱泵工質出口1-7,組成熱泵工質的管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發回路,其中圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3為圓環分布、垂直設置的管簇,中央設置一個圓柱空間虹吸下降通道,而管簇內壁的多個圓柱空間設為虹吸上升通道,虹吸下降通道與虹吸上升通道的流通面積大致相等;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1的外殼為垂直設置的圓柱面;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程上部內壁設置液位開關3,依據熱泵工質液位信號閉環控制膨脹閥4的開度,而膨脹閥4的出口通過管道連接管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程底部液態熱泵工質進口1-6,組成熱泵工質膨脹回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6殼程的頂部氣態熱泵工質進口6-6、中部圓環分布垂直虹吸放熱管簇6-3外側、底部液態熱泵工質出口6-7,組成熱泵工質的逆流放熱回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程的底部海水進口6-1、底部分流腔6-4、中部圓環分布垂直虹吸放熱管簇6-3內側、頂部分離腔6-2、頂部二次蒸汽出口6-5,組成鹽水的管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾回路,其中圓環分布垂直虹吸加熱管簇6-3為圓環分布、垂直設置的管簇,中央設置一個圓柱空間虹吸下降通道,而管簇內壁的多個圓柱空間設為虹吸上升通道,虹吸下降通道與虹吸上升通道的流通面積大致相等;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6的外殼為垂直設置的圓柱面;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程頂部二次蒸汽出口6-5通過管道連接水蒸汽壓縮機10,組成水蒸汽壓縮回路;
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程頂部分離腔6-2內壁設置壓力開關12和溫度開關13各一只;
真空泵14的進氣口連接管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程中部的不凝氣排出口1-11,組成不凝氣排出回路。
水蒸汽壓縮機10為熱壓縮式汽汽引射器10,高壓水蒸汽11流經其進汽口并由噴嘴高速噴出,所形成的負壓通過其引射口引射管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程頂部產生的水蒸汽,并混合、擴壓成為中壓、高溫水蒸汽,經其出汽口流出。
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程上部吸油口1-8通過管道和兩通閥1-10連接引射器1-9的低壓引射口,管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6殼程上部出氣口6-8通過管道和兩通閥1-10連接引射器1-9的高壓進氣口,壓縮機5吸氣管的回油口5-1通過管道和兩通閥1-10連接引射器1-9的中壓出汽口,組成管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1的回油回路。
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程上部內壁設置液位開關3,依據鹽水水位信號閉環控制海水流量調節閥9的開度,而海水流量調節閥9的進口通過管道連接發動機5-2的回熱器5-3出口,其出口則通過管道連接管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程底部海水進口6-1,組成海水回熱及流量調節回路。
本發明實施例中:流量5.79t/h、溫度80℃的飽和二次蒸汽2通過頂部二次蒸汽進口1-1,引入管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程中,在中部圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3外側凝結放熱以提供熱泵熱源,而凝結淡水則由淡水出口1-5排出。
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程上部內壁設置的液位開關3,依據熱泵工質液位信號閉環控制膨脹閥4的開度,以使低壓兩相R124熱泵工質7從下至上流經管程底部液態熱泵工質進口1-6、底部分流腔1-4、中部圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3內側、頂部分離腔1-2、頂部氣態熱泵工質出口1-7,其中的熱泵工質7在液態熱泵工質進口1-6處受管道外壓作用而直接流至分流腔1-4、圓環分布垂直虹吸取熱管簇1-3內側,然后以逆流方式提取4050kW二次蒸汽放熱而升膜蒸發、比重減小,而在中央圓柱虹吸下降通道中,由于熱泵工質7的溫度較低、比重較大,因此受重力作用下沉,從而形成驅動強化傳熱的虹吸循環。
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程頂部低壓過熱氣態熱泵工質7被輸出軸功率967kW的燃氣內燃發動機5-2驅動的壓縮機5壓縮成為高壓過熱氣態熱泵工質7,再送入管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6的殼程冷凝成為高壓過冷液態熱泵工質7,流經干燥過濾器4-1,再經膨脹閥4節流而成為低壓兩相熱泵工質7,重新流入管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程以完成熱泵循環,同時把5017kW的冷凝熱量釋放給管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程進口溫度70℃、流量11.58t/h的海水8。
高壓過熱氣態熱泵工質7從上至下流經管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6殼程頂部的氣態熱泵工質進口6-6、中部圓環分布垂直虹吸放熱管簇6-3外側、底部液態熱泵工質出口6-7,然后以逆流方式分段釋放其過熱顯熱、冷凝潛熱、過冷顯熱,而凝結成為高壓過冷液態熱泵工質7。
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程上部內壁設置的液位開關3,依據鹽水的水位信號閉環控制海水流量調節閥9的開度,以使進口溫度20℃、流量11.58t/h的海水8被發動機5-2的套缸冷卻及煙氣回熱量967kW的回熱器5-3預熱至70℃后,從下至上流經管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程底部的海水進口6-1、底部分流腔6-4、中部圓環分布垂直虹吸放熱管簇6-3內側,然后以逆流方式提取熱泵工質7的5017kW冷凝放熱而升膜蒸餾、比重減小,而在中央圓柱虹吸下降通道中,由于鹽水的溫度較低、比重較大,因此受重力作用下沉,從而形成驅動強化傳熱的虹吸循環;而產生絕壓0.47bar、流量5.79t/h的二次蒸汽經頂部分離腔6-2的分離后,再由頂部二次蒸汽出口6-5流出。
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6管程頂部分離出的二次蒸汽通過二次蒸汽出口6-5以及管道流入管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程頂部的二次蒸汽進口1-1,實現二次蒸汽的過流。
管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸餾冷凝器6殼程上部出氣口6-8的高壓氣態熱泵工質7通過管道、兩通閥1-10流經引射器1-9的高壓進氣口,并由其噴嘴高速噴出,所形成的負壓通過其低壓引射口、管道、兩通閥1-10、管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1管程上部的吸油口1-8而引射潤滑油,并混合、擴壓成為中壓流體,再經其中壓出氣口、管道、兩通閥1-10,送回壓縮機5的吸氣管回油口5-1。
開啟抽氣流量3m3/min的真空泵14,以從不凝氣排出口1-11抽出管內虹吸循環逆流取熱升膜蒸發器1殼程二次蒸汽2中的不凝氣,并排至環境。