一種空調(diào)與海水淡化聯(lián)產(chǎn)方法以及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海水淡化技術(shù)，特別涉及一種空調(diào)與海水淡化聯(lián)產(chǎn)方法以及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，我國(guó)家用空調(diào)在城市中日益普及。2001年至2013年，我國(guó)家用空調(diào)市場(chǎng)的產(chǎn)量以年均復(fù)合增長(zhǎng)率17.29%的趨勢(shì)遞增，2013年我國(guó)家用空調(diào)產(chǎn)量為13057萬(wàn)臺(tái)。在夏季當(dāng)家用空調(diào)制冷時(shí)，其主要作用是使室內(nèi)降溫，空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱直接排放到大氣中，并未加以利用。制冷機(jī)組在空調(diào)工況下運(yùn)行時(shí)向大氣環(huán)境排放大量的冷凝熱，通常冷凝熱可達(dá)制冷量的1.15?1.3倍。大量的冷凝熱直接排入大氣，白白散失掉，造成較大的能源浪費(fèi)，這些熱量的散發(fā)又使周?chē)h(huán)境溫度升高，造成嚴(yán)重的環(huán)境熱污染，所以，為了節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，空調(diào)余熱回收利用就顯得很有必要。
[0003]水是維系生命與健康的基本需求，地球雖然有71 %的面積為水所覆蓋，但是淡水資源卻極其有限。目前全世界的淡水資源僅占其總水量的2.5%，其中70%以上被凍結(jié)在南極和北極的冰蓋中，加上難以利用的高山冰川和永凍積雪，有86%的淡水資源難以利用。人類(lèi)真正能夠利用的淡水資源是江河湖泊和地下水中的一部分，僅占地球總水量的
0.26%。目前，全世界有1/6的人口、約10億多人缺水。專(zhuān)家估計(jì)，到2025年世界缺水人口將超過(guò)25億。又由于地球上淡水的分布在地域、時(shí)間上的不均衡性，以及人類(lèi)對(duì)水源的污染，使淡水可用量不僅受到限制，而且急劇減少。缺水問(wèn)題已經(jīng)是一個(gè)全世界共同面臨的社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的難題。在這種嚴(yán)峻的用水形式和現(xiàn)實(shí)條件下，海水淡化的提出與應(yīng)用具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]海水淡化是指將水中的多余鹽分和礦物質(zhì)去除得到淡水的工序，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要有蒸餾法、反滲透法、電滲析法、冷凍法等。蒸餾法包括多效蒸餾法、多級(jí)閃蒸法、膜蒸餾法、太陽(yáng)能蒸餾法等。蒸餾法的原理是使海水受熱汽化、水蒸汽冷凝而得到淡水，它具有設(shè)備簡(jiǎn)單可靠、防污垢性能好、易于大型化、產(chǎn)水量以及可利用低品位熱能等優(yōu)點(diǎn)，但是該方法需要外部供給熱能，而且水的氣化潛熱比較大，所以能耗較高。
[0005]目前，蒸餾法技術(shù)成熟，其中的低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)是一種很有發(fā)展前景的海水淡化技術(shù)，在世界范圍內(nèi)得到了較廣泛的應(yīng)用。申請(qǐng)?zhí)枮?01110398281.7的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種低溫多效海水淡化系統(tǒng)，它主要包括多組熱管式多效蒸發(fā)器、蒸汽噴射器TVC、冷卻器、氣水釋放裝置、汽水分離器、水環(huán)真空泵、原水泵、淡泵、汽輪機(jī)中壓缸、汽輪機(jī)低壓缸等。該發(fā)明的特點(diǎn)在于，所述多效蒸發(fā)器為多組，利用熱管的傳熱性能，通過(guò)蒸汽噴射器TVC引射冷卻器中的循環(huán)蒸汽及汽輪機(jī)低壓缸排汽，使循環(huán)蒸汽及汽輪機(jī)低壓缸排汽變?yōu)檩^高品質(zhì)的蒸汽進(jìn)入熱管式蒸發(fā)器，從而提高了海水蒸發(fā)效率。同時(shí)，該發(fā)明又利用低品質(zhì)的汽輪機(jī)低壓缸排汽，提高了能源的利用率以及電廠的效率，通過(guò)熱管加熱產(chǎn)生的蒸汽作為以后幾組蒸發(fā)器的熱源，提高了蒸汽的利用率。由于該發(fā)明利用的是低品質(zhì)的汽輪機(jī)低壓缸排汽，所以它其實(shí)是一種較大型的工業(yè)性的海水淡化系統(tǒng)。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?01110174880.0的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種工業(yè)余熱低溫多效海水淡化系統(tǒng)，它包括多效海水蒸發(fā)器、末效冷凝器、進(jìn)料海水管、冷卻水出水管、冷卻水流經(jīng)管、濃鹽水流出管、凝結(jié)水輸送管、產(chǎn)品水回流管、多個(gè)噴淋裝置、多個(gè)濃鹽水流經(jīng)管、多個(gè)產(chǎn)品水流經(jīng)管等。該發(fā)明將工業(yè)余熱應(yīng)用到低溫多效海水淡化系統(tǒng)中，利用工業(yè)用戶(hù)產(chǎn)生的高溫余熱作為能源，通過(guò)工業(yè)余熱鍋爐轉(zhuǎn)換成工作蒸汽，利用此工作蒸汽進(jìn)行低溫多效海水淡化，首效蒸發(fā)器產(chǎn)生的產(chǎn)品水回流到工業(yè)余熱鍋爐，循環(huán)利用，從而降低了低溫多效海水淡化系統(tǒng)的制水成本。同樣，該發(fā)明也是一種較大型的工業(yè)性的海水淡化系統(tǒng)。
[0007]目前中小型的低溫多效海水淡化系統(tǒng)由于無(wú)法獲取穩(wěn)定的廢熱熱源，大多耗用一次能源，制水成本很高，雖然也有研宄者提出了采用空調(diào)熱來(lái)淡化海水的裝置，申請(qǐng)?zhí)枮?00610124010.1的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種空調(diào)制冷和海水淡化一體化裝置，包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器、引風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)和噴淋系統(tǒng)，所述壓縮機(jī)與冷凝器通過(guò)管道連接，排風(fēng)機(jī)設(shè)置在冷凝器的一側(cè)，冷凝器和蒸發(fā)器之間通過(guò)膨脹閥連接，引風(fēng)機(jī)設(shè)置在與冷凝器相對(duì)的蒸發(fā)器的另一邊，且冷凝器和蒸發(fā)器之間設(shè)置有與引風(fēng)機(jī)相通的風(fēng)道，蒸發(fā)器的一側(cè)設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口，所述噴淋系統(tǒng)設(shè)置在冷凝器與排風(fēng)機(jī)之間。上述裝置雖然利用了空調(diào)的廢熱來(lái)進(jìn)行海水淡化，但是只使用單效工作，并且空調(diào)產(chǎn)生的廢熱溫度較低，一般只有40?50°C，實(shí)際淡水產(chǎn)率低下，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際的供水應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明公開(kāi)了一種空調(diào)與海水淡化聯(lián)產(chǎn)方法，利用空調(diào)的廢熱進(jìn)行低溫多效蒸餾來(lái)生產(chǎn)淡水，提高了能源利用率，降低了淡化海水的成本，而且減少了環(huán)境熱污染，同時(shí)利用海水溫差提高淡水產(chǎn)率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0009]一種空調(diào)與海水淡化聯(lián)產(chǎn)方法，包括以下步驟:
[0010]將空調(diào)制冷過(guò)程中的冷凝熱作為熱源，采用低溫多效蒸餾法進(jìn)行海水淡化；
[0011]上一效的淡水蒸汽進(jìn)入下一效進(jìn)行冷凝，淡水蒸汽的溫度逐效降低，最后一效產(chǎn)出的淡水蒸汽溫度為低于20°c。
[0012]取第一海水源的海水冷凝最后一效產(chǎn)出的淡水蒸汽；
[0013]取第二海水源的海水作為待淡化海水，通過(guò)其余效產(chǎn)出的淡水和濃海水預(yù)熱待淡化海水，所述第二海水源的溫度高于第一海水源的溫度。
[0014]本發(fā)明中采用空調(diào)的制冷循環(huán)過(guò)程中的冷凝熱作為熱源，針對(duì)產(chǎn)熱溫度較低的空調(diào)冷凝熱，結(jié)合低溫多效蒸餾法進(jìn)行海水淡化，提高了能源利用效率，具有良好的海水淡水產(chǎn)率；同時(shí)利用海洋中隨著深度變化，海水具有溫差的現(xiàn)象，采用溫度較低的第一海水源冷凝最后一效淡水蒸汽，使最后一效產(chǎn)出的淡水蒸汽的溫度可以設(shè)置的較低，在第一效溫度不變的情況下，增大第一效和最后一效之間的溫差，從而增加低溫多效蒸餾的效數(shù)，提高淡水產(chǎn)率，而待淡化海水則采用溫度高于第一海水源的第二海水源，第二海水源提供的待淡化海水的溫度越高，則進(jìn)行預(yù)熱時(shí)所需要的時(shí)間和能耗就越少，可以減少預(yù)熱時(shí)間，提高待淡化海水的預(yù)熱后的溫度，進(jìn)一步提高能源利用效率和淡水產(chǎn)率。
[0015]優(yōu)選的，所述低溫多效蒸餾法采用逆流式低溫多效蒸餾法。逆流進(jìn)料方式下，物料海水首先被引入低溫效組，在此海水接受來(lái)自鄰近的較熱的蒸汽而部分蒸發(fā)，在各效中剩余的海水已被預(yù)加熱和濃縮，通過(guò)泵進(jìn)入下一較熱的效組。由于充分利用冷熱流體的傳熱溫差，逆流進(jìn)料方式下物料海水過(guò)冷度最小，系統(tǒng)熱利用率最高。
[0016]為了減少能耗，優(yōu)選的，控制所述的熱源溫度在40?55°C。40?55°C是普通空調(diào)所產(chǎn)生的冷凝熱溫度，使用本發(fā)明方法無(wú)需增加空調(diào)的功率來(lái)提高溫度，仍具有較高的淡水產(chǎn)率，從而減少能源的消耗，當(dāng)熱源溫度為40°C時(shí)，最少效數(shù)達(dá)7效。
[0017]一般情況下在氣溫較高的情況下使用空調(diào)的制冷功能，此時(shí)海洋的表層溫度較高，深層海水溫度較低，水溫一般隨深度的增加而降低，因此，在夏季使用空調(diào)制冷時(shí)，溫度較低的第一海水源取自深層海水，溫度較高的第二海水源取自淺層海水。
[0018]本發(fā)明中，第一海水源的溫度只要低于最后一效產(chǎn)出的淡水蒸汽溫度即可實(shí)現(xiàn)冷凝，因此，優(yōu)選的，所述第一海水源的溫度為13?18°C。
[0019]第二海水源的溫度越高越好，可以減少預(yù)熱所需的能量，優(yōu)選的，所述第二海水源的溫度為27?35°C。
[0020]本發(fā)明還提供了一種空調(diào)與海水淡化聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊、能源利用率高，且具有較高的淡水產(chǎn)率。
[0021 ] 一種空調(diào)與海水淡化聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括具有制冷循環(huán)單元的空調(diào)，其特征在于，還包括低溫多效蒸餾裝置，所述低溫多效蒸餾裝置包括:多效蒸餾單元、收集液態(tài)淡水的淡水匯集管路、收集末端濃海水的濃廢水外排管、冷凝最后一效蒸餾單元產(chǎn)出的淡水蒸汽的淡水冷凝器以及預(yù)熱待淡化海水的海水預(yù)熱器，最后一效蒸餾單元產(chǎn)出的淡水蒸汽的溫度低于20 0C ；
[0022]所述制冷循環(huán)單元的冷凝器作為第一效蒸餾單元的冷凝模塊；
[0023]所述淡水冷凝器包括淡水蒸汽通道和冷凝水通道，所述冷凝水通道的兩端連通第一海水進(jìn)管和海水排水管；
[0024]所述海水預(yù)熱器包括連接淡水匯集管路的淡水通道、