[发明专利]一种冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产系统

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化技术，特别涉及一种冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产系统。

背景技术

近年来，我国家用空调在城市中日益普及。2001年至2013年，我国家用空调市场的产量以年均复合增长率17.29％的趋势递增，2013年我国家用空调产量为13057万台。在夏季当家用空调制冷时，其主要作用是使室内降温，空调系统的冷凝热直接排放到大气中，并未加以利用。制冷机组在空调工况下运行时向大气环境排放大量的冷凝热，通常冷凝热可达制冷量的1.15～1.3倍。大量的冷凝热直接排入大气，白白散失掉，造成较大的能源浪费，这些热量的散发又使周围环境温度升高，造成严重的环境热污染，所以，为了节约能源和保护环境，空调余热回收利用就显得很有必要。

跨临界空调，即制冷剂采用二氧化碳、一氧化二氮等物质的空调，其核心是一类跨临界制冷循环。跨临界制冷循环的主要组件有回热器、压缩机、蒸发器、气冷器和膨胀装置。整个系统的工作原理是低温低压的工质经压缩机压缩变成高温高压的气体，高温高压的气体进入气冷器换热冷却，高温高压的工质冷却后进入回热器，与蒸发器出口的低温低压的工质换热，高温高压工质继续被降温，而低温低压的工质变为过热，降压后的高压工质经过电子膨胀阀等装置节流降压变成低温低压的两相制冷工质，进入蒸发器与空气进行换热，然后进入压缩机进行压缩，形成一个循环。工质在气冷器内的放热过程是一个具有大温度滑移的非相变放热过程，通常从100℃左右降低35℃，热量近似线性地释放。

水是维系生命与健康的基本需求，地球虽然有71％的面积为水所覆盖，但是淡水资源却极其有限。目前全世界的淡水资源仅占其总水量的2.5％，其中70％以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有86％的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26％。目前，全世界有1/6的人口、约10亿多人缺水。专家估计，到2025年世界缺水人口将超过25亿。又由于地球上淡水的分布在地域、时间上的不均衡性，以及人类对水源的污染，使淡水可用量不仅受到限制，而且急剧减少。缺水问题已经是一个全世界共同面临的社会可持续发展的难题。在这种严峻的用水形式和现实条件下，海水淡化的提出与应用具有极大的现实意义。

海水淡化是指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序，其实现技术主要有蒸馏法、反渗透法、电渗析法、冷冻法等。蒸馏法包括多效蒸馏法、多级闪蒸法、膜蒸馏法、太阳能蒸馏法等。蒸馏法的原理是使海水受热汽化、水蒸汽冷凝而得到淡水，它具有设备简单可靠、防污垢性能好、易于大型化、产水量以及可利用低品位热能等优点，但是该方法需要外部供给热能，而且水的气化潜热比较大，所以能耗较高。

目前，蒸馏法技术成熟，其中的低温多效蒸馏海水淡化技术是一种很有发展前景的海水淡化技术，在世界范围内得到了较广泛的应用。申请号为201110398281.7的专利文献公开了一种低温多效海水淡化系统，它主要包括多组热管式多效蒸发器、蒸汽喷射器TVC、冷却器、气水释放装置、汽水分离器、水环真空泵、原水泵、淡泵、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸等。该发明的特点在于，所述多效蒸发器为多组，利用热管的传热性能，通过蒸汽喷射器TVC引射冷却器中的循环蒸汽及汽轮机低压缸排汽，使循环蒸汽及汽轮机低压缸排汽变为较高品质的蒸汽进入热管式蒸发器，从而提高了海水蒸发效率。同时，该发明又利用低品质的汽轮机低压缸排汽，提高了能源的利用率以及电厂的效率，通过热管加热产生的蒸汽作为以后几组蒸发器的热源，提高了蒸汽的利用率。由于该发明利用的是低品质的汽轮机低压缸排汽，所以它其实是一种较大型的工业性的海水淡化系统。

申请号为201110174880.0的专利文献公开了一种工业余热低温多效海水淡化系统，它包括多效海水蒸发器、末效冷凝器、进料海水管、冷却水出水管、冷却水流经管、浓盐水流出管、凝结水输送管、产品水回流管、多个喷淋装置、多个浓盐水流经管、多个产品水流经管等。该发明将工业余热应用到低温多效海水淡化系统中，利用工业用户产生的高温余热作为能源，通过工业余热锅炉转换成工作蒸汽，利用此工作蒸汽进行低温多效海水淡化，首效蒸发器产生的产品水回流到工业余热锅炉，循环利用，从而降低了低温多效海水淡化系统的制水成本。同样，该发明也是一种较大型的工业性的海水淡化系统。