CN105923676A - 高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行方法及系统，该方法包括太阳能集热步骤、海水淡化步骤和空调制冷步骤；海水淡化步骤以太阳能集热步骤中的传热工质作为热源；空调制冷步骤以蒸馏蒸汽作为热源，空调冷却工质通过与海水换热进行冷却。该装置包括太阳能集热系统、海水淡化系统和吸收式空调系统；海水淡化系统包括蒸馏系统和换热系统，蒸馏系统通过太阳能集热系统进行加热；吸收式空调系统的加热蒸汽输入口与蒸馏系统的蒸汽输出口相连通，吸收式空调系统的冷却工质输入口、输出口分别与换热系统的空调冷却工质输出口、输入口相连。本发明利用太阳能作为热源实现在海水淡化的同时进行空调制冷，能源利用效率高。

Description

高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行方法与系统

技术领域

本发明涉及一种新能源技术，特别是指一种高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行方法与系统。

背景技术

海水淡化也称海水化淡、海水脱盐，是指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序，是实现水资源利用的开源增量技术。海水淡化技术的发展与工业应用，已有半个世纪的历史，在此期间形成了以多级闪蒸、多效蒸发和反渗透为主要代表的工业技术。

多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。反渗透法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的，如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。但是，海水淡化需要消耗大量能量，采用传统动力源和热源进行海水淡化的运转成本高，经济效益不佳。

吸收式制冷是利用某些具有特殊性质的工质对，通过一种物质对另一种物质的吸收和释放，产生物质的状态变化，从而伴随吸热和放热过程。吸收式制冷机利用溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气，在另一条件下又能强烈地吸收低沸点组分蒸气这一特性完成制冷循环。吸收式制冷机中多采用二元溶液作为工质，习惯上称低沸点组分为制冷剂，高沸点组分为吸收剂，二者组成工质对。人们经过长期的研究，目前获得广泛应用的工质对只有氨——水和溴化锂——水溶液，前者用于低温系统，后者用于空调系统。

溴化锂吸收式空调是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。为使制冷过程能连续不断地进行下去，蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收，溶液变稀，这一过程是在吸收器中发生的，然后以热能为动力，将溶液加热使其水份分离出来，而溶液变浓，这一过程是在发生器中进行的。发生器中充有溴化锂溶液，且压力较低，稍加热时，水便从溴化锂溶液中蒸发。蒸发出来的水蒸汽在冷凝器中冷凝，成为制冷剂水。制冷剂水在蒸发器中蒸发，带走其内的热量。蒸发出的水气被吸收器中的溴化锂溶液吸收，吸收水气变稀的溴化锂溶液再在发生器中加热蒸发，如此不断循环，实现空调制冷。由于直接利用热能，溴化锂吸收式空调的排热负荷较大，其冷凝和吸收过程中需要使用大量冷却水进行换热冷却。

海水淡化与空调制冷都是耗能大户，需要消耗大量电能或热能。与传统能源相比，太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与海水淡化、空调制冷相结合，可大幅降低能源消耗和成本，因而逐渐受到人们重视。

中国专利“一种太阳能空调海水淡化系统”(ZL201310024546.6)公开了一种太阳能空调海水淡化系统，该系统包括：太阳能集热装置、海水淡化装置和制冷装置，溴化锂浓缩器的溴化锂溶液吸热产生的蒸汽进入溴化锂蒸发器管程冷凝成淡水后经换热器进入所述蒸发吸收器，溴化锂浓缩器内的溴化锂溶液经换热器进入所述蒸发吸收器；所述蒸发吸收器内的溴化锂溶液进入溴化锂蒸发器的壳程吸热产生的蒸汽进入首效蒸发器作为海水淡化的热源，浓缩的溴化锂溶液进入溴化锂浓缩器。该发明利用溴化锂溶液蒸发产生的蒸汽作为海水淡化的热源，提高了太阳能的能源利用率。其不足之处在于，溴化锂蒸发器内壳程吸热产生负压蒸汽进入首效海水淡化蒸发器，所述负压蒸汽温度较低，海水淡化需要采用低温多效闪蒸方式，实际应用改造要求高；海水淡化依赖于空调系统提供的蒸汽，空调系统停用时无法进行海水淡化，如果空调系统空转则降低了空调系统使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能量利用率高、改造要求低的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行方法与系统，利用太阳能作为热源实现在海水淡化的同时进行空调制冷。

为实现上述目的，本发明所提供的一种高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行方法，包括太阳能集热步骤、海水淡化步骤和空调制冷步骤。所述太阳能集热步骤中，对太阳能进行光热转换，所产生的热量传递给传热工质。所述海水淡化步骤中，以所述太阳能集热步骤获得的传热工质作为热源对海水进行加热蒸馏，所得蒸馏蒸汽再与海水换热后冷凝得到淡水。所述空调制冷步骤中，将所述海水淡化步骤获得的蒸馏蒸汽输送到吸收式空调系统，作为热源蒸汽对制冷工质对进行加热。该蒸馏蒸汽将热量传递给制冷工质对后，再返回所述海水淡化步骤中，进一步与海水换热冷凝得到淡水，同时对海水进行预热。所述吸收式空调系统通过冷却工质循环吸收在制冷过程中释放的热量，吸收热量后温度升高的冷却工质与所述海水淡化步骤中的海水进行换热，将其中的热量转移到海水中，使所述冷却工质得到冷却，并对海水进行预热。

优选地，所述海水淡化步骤中，采用多级蒸馏器串联的方式进行蒸馏，海水依次通过一级蒸馏器、二级蒸馏器及其后的各级蒸馏器。在一级蒸馏器、二级蒸馏器中通过所述太阳能集热步骤获得的传热工质对海水进行加热，一级蒸馏器产生的蒸汽通入所述吸收式空调系统中作为热源蒸汽，二级以后(含二级)、末级之前(不含末级)的各级蒸馏器产生的蒸汽通入下一级蒸馏器中对海水进行加热，加热后部分冷凝的蒸汽及末级蒸馏器蒸发产生的蒸汽再与海水换热后冷凝得到淡水。

本发明还提供了一种为实现前述方法而设计的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，包括太阳能集热系统、海水淡化系统和吸收式空调系统。所述太阳能集热系统包括太阳能集热器，该太阳能集热器可采用平板型集热器、真空管集热器等各种集热器。所述太阳能集热器设置有集热系统传热工质输入口和集热系统传热工质输出口。所述海水淡化系统包括蒸馏系统和换热系统，蒸馏系统可采用传统的单级、两级蒸馏方式，也可采用多级蒸馏、多效蒸馏方式。换热系统采用间壁式换热，如管式换热器、板式换热器等。所述蒸馏系统包括至少一个蒸馏器，所述蒸馏系统设置有蒸馏系统海水输入口、蒸馏系统卤水输出口、蒸馏系统蒸汽输出口、蒸馏系统传热工质输入口和蒸馏系统传热工质输出口。所述换热系统包括蒸汽冷凝装置和空调冷却装置；所述换热系统设置有换热系统海水输入口、换热系统海水输出口；所述蒸汽冷凝装置设置有换热系统蒸馏蒸汽输入口、空调返回蒸汽输入口、换热系统淡水输出口；所述空调冷却装置设置有换热系统空调冷却工质输入口和换热系统空调冷却工质输出口。所述换热系统蒸馏蒸汽输入口、空调返回蒸汽输入口设置在蒸汽冷凝装置的高温侧入口，所述换热系统淡水输出口设置在蒸汽冷凝装置的高温侧出口，所述换热系统空调冷却工质输入口和换热系统空调冷却工质输出口设置在空调冷却装置的高温侧两端。所述蒸汽冷凝装置的低温侧两端、空调冷却装置的低温侧两端分别设置有海水输入口和海水输出口。所述吸收式空调系统可采用单效或多效吸收式空调系统，通常为整机安装，其上设置有用于通入加热蒸汽的空调系统加热蒸汽输入口、用于排出加热后部分冷凝的蒸汽的空调系统加热蒸汽输出口，以及用于空调冷却的空调系统冷却工质输入口和空调系统冷却工质输出口，所述的冷却工质通常采用冷却水，必要时也可采用其他冷却工质。所述集热系统传热工质输入口与蒸馏系统传热工质输出口相连，所述集热系统传热工质输出口与蒸馏系统传热工质输入口相连。所述蒸馏系统海水输入口与换热系统海水输出口相连。所述空调系统加热蒸汽输入口、换热系统蒸馏蒸汽输入口分别与蒸馏系统蒸汽输出口相连，所述空调系统加热蒸汽输出口与空调返回蒸汽输入口相连。所述换热系统空调冷却工质输入口与空调系统冷却工质输出口相连，所述换热系统空调冷却工质输出口与空调系统冷却工质输入口相连。该系统根据需要还设置有若干泵、仪表和阀门等，采用常规设计。

优选地，所述换热系统还设置有利用蒸馏得到的卤水对海水进行预热的卤水换热装置，所述卤水换热装置的高温侧设置有换热系统卤水输入口和换热系统卤水输出口，所述卤水换热装置的低温侧设置有海水输入口和海水输出口，所述换热系统卤水输入口与蒸馏系统卤水输出口相连。

可选地，所述蒸馏系统采用单级蒸馏，仅包含一级蒸馏器，所述蒸馏系统海水输入口、蒸馏系统卤水输出口、蒸馏系统蒸汽输出口、蒸馏系统传热工质输入口、蒸馏系统传热工质输出口均设置在一级蒸馏器上。

可选地，所述蒸馏系统采用两级蒸馏，由一级蒸馏器和二级蒸馏器组成，所述蒸馏系统海水输入口、蒸馏系统传热工质输入口设置在一级蒸馏器上，所述蒸馏系统卤水输出口、蒸馏系统传热工质输出口设置在二级蒸馏器上。所述蒸馏系统蒸汽输出口包括设置在一级蒸馏器上的空调用蒸汽输出口，以及设置在二级蒸馏器上的蒸发蒸汽输出口。所述一级蒸馏器的海水输出口与二级蒸馏器的海水输入口相连，所述一级蒸馏器的传热工质输出口与二级蒸馏器的传热工质输入口相连。所述空调用蒸汽输出口与空调系统加热蒸汽输入口相连，所述蒸发蒸汽输出口与换热系统蒸馏蒸汽输入口相连。

优选地，所述蒸馏系统采用多级蒸馏，其包括至少三个蒸馏器，按照海水流动方向前两个蒸馏器分别为一级蒸馏器、二级蒸馏器，最后一级蒸馏器为末级蒸馏器。所述蒸馏系统海水输入口、蒸馏系统传热工质输入口设置在一级蒸馏器上，所述蒸馏系统传热工质输出口设置在二级蒸馏器上，所述一级蒸馏器的传热工质输出口与二级蒸馏器的传热工质输入口相连。所述蒸馏系统卤水输出口设置在末级蒸馏器上。各级蒸馏器的海水输出口与下一级蒸馏器的海水输入口相连，二级以后(含二级)、末级之前(不含末级)的各蒸馏器的蒸汽输出口与其下一级的蒸馏器的加热蒸汽输入口相连，通过该级产生的蒸汽对下一级蒸馏器中的海水进行加热。各级蒸馏器内压力逐级降低，因此上一级蒸汽的温度高于下一级蒸馏器内海水的沸点，可以对下一级蒸馏器进行加热。所述蒸馏系统蒸汽输出口包括设置在一级蒸馏器上的空调用蒸汽输出口，设置在二级蒸馏器之后(不含)的各级蒸馏器上的加热蒸汽输出口，以及设置在末级蒸馏器上的蒸发蒸汽输出口。所述空调用蒸汽输出口与空调系统加热蒸汽输入口相连。所述加热蒸汽输出口、蒸发蒸汽输出口与换热系统蒸馏蒸汽输入口相连。

优选地，所述蒸汽冷凝装置包括淡水冷凝器和蒸汽换热器，所述空调冷却装置包括海水冷却换热器，所述卤水换热装置包括卤水冷却换热器。所述淡水冷凝器、海水冷却换热器、卤水冷却换热器和蒸汽换热器的低温侧依次串联连接。所述换热系统海水输入口设置在淡水冷凝器的低温侧输入端，所述换热系统海水输出口设置在蒸汽换热器的低温侧输出端。所述换热系统蒸馏蒸汽输入口设置在淡水冷凝器的高温侧输入端，所述空调返回蒸汽输入口设置在蒸汽换热器的高温侧输入端。所述换热系统卤水输入口、换热系统卤水输出口分别设置在卤水冷却换热器的高温侧的两端。所述换热系统淡水输出口设置在淡水冷凝器和蒸汽换热器的高温侧输出端。所述换热系统空调冷却工质输入口、换热系统空调冷却工质输出口设置在海水冷却换热器高温侧的两端。

优选地，该系统还包括用于收集冷凝水的淡水箱，所述淡水箱上设置有淡水收集口和未凝结蒸汽输出口，所述淡水收集口与换热系统淡水输出口相连。所述未凝结蒸汽输出口与换热系统的蒸汽冷凝装置相连。

优选地，所述吸收式空调系统为单效或多效溴化锂空调。

优选地，所述吸收式空调系统为双效溴化锂空调，所述吸收式空调系统包括高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器。所述空调系统加热蒸汽输入口和空调系统加热蒸汽输出口设置在高压发生器上，所述高压发生器的溶液输出端与低压发生器的溶液输入端相连。所述高压发生器的一次蒸汽输出端与低压发生器的一次蒸汽输入端相连，所述低压发生器的二次蒸汽输出端与所述冷凝器的二次蒸汽输入端相连，所述低压发生器的一次蒸汽冷凝液输出端与所述冷凝器的一次蒸汽冷凝液输入端相连，所述冷凝器的冷剂输出端与蒸发器的冷剂输入端相连，所述蒸发器的蒸汽输出端与所述吸收器的蒸汽输入端相连。所述吸收器的溶液输出端与高压发生器的溶液输入端相连，二者之间设置有低温换热器和高温换热器，所述吸收器的溶液输出端、低温换热器的低温侧、高温换热器的低温侧、高压发生器的溶液输入端依次相连。所述高压发生器的溶液输出端、高温换热器的高温侧、低压发生器的溶液输入端依次相连，所述低压发生器的溶液输出端、低温换热器的高温侧、吸收器的溶液输入端依次相连。所述空调系统冷却工质输入口、冷凝器的冷却换热装置、吸收器的冷却换热装置、空调系统冷却工质输出口依次相连。所述蒸发器内设置有冷水换热器，所述冷水换热器的两端分别设置有空调系统冷水输入口和空调系统冷水输出口，所述蒸发器的下部设置有循环冷剂输出端，上部设置有循环冷剂输入端，所述循环冷剂输出端和循环冷剂输入端之间设置有冷剂泵。

优选地，所述所述太阳能集热器与蒸馏系统传热工质输入口之间设置有传热工质循环泵。

优选地，所述太阳能集热器为中高温集热器。

本发明的有益效果是：1)海水淡化利用太阳能加热产生蒸汽，产生的蒸汽作为吸收式空调系统的热源，可充分实现能源的梯级利用，利用效率高；2)吸收式空调系统的冷却工质通过海水进行换热冷却，并对海水进行预热，既节省了吸收式空调系统的冷却用水，又充分回收了吸收式空调系统的余热，从而实现整个系统热效率的大幅提升；3)太阳能属于清洁能源，对环境友好、零排放，采用太阳能驱动的海水淡化与空调联合运行，能够充分利用太阳能，有利于环境保护，具有极大地社会效益、环境效益及经济效益。

附图说明

图1为本发明所设计的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统的工艺流程简图。

图2为图1中太阳能集热系统的结构示意图

图3为图1中吸收式空调系统采用单效加热时的结构示意图

图4为图1中吸收式空调系统采用多效加热时的结构示意图

图5为图1中蒸馏系统采用一级加热时的结构示意图

图6为图1中蒸馏系统采用二级加热时的结构示意图

图7为图1中蒸馏系统采用三级加热时的结构示意图

图8为图1中换热系统的一种结构示意图

图9为图1中换热系统的另一种结构示意图

图10为实施例1的总体结构示意图

其中：高压发生器1、空调系统加热蒸汽输入口1.1、空调系统加热蒸汽输出口1.2、低压发生器2、冷凝器3、空调系统冷却工质输出口3.1、蒸发器4、冷剂泵5、冷水泵6、末端空调设备7、吸收器8、空调系统冷却工质输入口8.1、溶剂泵9、低温换热器10、高温换热器11、蒸汽换热器12、卤水泵13、末级蒸馏器14、二级蒸馏器15、一级蒸馏器16、太阳能集热器17、集热系统传热工质输入口17.1、集热系统传热工质输出口17.2、传热工质循环泵18、淡水冷凝器19、冷却泵20、海水冷却换热器21、海水泵22、淡水泵23、海水增压泵24、淡水箱25、淡水收集口25.1、未凝结蒸汽输出口25.2、卤水冷却换热器26、蒸馏系统27、蒸馏系统海水输入口27.1、蒸馏系统卤水输出口27.2、蒸馏系统蒸汽输出口27.3、空调用蒸汽输出口27.3a、加热蒸汽输出口27.3b、蒸发蒸汽输出口27.3c、蒸馏系统传热工质输入口27.4、蒸馏系统传热工质输出口27.5、换热系统28、换热系统海水输入口28.1、换热系统海水输出口28.2、蒸汽冷凝装置29、换热系统蒸馏蒸汽输入口29.1、蒸馏蒸发蒸汽输入口29.1a、蒸馏冷凝蒸汽输入口29.1b、空调返回蒸汽输入口29.2、换热系统淡水输出口29.3、空调冷却装置30、换热系统空调冷却工质输入口30.1、换热系统空调冷却工质输出口30.2、卤水换热装置31、换热系统卤水输入口31.1、换热系统卤水输出口31.2

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明所设计的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，包括太阳能集热系统Ⅰ、海水淡化系统Ⅱ和吸收式空调系统Ⅲ。其中：太阳能集热系统Ⅰ的主要部分为太阳能集热器17，采用中高温集热器。如图2所示，太阳能集热器17设置有集热系统传热工质输入口17.1、集热系统传热工质输出口17.2和传热工质循环泵18。海水淡化系统Ⅱ包括蒸馏系统27和换热系统28。

如图1、图7所示，蒸馏系统27包括三个蒸馏器，按照海水流动方向分别为一级蒸馏器16、二级蒸馏器15和末级蒸馏器14(本例中为三级蒸馏器)。蒸馏系统27设置有蒸馏系统海水输入口27.1、蒸馏系统卤水输出口27.2、蒸馏系统蒸汽输出口27.3、蒸馏系统传热工质输入口27.4和蒸馏系统传热工质输出口27.5。蒸馏系统海水输入口27.1、蒸馏系统传热工质输入口27.4设置在一级蒸馏器16上，蒸馏系统传热工质输出口27.5设置在二级蒸馏器15上，一级蒸馏器16的传热工质输出口与二级蒸馏器15的传热工质输入口相连。蒸馏系统卤水输出口27.2设置在末级蒸馏器14上。各级蒸馏器的海水输出口与下一级蒸馏器的海水输入口相连，二级蒸馏器15的蒸汽输出口与末级蒸馏器14的加热蒸汽输入口相连，通过二级蒸馏器15产生的蒸汽对末级蒸馏器14中的海水进行加热。蒸馏系统蒸汽输出口27.3包括设置在一级蒸馏器16上的空调用蒸汽输出口27.3a，设置在末级蒸馏器14上的加热蒸汽输出口27.3b，以及蒸发蒸汽输出口27.3c。空调用蒸汽输出口27.3a与空调系统加热蒸汽输入口1.1相连。

如图1、图8所示，换热系统28包括蒸汽冷凝装置29、空调冷却装置30和卤水换热装置31。换热系统28设置有换热系统海水输入口28.1、换热系统海水输出口28.2。蒸汽冷凝装置29设置有换热系统蒸馏蒸汽输入口29.1、空调返回蒸汽输入口29.2和换热系统淡水输出口29.3。空调冷却装置30设置有换热系统空调冷却工质输入口30.1和换热系统空调冷却工质输出口30.2。卤水换热装置31的高温侧设置有换热系统卤水输入口31.1和换热系统卤水输出口31.2，换热系统卤水输入口31.1与蒸馏系统卤水输出口27.2相连。蒸汽冷凝装置29包括淡水冷凝器19和蒸汽换热器12，空调冷却装置30包括海水冷却换热器21，卤水换热装置31包括卤水冷却换热器26。淡水冷凝器19、海水冷却换热器21、卤水冷却换热器26和蒸汽换热器12的低温侧依次串联连接。海水冷却换热器21、卤水冷却换热器26的低温侧之间设置有海水增压泵24。换热系统海水输入口28.1设置在淡水冷凝器19的低温侧输入端，换热系统海水输入口28.1前设置有海水泵22，换热系统海水输出口28.2设置在蒸汽换热器12的低温侧输出端。换热系统蒸馏蒸汽输入口29.1包括蒸馏蒸发蒸汽输入口29.1a和蒸馏冷凝蒸汽输入口29.1b，其中，蒸馏蒸发蒸汽输入口29.1a设置在淡水冷凝器19的高温侧输入端，蒸馏冷凝蒸汽输入口29.1b与淡水箱25相连；空调返回蒸汽输入口29.2设置在蒸汽换热器12的高温侧输入端。换热系统卤水输入口31.1、换热系统卤水输出口31.2分别设置在卤水冷却换热器26的高温侧的两端，换热系统卤水输入口31.1附近设置有卤水泵13。换热系统淡水输出口29.3设置在淡水冷凝器19和蒸汽换热器12的高温侧输出端。换热系统空调冷却工质输入口30.1、换热系统空调冷却工质输出口30.2设置在海水冷却换热器21高温侧的两端，换热系统空调冷却工质输出口30.2附近设置有冷却泵20。淡水箱25上设置有淡水收集口25.1和未凝结蒸汽输出口25.2，淡水箱25的淡水输出口上设置有淡水泵23。蒸汽换热器12的高温侧、换热系统淡水输出口29.3和蒸馏冷凝蒸汽输入口29.1b分别与淡水收集口25.1相连。未凝结蒸汽输出口25.2与淡水冷凝器19相连。

如图1、图4所示，本实施例中，吸收式空调系统Ⅲ为双效溴化锂空调，吸收式空调系统Ⅲ包括高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4和吸收器8。高压发生器1上设置有空调系统加热蒸汽输入口1.1和空调系统加热蒸汽输出口1.2，高压发生器1的溶液输出端与低压发生器2的溶液输入端相连。高压发生器1的一次蒸汽输出端与低压发生器2的一次蒸汽输入端相连，低压发生器2的二次蒸汽输出端与冷凝器3的二次蒸汽输入端相连，低压发生器2的一次蒸汽冷凝液输出端与冷凝器3的一次蒸汽冷凝液输入端相连，冷凝器3的冷剂输出端与蒸发器4的冷剂输入端相连，蒸发器4的蒸汽输出端与吸收器8的蒸汽输入端相连。吸收器8的溶液输出端与高压发生器1的溶液输入端相连，二者之间设置有低温换热器10和高温换热器11，吸收器8的溶液输出端、低温换热器10的低温侧、高温换热器11的低温侧、高压发生器1的溶液输入端依次相连，吸收器8中的溴化锂溶液通过溶剂泵9输送到高压发生器1中。高压发生器1的溶液输出端、高温换热器11的高温侧、低压发生器2的溶液输入端依次相连，低压发生器2的溶液输出端、低温换热器10的高温侧、吸收器8的溶液输入端依次相连。空调系统冷却工质输入口8.1、冷凝器3的冷却换热装置、吸收器8的冷却换热装置、空调系统冷却工质输出口3.1依次相连。蒸发器4内设置有冷水换热器，冷水换热器的两端分别设置有空调系统冷水输入口和空调系统冷水输出口，二者分别与末端空调设备7上的冷水输出口和冷水输入口相连，其中的低温冷水通过冷水泵6进行循环。蒸发器4的下部设置有循环冷剂输出端，上部设置有循环冷剂输入端，循环冷剂输出端和循环冷剂输入端之间设置有冷剂泵5。

如图1、图4、图7、图9、图10所示，各系统输入输出口的连接关系如下：集热系统传热工质输入口17.1与蒸馏系统传热工质输出口27.5相连，集热系统传热工质输出口17.2与蒸馏系统传热工质输入口27.4相连。蒸馏系统海水输入口27.1与换热系统海水输出口28.2相连。空调系统加热蒸汽输入口1.1与空调用蒸汽输出口27.3a相连，空调系统加热蒸汽输出口1.2与空调返回蒸汽输入口29.2相连。蒸馏蒸发蒸汽输入口29.1a、蒸馏冷凝蒸汽输入口29.1b分别与蒸发蒸汽输出口27.3c、加热蒸汽输出口27.3b相连。换热系统空调冷却工质输入口30.1与空调系统冷却工质输出口3.1相连，换热系统空调冷却工质输出口30.2与空调系统冷却工质输入口8.1相连。

上述装置的工作流程简述如下：

太阳能集热器17通过光热转化吸收太阳能传递给导热工质(本例中为导热油)，导热工质依次流入一级蒸馏器16和二级蒸馏器15，通过设置在两蒸馏器内部的换热器为淡化海水提供所需热量，导热工质从二级蒸馏器15流出后经传热工质循环泵18流回太阳能集热器17。

海水经海水泵22流入淡水冷凝器19，为蒸汽冷凝提供冷源；海水由淡水冷凝器19流出后，部分直接排空，部分依次流入海水冷却换热器21、卤水换热器26、蒸汽换热器12，分别对吸收式空调系统Ⅲ、卤水、空调返回蒸汽进行余热回收；经预热后的海水流入一级蒸馏器16蒸馏，蒸馏后的浓海水依次流入二级蒸馏器15、末级蒸馏器16中继续蒸馏，最后经卤水泵13流入卤水换热器26将余热传递给海水；一级蒸馏器16蒸馏出的蒸汽直接作为吸收式空调系统Ⅲ的热源；二级蒸馏器15蒸馏出的蒸汽进入末级蒸馏器14内通过其内的换热器将热量传递给浓海水，经末级蒸馏器14冷凝的蒸汽流入淡水箱25，部分未冷凝的蒸汽由淡水箱25的未凝结蒸汽输出口25.2进入淡水冷凝器19内进一步冷凝；末级蒸馏器14蒸馏出的蒸汽进入淡水冷凝器19将热量传递给海水，冷凝后的淡水从淡水收集口25.1流入淡水箱25，淡水箱25内的淡水经淡水泵23供应至淡水需求端。

一级蒸馏器16蒸馏出的蒸汽输入高压发生器1内作为吸收式空调系统Ⅲ的热源，通过其内的换热器将热量传递给高压发生器1内的溴化锂水溶液后，经蒸汽换热器12与海水换热后进入淡水箱25内。溴化锂水溶液在高压发生器1内经其内的换热器加热蒸发出水蒸气后，溶液经过高温换热器11进入低压发生器2内经其内的换热器加热继续蒸发出水蒸气，二次蒸发后的溴化锂水溶液流出低压发生器2，再经低温换热器10流入吸收器8。溴化锂水溶液在吸收器8内与低温低压水蒸气溶解再生，再生过程中放出的热量通过其内的换热器移出。吸收器8内经过再生的溴化锂水溶液经溶剂泵9增压后依次流入低温换热器10、高温换热器11进行换热升温，最后进入高压发生器1内。高压发生器1内蒸发出的水蒸气进入低压发生器2内，通过低压发生器2内的换热器将热量传递给低压发生器2内的溴化锂水溶液，回收其中的热能，加热后的水蒸气凝结成水流入冷凝器3内，低压发生器2内经加热蒸发产生的蒸汽也进入冷凝器3内进行冷凝。冷凝器3内收集的冷剂水通过其内的换热器降温后流入蒸发器4内。蒸发器4内属于低温真空环境，其内的冷剂水经冷剂泵5增压喷淋回蒸发器4内，水在喷回蒸发器4内瞬间压力巨变汽化，在水汽化过程中从换热器内吸收热量，低温低压水蒸气被吸收器8内的溴化锂水溶液吸收。传热工质(本例中为水)经冷水泵6流入蒸发器4内，通过蒸发器4内的换热器吸收冷量后流入末端空调设备7，由末端空调设备7为用户供冷。冷却工质经冷却泵20依次流入吸收器8、冷凝器3通过各自内部的换热器分别为溴化锂水溶液、水降温后，流入海水冷却换热器21，将热量传递给海水侧后流入冷却泵20，形成循环。

实施例2

本实施例中，总体结构与实施例1类似，不同之处在于：

如图5所示，蒸馏系统27仅包含一级蒸馏器16，蒸馏系统海水输入口27.1、蒸馏系统卤水输出口27.2、蒸馏系统蒸汽输出口27.3、蒸馏系统传热工质输入口27.4、蒸馏系统传热工质输出口27.5均设置在一级蒸馏器16上。一级蒸馏器16经传热工质加热产生的蒸汽一部分输入吸收式空调系统Ⅲ中作为热源，另一部分输入蒸汽冷凝装置29进行冷凝。

如图3所示，吸收式空调系统Ⅲ为单效溴化锂空调，与双效溴化锂空调的不同之处在于，该空调系统的发生器只有一个(图中沿用高压发生器的编号1)。

实施例3

本实施例中，总体结构与实施例1类似，不同之处在于：

如图6所示，蒸馏系统27由一级蒸馏器16和二级蒸馏器15组成，蒸馏系统海水输入口27.1、蒸馏系统传热工质输入口27.4设置在一级蒸馏器16上，蒸馏系统卤水输出口27.2、蒸馏系统传热工质输出口27.5设置在二级蒸馏器15上。蒸馏系统蒸汽输出口27.3包括设置在一级蒸馏器16上的空调用蒸汽输出口27.3a，以及设置在二级蒸馏器15上的蒸发蒸汽输出口27.3c。一级蒸馏器16的海水输出口与二级蒸馏器15的海水输入口相连，一级蒸馏器16的传热工质输出口与二级蒸馏器15的传热工质输入口相连。空调用蒸汽输出口27.3a与空调系统加热蒸汽输入口1.1相连，蒸发蒸汽输出口27.3c与换热系统蒸馏蒸汽输入口29.1相连。

如图9所示，换热系统(28)未设置蒸汽换热器(12)，空调返回蒸汽输入口(29.2)设置在淡水冷凝器(19)上，即空调加热后的返回蒸汽直接通入淡水冷凝器(19)进行冷却。

Claims (13)

1.一种高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行方法，包括太阳能集热步骤、海水淡化步骤和空调制冷步骤，其特征在于：

所述太阳能集热步骤中，对太阳能进行光热转换，所产生的热量传递给传热工质；

所述海水淡化步骤中，以所述太阳能集热步骤获得的传热工质作为热源对海水进行加热蒸馏，所得蒸馏蒸汽再与海水换热后冷凝得到淡水；

所述空调制冷步骤中，将所述海水淡化步骤获得的蒸馏蒸汽输送到吸收式空调系统，作为热源蒸汽对制冷工质对进行加热；该蒸馏蒸汽将热量传递给制冷工质对后，再返回所述海水淡化步骤中，进一步与海水换热冷凝得到淡水，同时对海水进行预热；

所述吸收式空调系统通过冷却工质循环吸收在制冷过程中释放的热量，吸收热量后温度升高的冷却工质与所述海水淡化步骤中的海水进行换热，将其中的热量转移到海水中，使所述冷却工质得到冷却，并对海水进行预热。

2.根据权利要求1所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行方法，其特征在于：所述海水淡化步骤中，采用多级蒸馏器串联的方式进行蒸馏，海水依次通过一级蒸馏器(16)、二级蒸馏器(15)及其后的各级蒸馏器；在一级蒸馏器(16)、二级蒸馏器(15)中通过所述太阳能集热步骤获得的传热工质对海水进行加热，一级蒸馏器(16)产生的蒸汽通入所述吸收式空调系统中作为热源蒸汽，二级以后、末级之前的各级蒸馏器产生的蒸汽通入下一级蒸馏器中对海水进行加热，加热后部分冷凝的蒸汽及末级蒸馏器(14)蒸发产生的蒸汽再与海水换热后冷凝得到淡水。

3.一种为实现权利要求1所述方法而设计的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，包括太阳能集热系统(Ⅰ)、海水淡化系统(Ⅱ)和吸收式空调系统(Ⅲ)，其特征在于：

所述太阳能集热系统(Ⅰ)包括太阳能集热器(17)，所述太阳能集热器(17)设置有集热系统传热工质输入口(17.1)和集热系统传热工质输出口(17.2)；

所述海水淡化系统(Ⅱ)包括蒸馏系统(27)和换热系统(28)；

所述蒸馏系统(27)包括至少一个蒸馏器，所述蒸馏系统(27)设置有蒸馏系统海水输入口(27.1)、蒸馏系统卤水输出口(27.2)、蒸馏系统蒸汽输出口(27.3)、蒸馏系统传热工质输入口(27.4)和蒸馏系统传热工质输出口(27.5)；

所述换热系统(28)包括蒸汽冷凝装置(29)和空调冷却装置(30)；所述换热系统(28)设置有换热系统海水输入口(28.1)、换热系统海水输出口(28.2)；所述蒸汽冷凝装置(29)设置有换热系统蒸馏蒸汽输入口(29.1)、空调返回蒸汽输入口(29.2)、换热系统淡水输出口(29.3)；所述空调冷却装置(30)设置有换热系统空调冷却工质输入口(30.1)和换热系统空调冷却工质输出口(30.2)；

所述换热系统蒸馏蒸汽输入口(29.1)、空调返回蒸汽输入口(29.2)设置在蒸汽冷凝装置(29)的高温侧入口，所述换热系统淡水输出口(29.3)设置在蒸汽冷凝装置(29)的高温侧出口，所述换热系统空调冷却工质输入口(30.1)和换热系统空调冷却工质输出口(30.2)设置在空调冷却装置(30)的高温侧两端；所述蒸汽冷凝装置(29)的低温侧两端、空调冷却装置(30)的低温侧两端分别设置有海水输入口和海水输出口；

所述吸收式空调系统(Ⅲ)包括空调系统加热蒸汽输入口(1.1)、空调系统加热蒸汽输出口(1.2)、空调系统冷却工质输入口(8.1)和空调系统冷却工质输出口(3.1)；

所述集热系统传热工质输入口(17.1)与蒸馏系统传热工质输出口(27.5)相连，所述集热系统传热工质输出口(17.2)与蒸馏系统传热工质输入口(27.4)相连；所述蒸馏系统海水输入口(27.1)与换热系统海水输出口(28.2)相连；所述空调系统加热蒸汽输入口(1.1)、换热系统蒸馏蒸汽输入口(29.1)分别与蒸馏系统蒸汽输出口(27.3)相连，所述空调系统加热蒸汽输出口(1.2)与空调返回蒸汽输入口(29.2)相连；所述换热系统空调冷却工质输入口(30.1)与空调系统冷却工质输出口(3.1)相连，所述换热系统空调冷却工质输出口(30.2)与空调系统冷却工质输入口(8.1)相连。

4.根据权利要求3所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，其特征在于：所述换热系统(28)还设置有利用蒸馏得到的卤水对海水进行预热的卤水换热装置(31)，所述卤水换热装置(31)的高温侧设置有换热系统卤水输入口(31.1)和换热系统卤水输出口(31.2)，所述卤水换热装置(31)的低温侧设置有海水输入口和海水输出口，所述换热系统卤水输入口(31.1)与蒸馏系统卤水输出口(27.2)相连。

5.根据权利要求3所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，其特征在于：所述蒸馏系统(27)仅包含一级蒸馏器(16)，所述蒸馏系统海水输入口(27.1)、蒸馏系统卤水输出口(27.2)、蒸馏系统蒸汽输出口(27.3)、蒸馏系统传热工质输入口(27.4)、蒸馏系统传热工质输出口(27.5)均设置在一级蒸馏器(16)上。

6.根据权利要求3所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，其特征在于：所述蒸馏系统(27)由一级蒸馏器(16)和二级蒸馏器(15)组成，所述蒸馏系统海水输入口(27.1)、蒸馏系统传热工质输入口(27.4)设置在一级蒸馏器(16)上，所述蒸馏系统卤水输出口(27.2)、蒸馏系统传热工质输出口(27.5)设置在二级蒸馏器(15)上；所述蒸馏系统蒸汽输出口(27.3)包括设置在一级蒸馏器(16)上的空调用蒸汽输出口(27.3a)，以及设置在二级蒸馏器(15)上的蒸发蒸汽输出口(27.3c)；所述一级蒸馏器(16)的海水输出口与二级蒸馏器(15)的海水输入口相连，所述一级蒸馏器(16)的传热工质输出口与二级蒸馏器(15)的传热工质输入口相连；所述空调用蒸汽输出口(27.3a)与空调系统加热蒸汽输入口(1.1)相连，所述蒸发蒸汽输出口(27.3c)与换热系统蒸馏蒸汽输入口(29.1)相连。

7.根据权利要求3所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，其特征在于：所述蒸馏系统(27)包括至少三个蒸馏器，按照海水流动方向前两个蒸馏器分别为一级蒸馏器(16)、二级蒸馏器(15)，最后一级蒸馏器为末级蒸馏器(14)；所述蒸馏系统海水输入口(27.1)、蒸馏系统传热工质输入口(27.4)设置在一级蒸馏器(16)上，所述蒸馏系统传热工质输出口(27.5)设置在二级蒸馏器(15)上，所述一级蒸馏器(16)的传热工质输出口与二级蒸馏器(15)的传热工质输入口相连；所述蒸馏系统卤水输出口(27.2)设置在末级蒸馏器(14)上；各级蒸馏器的海水输出口与下一级蒸馏器的海水输入口相连，二级以后、末级之前的各蒸馏器的蒸汽输出口与其下一级的蒸馏器的加热蒸汽输入口相连，通过该级产生的蒸汽对下一级蒸馏器中的海水进行加热；所述蒸馏系统蒸汽输出口(27.3)包括设置在一级蒸馏器(16)上的空调用蒸汽输出口(27.3a)，设置在二级蒸馏器(15)之后的各级蒸馏器上的加热蒸汽输出口(27.3b)，以及设置在末级蒸馏器(14)上的蒸发蒸汽输出口(27.3c)；所述空调用蒸汽输出口(27.3a)与空调系统加热蒸汽输入口(1.1)相连；所述加热蒸汽输出口(27.3b)、蒸发蒸汽输出口(27.3c)与换热系统蒸馏蒸汽输入口(29.1)相连。

8.根据权利要求4所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，其特征在于：所述蒸汽冷凝装置(29)包括淡水冷凝器(19)和蒸汽换热器(12)，所述空调冷却装置(30)包括海水冷却换热器(21)，所述卤水换热装置(31)包括卤水冷却换热器(26)；所述淡水冷凝器(19)、海水冷却换热器(21)、卤水冷却换热器(26)和蒸汽换热器(12)的低温侧依次串联连接；所述换热系统海水输入口(28.1)设置在淡水冷凝器(19)的低温侧输入端，所述换热系统海水输出口(28.2)设置在蒸汽换热器(12)的低温侧输出端；所述换热系统蒸馏蒸汽输入口(29.1)设置在淡水冷凝器(19)的高温侧输入端，所述空调返回蒸汽输入口(29.2)设置在蒸汽换热器(12)的高温侧输入端；所述换热系统卤水输入口(31.1)、换热系统卤水输出口(31.2)分别设置在卤水冷却换热器(26)的高温侧的两端；所述换热系统淡水输出口(29.3)设置在淡水冷凝器(19)和蒸汽换热器(12)的高温侧输出端；所述换热系统空调冷却工质输入口(30.1)、换热系统空调冷却工质输出口(30.2)设置在海水冷却换热器(21)高温侧的两端。

9.根据权利要求3所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，其特征在于：该系统还包括用于收集冷凝水的淡水箱(25)，所述淡水箱(25)上设置有淡水收集口(25.1)和未凝结蒸汽输出口(25.2)，所述淡水收集口(25.1)与换热系统淡水输出口(29.3)相连；所述未凝结蒸汽输出口(25.2)与换热系统(28)的蒸汽冷凝装置(29)相连。

10.根据权利要求3～9中任一项所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，其特征在于：所述吸收式空调系统(Ⅲ)为单效或多效溴化锂空调。

11.根据权利要求10所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，其特征在于：所述吸收式空调系统(Ⅲ)为双效溴化锂空调，所述吸收式空调系统(Ⅲ)包括高压发生器(1)、低压发生器(2)、冷凝器(3)、蒸发器(4)和吸收器(8)；所述空调系统加热蒸汽输入口(1.1)和空调系统加热蒸汽输出口(1.2)设置在高压发生器(1)上，所述高压发生器(1)的溶液输出端与低压发生器(2)的溶液输入端相连；所述高压发生器(1)的一次蒸汽输出端与低压发生器(2)的一次蒸汽输入端相连，所述低压发生器(2)的二次蒸汽输出端与所述冷凝器(3)的二次蒸汽输入端相连，所述低压发生器(2)的一次蒸汽冷凝液输出端与所述冷凝器(3)的一次蒸汽冷凝液输入端相连，所述冷凝器(3)的冷剂输出端与蒸发器(4)的冷剂输入端相连，所述蒸发器(4)的蒸汽输出端与所述吸收器(8)的蒸汽输入端相连；所述吸收器(8)的溶液输出端与高压发生器(1)的溶液输入端相连，二者之间设置有低温换热器(10)和高温换热器(11)，所述吸收器(8)的溶液输出端、低温换热器(10)的低温侧、高温换热器(11)的低温侧、高压发生器(1)的溶液输入端依次相连；所述高压发生器(1)的溶液输出端、高温换热器(11)的高温侧、低压发生器(2)的溶液输入端依次相连，所述低压发生器(2)的溶液输出端、低温换热器(10)的高温侧、吸收器(8)的溶液输入端依次相连；所述空调系统冷却工质输入口(8.1)、冷凝器(3)的冷却换热装置、吸收器(8)的冷却换热装置、空调系统冷却工质输出口(3.1)依次相连；所述蒸发器(4)内设置有冷水换热器，所述冷水换热器的两端分别设置有空调系统冷水输入口和空调系统冷水输出口，所述蒸发器(4)的下部设置有循环冷剂输出端，上部设置有循环冷剂输入端，所述循环冷剂输出端和循环冷剂输入端之间设置有冷剂泵(5)。

12.根据权利要求3～9中任一项所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，其特征在于：所述太阳能集热器(17)与蒸馏系统传热工质输入口(27.4)之间设置有传热工质循环泵(18)。

13.根据权利要求3～9中任一项所述的高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行系统，其特征在于：所述太阳能集热器(17)为中高温集热器。