【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及淡鹽制備裝置領域和熱力循環系統領域，尤其涉及一種淡鹽制備一體化裝置和方法、及包含其的電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統和方法。
技術介紹
1、氫氣燃料作為高能量密度的清潔能源，其既可以作為能量載體替代汽油、柴油等直接燃燒使用，也是重要的工業氣體。面對潛在的大規模氫氣需求，電解水制氫被認為是最為可行的清潔制氫技術。電解海水制氫氣分為兩種方法，一種是先通過海水淡化技術將海水淡化后再進行電解制氫，另一種是直接電解海水制氫。但是電解海水制氫高昂的電耗費用以及其電解液的補充成本和氫氣純化工藝的復雜，是限制電解海水制取氫氣發展和降低其成本的主要因素，在直接電解海水制氫設備中，也需要適當的去除離子成分以保證電解設備長時間穩定運行，因此利用電解海水制氫的余熱進行冷電淡鹽多效聯產并利用其不同的產品進行氫氣的純化、電解液的補給等來降低電解水制氫的整體成本，是人們所希望的。熱力循環系統在余熱利用方面極為有效，且運行方式和生產效益具有多樣性。
2、為了解決上述問題，提出本專利技術。
技術實現思路
1、本專利技術提出一種淡鹽制備一體化裝置及電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統。本專利技術的一種淡鹽制備一體化裝置利用冷凍淡化法進行淡鹽制備，同時作為本專利技術的一種電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統的核心部件，該系統以電解水制氫的電解槽混合液余熱作為熱源，驅動一個由有機朗肯循環、吸收式制冷循環和壓縮式制冷循環以及本專利技術提出的一種淡鹽制備一體化裝置耦合而成的電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統進行冷電淡鹽多效聯產，系統
2、本專利技術中淡鹽是指系統的聯產產品有鹽和淡水。
3、本專利技術第一方面提供一種淡鹽制備一體化裝置，其包括上級淡鹽分離模塊和下級冷凝制淡模塊；
4、上級淡鹽分離模塊包括海水進水口17-1、冰晶析出槽17-2、上級制冷劑入口17-3、過濾送冰管17-4、鹽水導流槽17-5、濃鹽水出水口17-6、壁式換熱器17-12、上級制冷劑出口17-13、上級盤管式換熱器17-14和支撐柱；
5、下級冷凝制淡模塊包括淡水出水口17-7、冰晶融化槽17-8、下級制冷劑入口17-9、下級盤管式換熱器17-10和下級制冷劑出口17-11；
6、所述海水進水口17-1安裝在淡鹽制備一體化裝置頂部中心位置，所述冰晶析出槽17-2安裝在海水進水口的正下方，并通過所述支撐柱安裝在所述冰晶融化槽17-8的正上方，所述冰晶融化槽17-8位于整個淡鹽制備一體化裝置的底部；在所述冰晶析出槽17-2的外壁安裝有所述壁式換熱器17-12，所述上級制冷劑入口17-3與所述壁式換熱器17-12的一個端口連接，所述壁式換熱器17-12的另一端口與所述冰晶析出槽17-2內的所述上級盤管式換熱器17-14的一個端口連接，所述上級盤管式換熱器17-14的另一端口與所述上級制冷劑出口17-13連接；
7、在所述冰晶析出槽17-2的開口側設置有所述過濾送冰管17-4所述過濾送冰管17-4的出口與所述冰晶析出槽17-2連接，在過濾冰晶管17-4的下方設有所述鹽水導流槽17-5；安裝在所述冰晶融化槽17-8內的所述下級盤管式換熱器17-10的一個端口與下級制冷劑進口17-9連接，所述下級盤管式換熱器17-10的另一端口與所述下級制冷劑出口17-11連接；在靠近所述冰晶析出槽17-2和所述冰晶融化槽17-8的側壁上分別安裝有所述濃鹽水出水口17-6和所述淡水出水口17-7。
8、優選地，上級淡鹽分離模塊和下級冷凝制淡模塊均為圓柱體，所述淡鹽制備一體化裝置整體為上下兩個圓柱堆疊體。
9、優選地，所述過濾送冰管17-4是一側設有過濾孔的保溫送冰管道，所述過濾送冰管17-4可以為四個或者四個以上的多個對稱布置。
10、所述鹽水導流槽17-5為環繞安裝在所述冰晶析出槽17-2側壁的槽道，所述鹽水導流槽17-5設有出流口，用于收集過濾所得的鹽水。
11、優選地，所述海水進水口17-1需要安裝在距離所述冰晶析出槽17-2一定高度的位置，利用其勢能推動冰晶向四周的所述過濾送冰管17-4運動；
12、所述壁式換熱器17-12、所述過濾送冰管17-4和所述冰晶融化槽17-8都需要額外在其表面設置有保溫材料進行保溫。
13、本專利技術第二方面提供一種淡鹽制備一體化方法，使用本專利技術第一方面所述的淡鹽制備一體化裝置，其包括以下步驟：
14、海水通過所述海水進水口17-1進入所述冰晶析出槽17-2直至槽內裝滿海水停止供應，吸收式制冷子系統的制冷劑通過所述上級制冷劑入口17-3進入上級淡鹽分離模塊，并依次通過所述壁式換熱器17-12和所述上級盤管式換熱器17-14進行蒸發制冷，最后通過所述上級制冷劑出口17-13流出；
15、所述冰晶析出槽17-2內的海水與低溫制冷劑換熱(接受低溫)開始冷凍析出淡水冰晶，淡水冰晶由于密度較小而浮上水面，此時水面下降，所述重力海水箱4再向所述冰晶析出槽17-2中持續通入海水，由于所述海水進水口17-1設置在距離所述冰晶析出槽17-2水面一定距離的高度，所以海水對水面中心的沖擊會通過水流向四周擴散并帶動冰晶進入到所述過濾送冰管17-4；
16、冰晶裹挾著部分鹽水通過所述過濾送冰管17-4，進行鹽水過濾和冰晶輸送，過濾所得的鹽水通過過濾孔流至所述鹽水導流槽17-5被導流并另外收集，冰晶則進入到所述冰晶融化槽17-8中；
17、壓縮式制冷子循環的制冷劑通過所述下級制冷劑入口17-9進入下級冷凝制淡模塊，通過所述下級盤管式換熱器17-10與冰晶進行換熱冷凝，再通過所述下級制冷劑出口17-11流出，冰晶吸熱融化生成淡水，淡水通過所述淡水出水口17-7流出，最后隨著淡水冰晶的不斷析出，所述冰晶析出槽17-2內的海水不斷濃縮，通過所述濃鹽水出水口17-6流出收集用于鹽的制備。
18、本專利技術第三方面提供一種電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統，其包括動力模塊、復疊式制冷模塊、淡鹽制備模塊和氫氣純化模塊；所述淡鹽制備模塊包括本專利技術第一方面所述的所述淡鹽制備一體化裝置17。
19、優選地，氫氣純化模塊包括電解槽1、蒸發器7、氣液分離器3、氫氣純化處理器5和氫氣干燥器6，所述電解槽1電解質出口與所述蒸發器7電解質側入口連接，所述蒸發器7電解質出口與所述氣液分離器3入口連接，所述氣液分離器3流體出口與所述電解槽1入口連接，所述氣液分離器3蒸氣出口與所述氫氣純化處理器5入口連接，所述氫氣純化處理器5出口與所述氫氣干燥器6入口連接；
20、復疊式制冷模塊包括吸收式制冷子模塊和壓縮式制冷子模塊，其中吸收式制冷子模塊包括冷凝發生器11、冷凝器14、上級節流閥15、吸收器13和循環泵12，所述冷凝發生器11的混合工質側蒸汽出口與所述冷凝器14入口連接，所述冷凝器14出口與本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種淡鹽制備一體化裝置，其特征在于，其包括上級淡鹽分離模塊和下級冷凝制淡模塊；
2.根據權利要求1所述的淡鹽制備一體化裝置，其特征在于，上級淡鹽分離模塊和下級冷凝制淡模塊均為圓柱體，所述淡鹽制備一體化裝置整體為上下兩個圓柱堆疊體。
3.根據權利要求1所述的淡鹽制備一體化裝置，其特征在于，所述過濾送冰管(17-4)是一側設有過濾孔的保溫送冰管道，所述過濾送冰管(17-4)為四個或者四個以上的多個對稱布置。
4.根據權利要求1所述的淡鹽制備一體化裝置，其特征在于，所述海水進水口(17-1)需要安裝在距離所述冰晶析出槽(17-2)一定高度的位置，利用其勢能推動冰晶向四周的所述過濾送冰管(17-4)運動；
5.一種淡鹽制備一體化方法，其特征在于，使用權利要求1-4任一項所述的淡鹽制備一體化裝置，其包括以下步驟：
6.一種電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統，其特征在于，其包括動力模塊、復疊式制冷模塊、淡鹽制備模塊和氫氣純化模塊；所述淡鹽制備模塊包括權利要求1-4任一項所述的所述淡鹽制備一體化裝置(17)。
7.根據權利要求
8.根據權利要求7所述的電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統，其特征在于，所述重力海水箱(4)通過泵從大海中補充海水，所述重力海水箱(4)出口設有閥門控制開關和流量大小。
9.根據權利要求7所述的電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統，其特征在于，根據動力模塊的發電量的大小，可以為所述的電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統整體或者部分實現自供能。
10.一種電解槽余熱冷電淡鹽聯產方法，其特征在于，使用權利要求7-9任一項所述的電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統，其包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種淡鹽制備一體化裝置，其特征在于，其包括上級淡鹽分離模塊和下級冷凝制淡模塊；
2.根據權利要求1所述的淡鹽制備一體化裝置，其特征在于，上級淡鹽分離模塊和下級冷凝制淡模塊均為圓柱體，所述淡鹽制備一體化裝置整體為上下兩個圓柱堆疊體。
3.根據權利要求1所述的淡鹽制備一體化裝置，其特征在于，所述過濾送冰管(17-4)是一側設有過濾孔的保溫送冰管道，所述過濾送冰管(17-4)為四個或者四個以上的多個對稱布置。
4.根據權利要求1所述的淡鹽制備一體化裝置，其特征在于，所述海水進水口(17-1)需要安裝在距離所述冰晶析出槽(17-2)一定高度的位置，利用其勢能推動冰晶向四周的所述過濾送冰管(17-4)運動；
5.一種淡鹽制備一體化方法，其特征在于，使用權利要求1-4任一項所述的淡鹽制備一體化裝置，其包括以下步驟：
6.一種電解槽余熱冷電淡鹽聯產系統，其特征在于，其包括動力模塊、復疊式制冷模塊、淡鹽制備模塊和氫氣純化模塊；所述淡鹽制備模塊包括權利要求1-4任一項所述的所述淡鹽制備一體化裝置(17)。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄺允，胡斌，王慶，鄧澤宇，但昭旺，余恩德，申軍鋒，沈健，
申請(專利權)人：深圳清華大學研究院，
類型：發明
國別省市：
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