本发明涉及可再生能源，尤其涉及一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统。
背景技术：
1、当前，脱盐技术(又称海水淡化)旨在从不纯和不适宜饮用的水源(如海水或微咸水)中提取纯水，商业化应用的脱盐技术主要包括热蒸发和冷凝(包括多效脱盐、多级闪蒸、加湿－除湿、冷冻脱盐等)、膜基(包括反渗透、直接接触膜蒸馏等)、微生物脱盐和冷冻脱盐等方法。在这些方法中，多效脱盐(med)、多级闪蒸(msf)和基于膜的技术应用最为广泛。然而，为了确保med和msf的高效运行，它们需要复杂的多级结构和真空设备，而且维护成本较高。此外，膜基脱盐技术的效率十分依赖于膜的性能，但膜易受到污染影响，导致盐泄漏问题，同时容易受到沉积物和碎屑堵塞，因此需要频繁更换膜以确保脱盐系统的正常运行，这显著增加了脱盐技术的成本。
2、在该领域中，冷冻脱盐是一种利用海水结冰过程中提取纯水并排出盐分子或杂质的方法，值得注意的是，相较于水蒸馏所需的蒸发潜热(2256kj/kg)，水结冰所需的融化潜热(334kj/kg)要小得多。冷冻脱盐一般包括三个步骤：首先通过冷却产生冰，然后利用过滤将冰从海水中分离出来，最后将冰融化以得到纯净的液态水。另一方面，加湿－除湿(hdh)脱盐是一种模拟地球自然水循环过程的方法，通过加湿和除湿两个装置组成的循环回路来实现脱盐。hdh脱盐需要低温热源(45℃至80℃)，可以利用直接电加热(效率较低)、燃煤发电厂烟气等废热源或太阳能光热技术获得。冷冻和hdh脱盐方法都可以轻松实现常见的热管理方法，可以在环境条件下运行，无需任何有害化学物质或膜，因此具有更低的资金成本。然而，这些方法的能源效率(直接影响运营成本)对于能源的集成设计以及组件内的传热和传质特性都非常敏感。
3、同时，中高温(75℃～200℃)废热是发电厂或工业处理厂废气的常见输出。此外，通过太阳能光热方法也能相对容易产出该温度下的热量。但由于其温度较低，无论是通过燃气轮机还是热电发电机，都很难将这种废热以可接受的效率转化为电能，因此该做法并不具有经济效益。综上所述，将废气的废热或太阳能光热设备的热量应用于热驱动的脱盐技术，如med或msf，是一种共识。但是如前面所说，为保证med和msf的高效率，它们需要复杂的多级结构和真空设备，且维护成本高昂。
4、因此，如何提供一款热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，结构简单，维护成本低，可有效利用工业工厂废气中的废热资源，成为本领域技术人员亟待解决的难题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，结构简单，维护成本低，可有效利用工业工厂废气中的废热资源。
2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
3、本发明一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，包括热端海水进口、冷端海水进口、吸收制冷机、冰过滤器和加湿除湿耦合单元，所述热端海水进口与所述吸收制冷机的第一进水口相连，所述冷端海水进口与所述吸收制冷机的第二进水口相连，所述吸收制冷机的第一输出口与所述加湿除湿耦合单元的第三进水口相连，所述吸收制冷机的第二输出口与所述冰过滤器的第一输入口相连，所述冰过滤器的第三输出口与所述加湿除湿耦合单元的第四进水口相连，所述冰过滤器的第四输出口用于纯冰块的输出。
4、优选的，所述吸收制冷机包括发生器、精馏器、冷凝器、蒸发器、吸收器和第一膨胀阀，所述发生器、精馏器、冷凝器、第一膨胀阀、蒸发器和吸收器依次连接并用于循环冷凝介质；
5、所述热端海水进口与所述吸收器的海水侧进口相连，所述吸收器的海水侧出口与所述冷凝器的海水侧进口相连，所述冷凝器的海水侧出口与所述加湿除湿耦合单元的第三进水口相连；
6、所述冷端海水进口与所述蒸发器的海水侧进口相连，所述蒸发器的海水侧出口与所述冰过滤器的第一输入口相连。
7、优选的，所述发生器上设置有高温流体进口和高温流体出口，外界的高温流体通过所述高温流体进口进入到所述发生器内用于加热所述发生器内的冷凝介质，并通过所述高温流体出口从所述发生器内排出，所述发生器的冷凝介质侧一路与所述精馏器相连，另一路与所述吸收器相连，并用于加热所述吸收器内的海水。
8、优选的，所述发生器与吸收器之间设置有溶液泵和第二膨胀阀，所述发生器内被加热的冷凝介质通过所述第二膨胀阀输送到所述吸收器内用于加热所述发生器内的海水，所述发生器内被降温后的冷凝介质通过所述溶液泵输送到所述发生器内重新加热。
9、优选的，所述热端海水进口与所述吸收器海水侧进口之间连接有热端海水泵。
10、优选的，所述冷端海水进口与所述蒸发器海水侧进口之间连接有冷端海水泵。
11、优选的，所述加湿除湿耦合单元包括加湿装置和除湿装置，所述加湿装置与所述除湿装置相互连接，所述冷凝器的海水侧出水口与所述加湿装置的第三进水口相连，所述冰过滤器的第三输出口与所述除湿装置的第四进水口相连。
12、优选的，所述加湿装置设置有高温海水排放口，所述除湿装置设置有淡水输出口和低温海水排放口。
13、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
14、1)本发明同时对吸收制冷机的冷能以及废热输出加以利用，使能源利用达到最大化，实现高效环保的新型热驱动海水淡化技术；
15、2)本发明中的吸收制冷机能够在75℃至200℃的广泛温度范围内高效利用废热，展现出了卓越的节能性能，不仅能广泛应用于电厂和工业领域，有效利用废热来生产淡水，还能巧妙结合太阳能-光热转换技术，甚至利用光伏电池的余热来驱动，实现多元化的能源利用；
16、3)本发明所涉及的氨-水基吸收制冷机技术较为成熟，并且，本发明无需对海水进行大规模加压或者营造真空环境，可在接近环境压力下运行，除吸收制冷机外，本发明的其他部件均不涉及大量的压力变化，所消耗的电能较小，是一种具有经济效益的高效海水淡化方案。
17、总的来说，本发明同时利用吸收制冷机的冷能与废热输出，实现能源的最大化利用，打造了一种高效环保的新型热驱动海水淡化技术，该技术中的吸收制冷机能在75℃至200℃的广泛温度范围内高效利用废热，展现出卓越的节能性能，可广泛应用于电厂和工业领域；此外，该技术运行压力接近环境，电能消耗小，经济效益显著，具有多元化的能源利用潜力。
1.一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，其特征在于：包括热端海水进口、冷端海水进口、吸收制冷机(1)、冰过滤器(2)和加湿除湿耦合单元(3)，所述热端海水进口与所述吸收制冷机(1)的第一进水口相连，所述冷端海水进口与所述吸收制冷机(1)的第二进水口相连，所述吸收制冷机(1)的第一输出口与所述加湿除湿耦合单元(3)的第三进水口相连，所述吸收制冷机(1)的第二输出口与所述冰过滤器(2)的第一输入口相连，所述冰过滤器(2)的第三输出口与所述加湿除湿耦合单元(3)的第四进水口相连，所述冰过滤器(2)的第四输出口(4)用于纯冰块的输出。
2.根据权利要求1所述的一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，其特征在于：所述吸收制冷机(1)包括发生器(101)、精馏器(102)、冷凝器(103)、蒸发器(104)、吸收器(105)和第一膨胀阀(106)，所述发生器(101)、精馏器(102)、冷凝器(103)、第一膨胀阀(106)、蒸发器(104)和吸收器(105)依次连接并用于循环冷凝介质；
3.根据权利要求2所述的一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，其特征在于：所述发生器(101)上设置有高温流体进口(5)和高温流体出口(6)，外界的高温流体通过所述高温流体进口(5)进入到所述发生器(101)内用于加热所述发生器(101)内的冷凝介质，并通过所述高温流体出口(6)从所述发生器(101)内排出，所述发生器(101)的冷凝介质侧一路与所述精馏器(102)相连，另一路与所述吸收器(105)相连，并用于加热所述吸收器(105)内的海水。
4.根据权利要求3所述的一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，其特征在于：所述发生器(101)与吸收器(105)之间设置有溶液泵(7)和第二膨胀阀(8)，所述发生器(101)内被加热的冷凝介质通过所述第二膨胀阀(8)输送到所述吸收器(105)内用于加热所述发生器(101)内的海水，所述发生器(101)内被降温后的冷凝介质通过所述溶液泵(7)输送到所述发生器(101)内重新加热。
5.根据权利要求2所述的一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，其特征在于：所述热端海水进口与所述吸收器(105)海水侧进口之间连接有热端海水泵(9)。
6.根据权利要求2所述的一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，其特征在于：所述冷端海水进口与所述蒸发器(104)海水侧进口之间连接有冷端海水泵(10)。
7.根据权利要求2所述的一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，其特征在于：所述加湿除湿耦合单元(3)包括加湿装置(301)和除湿装置(302)，所述加湿装置(301)与所述除湿装置(302)相互连接，所述冷凝器(103)的海水侧出水口与所述加湿装置(301)的第三进水口相连，所述冰过滤器(2)的第三输出口与所述除湿装置(302)的第四进水口相连。
8.根据权利要求7所述的一种热驱动式冷冻与加湿－除湿耦合的高效海水淡化系统，其特征在于：所述加湿装置(301)设置有高温海水排放口(11)，所述除湿装置(302)设置有淡水输出口(12)和低温海水排放口(13)。
