本发明专利技术公开了一种太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置，包括依次连接的太阳能集热子系统、钛白废酸预热换热子系统、蒸发浓缩子系统和钛白废酸冷却结晶子系统以及为太阳能集热子系统、钛白废酸预热换热子系统、蒸发浓缩子系统和钛白废酸冷却结晶子系统供电的太阳能发电储能系统，还包括热泵子系统，热泵子系统包括空气源热泵，空气源热泵设置有空气进口、空气排口、冷介质进口和热介质排口，冷介质进口和热介质排口均通过管道与钛白废酸预热换热子系统相连，实现介质在热泵子系统和钛白废酸预热换热子系统中循环流动。太阳能集热子系统与热泵子系统配合使用，保证持续不断地为钛白废酸预热换热子系统供热，从而实现钛白废酸连续化生产需求。
【技术实现步骤摘要】
太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置
本专利技术涉及废酸浓缩设备领域，具体涉及一种太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置。
技术介绍
使用硫酸法制备钛白粉会产生酸性液体废弃物，这种酸性液体废弃物被称为钛白废酸。钛白废酸直接排放会对环境产生巨大的污染，正如申请号为201210365019.7，名称为“利用太阳能浓缩钛白废酸的方法”的专利技术公开文本中所述钛白废酸当中硫酸的含量为19％～23％，且每生产1t钛白粉就会产生5～8t的钛白废酸，利用钛白废酸的主要方式之一就是浓缩。目前使用的主要方法是三段浓缩法，这种方法需要消耗大气量的蒸汽能、电能和化石能源。由于社会和经济的不断的发展，能源消耗量越来越大，以及环境保护意识的增强，人们对低能耗、清洁、可持续的生产发展有意愿也随之提高，如何采用清洁能源进行钛白废酸浓缩也引起了很多学者的关注和重视，太阳能作为清洁、可再生能源的一种也被开始运用到钛白废酸的浓缩当中。然而，太阳能具有间歇性，不能实现持续供能，影响生产效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置，充分利用太阳能和空气能为整个装置提供能源，以满足钛白废酸连续化、清洁化、节能化生产需求。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置，包括依次连接的太阳能集热子系统、钛白废酸预热换热子系统、蒸发浓缩子系统和钛白废酸冷却结晶子系统以及为太阳能集热子系统、钛白废酸预热换热子系统、蒸发浓缩子系统和钛白废酸冷却结晶子系统供电的太阳能发电储能系统，还包括热泵子系统，所述热泵子系统包括空气源热泵，所述空气源热泵设置有空气进口、空气排口、冷介质进口和热介质排口，所述冷介质进口和热介质排口均通过管道与钛白废酸预热换热子系统相连，实现介质在热泵子系统和钛白废酸预热换热子系统中循环流动。进一步地，所述钛白废酸预热换热子系统包括从上至下依次设置的钛白废酸上储存箱、介质存储箱和钛白废酸下储存箱，所述介质存储箱中设置有换热盘管以及第一驱动泵，换热盘管的上端与钛白废酸上储存箱相连通，下端与钛白废酸下储存箱连通，所述钛白废酸下储存箱通过管道与蒸发浓缩子系统连通，介质存储箱上设置有热介质进口，所述热介质进口通过管道与热介质排口连通，且热介质排口与热介质进口之间的管道上设置有第二驱动泵，所述第一驱动泵通过管道与冷介质进口连通。进一步地，所述钛白废酸下储存箱中设置有第三驱动泵和第一温度检测元件，所述第三驱动泵通过管道与钛白废酸上储存箱连通。进一步地，所述太阳能集热子系统包括槽式聚光集热器，所述槽式聚光集热器设置有第二冷介质进口和第二热介质排口，所述第二热介质排口连接有第四驱动泵，所述四驱动泵通过管道与热介质进口连通，所述第二冷介质进口通过管道与第一驱动泵相连。进一步地，还包括第一三通阀和第二三通阀，所述第二热介质排口、热介质排口和热介质进口分别通过导管与第一三通阀的三个接口连通，所述第二冷介质进口、冷介质进口和第一驱动泵分别通过导管与第二三通阀的三个接口连通。进一步地，蒸发浓缩子系统包括真空浓缩器，所述真空浓缩器设置有进料口、出料口以及抽真空口，所述钛白废酸下储存箱通过管道与进料口连通，且进料口与钛白废酸下储存箱之间设置有第五驱动泵，所述出料口与钛白废酸冷却结晶子系统相连。进一步地，所述钛白废酸冷却结晶子系统包括结晶容器，所述结晶容器之外设置有夹套，所述夹套与结晶容器之间设置有冷却腔，所述冷却腔的顶部设置有加冰口，底部设置有排水口；所述结晶容器的顶部设置有物料进口，侧壁设置有废液排口，底部设置有结晶出口，所述物料进口通过管道与蒸发浓缩子系统相连。进一步地，所述结晶容器内设置有第二温度检测元件。进一步地，所述太阳能发电储能系统包括光伏电池方阵支架、光伏电池板方阵、蓄电池、逆变器以及控制器，所述光伏电池板方阵安装在光伏电池方阵支架上，所述光伏电池板方阵、逆变器、控制器以及蓄电池依次连接。进一步地，还包括市电电源，所述市电电源与控制器电连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：除了采用太阳能集热子系统采集热能之外，还增加了热泵子系统，热泵子系统能够吸收和利用空气中的热能，为钛白废酸的浓缩提供热能，当太阳能集热子系统的供热不足时，热泵子系统能够替代太阳能集热子系统，保证能够持续不断地为钛白废酸预热换热子系统供热，从而实现钛白废酸连续化生产需求。此外，由于太阳能和空气能均为清洁能源，无污染，有利于环保、节能。附图说明图1为本专利技术的示意图。附图标记：1—热泵子系统；11—空气进口；12—空气源热泵；13—冷介质进口；14—热介质排口；15—空气排口；2—太阳能集热子系统；21—槽式聚光集热器；22—第二冷介质进口；23—第二热介质排口；3—钛白废酸预热换热子系统；31—介质存储箱；311—换热盘管；313—热介质进口；32—钛白废酸上储存箱；33—钛白废酸下储存箱；4—蒸发浓缩子系统；41—真空浓缩器；42—进料口；43—出料口；44—抽真空口；5—钛白废酸冷却结晶子系统；51—结晶容器；52—夹套；53—冷却腔；54—加冰口；55—排水口；56—物料进口；57—结晶出口；58—废液排口；6—太阳能发电储能系统；61—光伏电池方阵支架；62—光伏电池板方阵；63—蓄电池；64—逆变器；65—控制器；66—市电电源；71—第一驱动泵；72—第二驱动泵；73—第三驱动泵；74—第四驱动泵；75—第五驱动泵；81—第一温度检测元件；82—第二温度检测元件；91—第一三通阀；92—第二三通阀。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术的太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置，包括依次连接的太阳能集热子系统2、钛白废酸预热换热子系统3、蒸发浓缩子系统4和钛白废酸冷却结晶子系统5以及为太阳能集热子系统2、钛白废酸预热换热子系统3、蒸发浓缩子系统4和钛白废酸冷却结晶子系统5供电的太阳能发电储能系统6。太阳能集热子系统2能够吸收太阳光的辐射，将光能转化为热能并对介质进行加热，加热后的介质进入钛白废酸预热换热子系统3，与同时通入钛白废酸预热换热子系统3的待浓缩钛白废酸换热，使钛白废酸的温度升高，而介质的温度降低并重新回到太阳能集热子系统2中吸热升温，实现循环换热。钛白废酸在钛白废酸预热换热子系统3中吸热后温度升高，然后流动至蒸发浓缩子系统4，经过蒸发浓缩子系统4的浓缩后，再进入钛白废酸冷却结晶子系统5，钛白废酸冷却结晶子系统5对高浓度的钛白废酸进行冷却，钛白废酸中的硫酸盐溶解度降低而结晶，得到较高浓度的硫酸和固态的硫酸盐产品。太阳能发电储能系统6能够将太阳能转化为电能，阳光充足时，太阳能发电储能系统6在为阳能集热子系统2、钛白废酸预热换热子系统3、蒸发浓缩子系统4和钛白废酸冷却结晶子系统5中耗电设备供电的同时，将电能存储起来，当阳光不足时，再利用存储的电能为各个子系统的用电设备供电。由于太阳能集热子系统2只能够在有阳光的条件下工作，当阳光不充足时，经常出现钛白废酸的处理中断的情况，因此，本专利技术还包括热泵子系统1，所述热泵子系统1包括空气源热泵12，所述空气源热泵12设置有空气进口11、空气排口15、冷介质进口13和热介质排口14，所述冷介质进口13和热介质排口14均通过管道与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置，包括依次连接的太阳能集热子系统(2)、钛白废酸预热换热子系统(3)、蒸发浓缩子系统(4)和钛白废酸冷却结晶子系统(5)以及为太阳能集热子系统(2)、钛白废酸预热换热子系统(3)、蒸发浓缩子系统(4)和钛白废酸冷却结晶子系统(5)供电的太阳能发电储能系统(6)，其特征在于：还包括热泵子系统(1)，所述热泵子系统(1)包括空气源热泵(12)，所述空气源热泵(12)设置有空气进口(11)、空气排口(15)、冷介质进口(13)和热介质排口(14)，所述冷介质进口(13)和热介质排口(14)均通过管道与钛白废酸预热换热子系统(3)相连，实现介质在热泵子系统(1)和钛白废酸预热换热子系统(3)中循环流动。
【技术特征摘要】
1.太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置，包括依次连接的太阳能集热子系统(2)、钛白废酸预热换热子系统(3)、蒸发浓缩子系统(4)和钛白废酸冷却结晶子系统(5)以及为太阳能集热子系统(2)、钛白废酸预热换热子系统(3)、蒸发浓缩子系统(4)和钛白废酸冷却结晶子系统(5)供电的太阳能发电储能系统(6)，其特征在于：还包括热泵子系统(1)，所述热泵子系统(1)包括空气源热泵(12)，所述空气源热泵(12)设置有空气进口(11)、空气排口(15)、冷介质进口(13)和热介质排口(14)，所述冷介质进口(13)和热介质排口(14)均通过管道与钛白废酸预热换热子系统(3)相连，实现介质在热泵子系统(1)和钛白废酸预热换热子系统(3)中循环流动。2.根据权利要求1所述的太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置，其特征在于：所述钛白废酸预热换热子系统(3)包括从上至下依次设置的钛白废酸上储存箱(32)、介质存储箱(31)和钛白废酸下储存箱(33)，所述介质存储箱(31)中设置有换热盘管(311)以及第一驱动泵(71)，换热盘管(311)的上端与钛白废酸上储存箱(32)相连通，下端与钛白废酸下储存箱(33)连通，所述钛白废酸下储存箱(33)通过管道与蒸发浓缩子系统(4)连通，介质存储箱(31)上设置有热介质进口(313)，所述热介质进口(313)通过管道与热介质排口(14)连通，且热介质排口(14)与热介质进口(313)之间的管道上设置有第二驱动泵(72)，所述第一驱动泵(71)通过管道与冷介质进口(13)连通。3.根据权利要求2所述的太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置，其特征在于：所述钛白废酸下储存箱(33)中设置有第三驱动泵(73)和第一温度检测元件(81)，所述第三驱动泵(73)通过管道与钛白废酸上储存箱(32)连通。4.根据权利要求2所述的太阳能与空气能互补的钛白废酸浓缩装置，其特征在于：所述太阳能集热子系统(2)包括槽式聚光集热器(21)，所述槽式聚光集热器(21)设置有第二冷介质进口(22)和第二热介质排口(23)，所述第二热介质排口(23)连接有第四驱动泵(74)，所述四驱动泵(74)通过管道与热介质进口(313)连通，所述第二冷介质进口(22)通过管道与...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐众，黄平，吴恩辉，侯静，李军，刘黔蜀，张树立，
申请(专利权)人：攀枝花学院，攀枝花大学科技园发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51
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