一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏系统，包括料液罐、冷凝器、水箱、蒸发器、第一压缩机、节流装置；膜组件、循环泵、换热器；第二压缩机；水箱内设有蒸发器，料液罐内设有冷凝器，其中，蒸发器、压缩机、冷凝器、节流装置形成第一回路；料液罐、膜组件、换热器形成第二回路；还包括循环泵，所述循环泵用于向第二回路提供动力；膜组件的蒸汽出口连通第二压缩机的进口，第二压缩机的出口连通换热器的第一进口，换热器的第一出口与水箱的第一进口连通。本实用新型专利技术将余热回收引入到耦合MVR的膜蒸馏系统中，通过回收余热，实现了膜蒸馏系统中能量的梯级应用，提高能源利用率，降低生产成本。
A membrane distillation system with residual heat recovery coupled MVR
【技术实现步骤摘要】
一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏系统
本技术涉及一种膜蒸馏系统，具体而言，涉及一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏系统。
技术介绍
膜分离技术是以高分子疏水微孔膜的选择透过性为基础，在膜壁面和膜腔内形成压差驱动力，使溶液中的水以水分子的形式透过膜孔，实现了溶质溶剂的分离。因其处理效率高、适用范围广、易与其他技术耦合等特征，已经在浓缩领域得到广泛应用。相较于传统的多效蒸发、机械蒸汽再压缩以及多级闪蒸技术，膜蒸馏技术在分离水分的纯净度、耐强酸强碱以及操作简单等方面具有较大的优势。然而其在水蒸气处理方面大多为直接冷凝，水蒸气潜热未得到回收，导致能耗较高。因此现有的膜蒸馏技术多与其它技术耦合应用来降低系统能耗，其中以与机械蒸汽再压缩技术(MVR)的耦合已经得到了广泛的研究。中国技术专利CN108744980A公开了一种不带存液膜组件耦合MVR浓缩强腐蚀性溶液系统及方法，该系统包括原料罐、电加热装置、减压膜组件、膜分离器等装置。系统在负压环境下通过减压膜组件分离出水蒸气，并通过压缩机增焓后加热浓缩液，进而回收二次蒸汽中潜热，提高能源利用率。然而，该系统中原料预热以及维持料液温度的恒定均采用电加热，导致能耗较高；二次蒸汽被冷凝成冷凝水直接流入凝水管自然冷却，余热未得到回收利用；所选用的压缩机未与料液温度实时关联，实际操作需要人为控制调频，系统运行较不稳定。中国技术专利CN103080013B公开了一种蒸汽压缩膜蒸馏脱盐装置，其中，由跨膜蒸馏模块上的温度梯度所产生的冷凝的潜热被直接传递到在液态流体流的脱盐期间的气化潜热，装置包括MD模块、蒸汽压缩机等。该系统实现了二次蒸汽的回收利用，然而该系统仅论述了在盐溶液中的应用，无法应用到强腐蚀性溶液中，并且冷凝液中的显热也未得到回收利用。中国技术专利CN206199023U公开了一种带蒸汽机械压缩的膜蒸馏装置，系统通过压缩机提高二次蒸汽的焓值用于加热浓缩液，回收了二次蒸汽的潜热，提高能源利用率。该系统同样采用电加热来预热料液，导致能耗较高；该系统料液温度的恒定靠电加热和压缩机共同作用，增大了系统操作的复杂性；该系统对蒸汽分离的纯净度不够，导致无法应用于强腐蚀性溶液的蒸发浓缩；所选用的压缩机未与料液温度实时关联，实际操作需要人为控制调频，系统运行较不稳定。中国技术专利CN208678828U公开了一种膜蒸馏耦合MVR浓缩强腐蚀溶液系统，自膜管顶端出口进入膜分离器分离净化，再进入蒸汽压缩机升温加压，压缩之后的蒸汽进入换热器对来自膜组件上部出口的浓缩液释放潜热，最终冷凝成为饱和液态水进入凝水罐收集。系统回收二次蒸汽潜热，提高能源利用率，并将膜蒸馏系统应用到强腐蚀性溶液中。然而，系统仍未解决因采用电加热持料液温度恒定带来的能耗高以及冷凝水余热因未回收利用带来的能源浪费问题。综上所述，现有的膜蒸馏系统与机械蒸汽压缩系统结合过程中，通过压缩机将膜分离出的水蒸气压缩并增焓后，加热被浓缩后的料液，回收了水蒸气的二次潜热。然而在料液预热过程中均采用电加热，并且为了维持料液温度恒定电加热需要持续运行；二次蒸汽被冷凝后直接在大气中冷凝，该部分显热未得到利用；所选用压缩机多为定频压缩机，未能通过料液内的温度传感器建立联系。这些都无形之中增加了膜蒸馏过程中能耗，增加了生产成本，降低了系统运行的稳定性。综上所述，现有技术中的耦合MVR的膜蒸馏系统及方法存在以下技术问题：1)料液预热过程中均采用电加热加热升温，系统稳定运行后，为了维持料液温度的恒定，电加热需要持续运行。2)二次蒸汽被冷凝后直接在大气中冷凝，冷凝水显热未得到利用。3)压缩机多为定频控制，未能通过料液中的温度传感器与料液温度建立联系切，增加了后续操作的复杂性。
技术实现思路
鉴于此，本技术提供一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏系统及方法，本技术将余热回收引入到耦合MVR的膜蒸馏系统中，通过回收冷凝水的显热，实现了膜蒸馏系统中能量的梯级应用，提高能源利用率，降低生产成本。具体地：一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏系统，包括料液罐、冷凝器、水箱、蒸发器、第一压缩机、节流装置、膜组件、循环泵、换热器、第二压缩机、真空泵：水箱内设有蒸发器，料液罐内设有冷凝器，其中，蒸发器、第一压缩机、冷凝器、节流装置形成第一回路；具体为：蒸发器出口与第一压缩机的进口连通，第一压缩机的出口与冷凝器的进口连通，冷凝器的出口与节流装置的进口连通，节流装置的出口与蒸发器的进口连通；料液罐、膜组件、换热器形成第二回路；具体为：料液罐的料液出口连通膜组件的料液进口，膜组件的料液出口连通换热器的料液进口，换热器的料液出口连通料液罐的料液进口；第二回路上还形成有循环泵，所述循环泵用于向第二回路提供动力；膜组件的蒸汽出口连通第二压缩机的进口，第二压缩机的出口连通换热器的第一进口，换热器的第一出口与水箱的第一进口连通；真空泵与膜组件的蒸气出口连通。优选地，膜组件的蒸汽出口经过气液分离器后连通第二压缩机的进口。优选地，还包括真空料罐，真空泵和真空料罐的出口连通，真空料罐的进口通过第四控制阀与气液分离器的进口或出口连通。优选地，还包括真空料罐，真空泵和真空料罐的出口连通，真空料罐的进口通过第四控制阀连接在第二压缩机与第五控制阀之间。优选地，水箱还包括空气进口和空气出口，水箱空气进口处设有第六控制阀，水箱的空气出口处设有第七控制阀。优选地，还包括风机，风机用于加速水箱内空气的流通。优选地，第二回路上料液罐与膜组件之间形成有第一控制阀，第二回路上换热器与料液罐之间形成有第二控制阀。优选地，换热器的第一出口与水箱的第一进口之间设有第三控制阀。优选地，第二压缩机的出口与换热器的第一进口之间设有第五控制阀。优选地，水箱内设有液位传感器，液位传感器位于距水箱底部一预设高度处。优选地，料液罐内设有用于测量料液温度的温度传感器。优选地，第一压缩机和第二压缩机中的至少一个为变频压缩机。另外本技术还提供一种本技术所述的膜蒸馏系统的控制方法，所述的膜蒸馏系统的水箱内设有液位传感器，液位传感器位于距水箱底部一预设高度处，所述控制方法包括如下步骤：S01：获取液位传感器检测结果；S02：当未检测到液位时，控制膜蒸馏系统按第一运行方式运行；当检测到液位时，控制膜蒸馏系统按第二运行方式运行。优选地，所述膜蒸馏系统的第二回路上料液罐与膜组件之间形成有第一控制阀，第二回路上换热器与料液罐之间形成有第二控制阀；换热器的第一出口与水箱的第一进口之间设有第三控制阀；膜组件的蒸汽出口经过气液分离器连通第二压缩机的进口，真空泵和真空料罐的出口连通，真空料罐的进口通过第四控制阀与气液分离器的进口或出口连通；第二压缩机的出口与换热器的第一进口之间设有第五控制阀；水箱的空气进口处设有第六控制阀，水箱的空气出口处设有第七控制阀；所述第一运行方式包括如下步骤：SA1:第六、七控制阀开启，第一至第五控制阀关闭，第一压缩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏系统，包括料液罐(1)、冷凝器(2)、水箱(10)、蒸发器(11)、第一压缩机(13)、节流装置(12)、膜组件(5)、循环泵(3)、换热器(9)、第二压缩机(14)、真空泵(16)，其特征在于：/n水箱(10)内设有蒸发器(11)，料液罐(1)内设有冷凝器(2)，其中，蒸发器(11)、第一压缩机(13)、冷凝器(2)、节流装置(12)形成第一回路；具体为：蒸发器(11)出口与第一压缩机(13)的进口连通，第一压缩机(13)的出口与冷凝器(2)的进口连通，冷凝器(2)的出口与节流装置(12)的进口连通，节流装置(12)的出口与蒸发器(11)的进口连通；/n料液罐(1)、膜组件(5)、换热器(9)形成第二回路；具体为：料液罐(1)的料液出口连通膜组件(5)的料液进口，膜组件(5)的料液出口连通换热器(9)的料液进口，换热器(9)的料液出口连通料液罐(1)的料液进口；第二回路上还形成有循环泵(3)，所述循环泵(3)用于向第二回路提供动力；/n膜组件(5)的蒸汽出口连通第二压缩机(14)的进口，第二压缩机(14)的出口连通换热器(9)的第一进口，换热器(9)的第一出口与水箱(10)的第一进口连通；/n真空泵(16)与膜组件(5)的蒸气出口连通。/n...
【技术特征摘要】
1.一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏系统，包括料液罐(1)、冷凝器(2)、水箱(10)、蒸发器(11)、第一压缩机(13)、节流装置(12)、膜组件(5)、循环泵(3)、换热器(9)、第二压缩机(14)、真空泵(16)，其特征在于：
水箱(10)内设有蒸发器(11)，料液罐(1)内设有冷凝器(2)，其中，蒸发器(11)、第一压缩机(13)、冷凝器(2)、节流装置(12)形成第一回路；具体为：蒸发器(11)出口与第一压缩机(13)的进口连通，第一压缩机(13)的出口与冷凝器(2)的进口连通，冷凝器(2)的出口与节流装置(12)的进口连通，节流装置(12)的出口与蒸发器(11)的进口连通；
料液罐(1)、膜组件(5)、换热器(9)形成第二回路；具体为：料液罐(1)的料液出口连通膜组件(5)的料液进口，膜组件(5)的料液出口连通换热器(9)的料液进口，换热器(9)的料液出口连通料液罐(1)的料液进口；第二回路上还形成有循环泵(3)，所述循环泵(3)用于向第二回路提供动力；
膜组件(5)的蒸汽出口连通第二压缩机(14)的进口，第二压缩机(14)的出口连通换热器(9)的第一进口，换热器(9)的第一出口与水箱(10)的第一进口连通；
真空泵(16)与膜组件(5)的蒸气出口连通。
2.根据权利要求1所述的膜蒸馏系统，其特征在于：膜组件(5)的蒸汽出口经过气液分离器(8)后连通第二压缩机(14)的进口。
3.根据权利要求2所述的膜蒸馏系统，其特征在于：还包括真空料罐(15)，真空泵(16)与真空料罐(15)的出口连通，真空料罐(15)的进口通过第四控制阀(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：汲超，徐东恒，陈波，魏晓磊，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44
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