一种带有能量回收利用的多级膜蒸馏系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带有能量回收利用的多级膜蒸馏系统，包括至少一个膜蒸馏组件，膜蒸馏组件包括热料腔室和冷料腔室，热料腔室和冷料腔室之间设置有膜体，膜体下端间隙设置有冷壁，膜体与冷壁之间形成有气隙室，气隙室内间隔设置有若干冷凝件，热料腔室两端分别设置有热料进水口和热料出水口，冷料腔室两端分别设置有冷料进水口和冷料出水口，气隙室一端设置有冷凝水出液口，热料腔室上端连通有热料组件，所述冷料腔室下端连通有冷料组件。本实用新型专利技术可以对低品位热源的热量回收利用，相比于反渗透等系统最大的特点是热膜耦合后，此系统上的耗能少、压力小可以充分利用低品位热源，并实现了对水蒸气相变热的回收利用及热料液余热的循环利用。

A multistage membrane distillation system with energy recovery

【技术实现步骤摘要】
一种带有能量回收利用的多级膜蒸馏系统
本技术属于废水处理
，具体地涉及一种带有能量回收利用的多级膜蒸馏系统。
技术介绍
随着世界经济的发展以及能耗的增加，能源与环境问题目前已经成为全世界所共同关注的一个热点问题，而低品位热能作为生活中随处可见的能量，空气中的热量、海水中的热量、企业生产过程中产生的低品位废热、甚至是汽车尾气排放的热量等，却难以被利用，颇为可惜。比如一般化工企业都会产生大量的低品位热能，尤其以煤化工产生的低品位热能为最甚，这些地品味热能大部分为低压蒸汽和100摄氏度以上热水，由于化工装置得特殊性这些低品位热能较难收集。而且像100摄氏度的热水也不能直接用于锅炉，如果回收的话大部分企业都采用循环水将其降至常温，然后经脱盐水重新处理后再次回用到系统中，这样的话低品位的热能就白白变浪费了，而且还要消耗大量的循环水。随着材料和工艺的发展，膜蒸馏逐渐成为废水处理特别是高浓度难降解废水处理的研究热点。膜蒸馏可以在实现废水处理的同时获得高品质的产水，且由于膜材料本身的化学惰性和机械强度，与纳滤和反渗透相比，其对废水的预处理要求不高，因此往往可以直接处理高浓度难降解的废水。而将膜蒸馏技术与其他技术耦合则可以达到更好的低品位热源的利用。如现有的膜蒸馏—结晶耦合技术、热泵—膜蒸馏耦合技术、太阳能—膜蒸馏耦合技术等，都可以很好的利用这些方便得到的热源来进行工作，热膜耦合技术也同样起到有效的低品位热源的利用达到节能环保的目的。
技术实现思路
本技术的目的在于：为了解决现有技术中低品位热源无法得到有效利用的问题，提供一种带有能量回收利用的多级膜蒸馏系统，此多级系统的膜组件是一种新型的带有冷凝结构的膜组件，在膜组件的设计上做到了能提高渗透通量的功能，此多级系统相比于反渗透等系统最大的特点是热膜耦合后，此系统上的耗能少、压力小可以充分利用低品位热源，并实现了对水蒸气相变热的回收利用及热料液余热的循环利用。本技术采用的技术方案如下：一种带有能量回收利用的多级膜蒸馏系统，包括至少一个膜蒸馏组件，膜蒸馏组件包括热料腔室和冷料腔室，热料腔室和冷料腔室之间设置有膜体，膜体下端间隙设置有冷壁，膜体与冷壁之间形成有气隙室，气隙室内间隔设置有若干冷凝件，热料腔室两端分别设置有热料进水口和热料出水口，冷料腔室两端分别设置有冷料进水口和冷料出水口，气隙室一端设置有冷凝水出液口，热料腔室上端连通有热料组件，所述冷料腔室下端连通有冷料组件。本技术的进一步优选，所述冷料组件包括废水罐、与废水罐连通的冷料进水管，冷料进水管上依次设置有的冷水循环泵、第一调节阀、第一流量计，冷料进水管与冷料进水口连通，冷料出水口连通有冷料出水管，冷料出水管连通有热交换器。本技术的进一步优选，所述热料组件包括加热室、热水罐、热料进水管，加热室内设置有换热管，加热室上端通过管道依次与热水罐、热料进水管、热料进水口连通，热料进水管上依次设置有热水循环泵、第二调节阀、第二流量计，所述热料出水口连通有热料出水管，热料出水管通过热水换热器与浓水罐连通。本技术的进一步优选，所述浓水罐连通有回流组件，回流组件包括连通浓水罐和废水罐的回流管，回流管上依次设置有第三调节阀、浓水泵。本技术的进一步优选，所述冷凝水出液口连通有产水管，产水管上设置有压力泵，产水管连通与产水罐。本技术的进一步优选，所述每个膜蒸馏组件的冷凝水出液口均连通有产水管，产水管上设置有压力泵，产水管连通与产水罐。工作原理：电厂的一部分脱硫废水由废水罐通过冷料进水管、冷水循环泵、第一调节阀、第一流量计、冷料进水口进入多个膜蒸馏组件的冷料腔室内，另一部分脱硫废水经由锅炉内烟气产生的余热对换热管进行加热，利用锅炉余热进行锅炉废水处理，最后依次经过换热管、热水罐、热料进水管、热料进水口进入到多个膜蒸馏组件的热料腔室内；在膜蒸馏组件内，由于膜体的疏水性，热料腔室内中其他物质不能透过膜孔进入另一侧，但水蒸气分子可以在由膜体两侧温差引起的压差驱动下通过膜体进入气隙室，水蒸气分子接触冷凝件并冷凝成水被回收；冷凝肋片为固定连接冷壁，为气隙间的热水蒸气提供冷量进行冷凝，有利于气隙间的水蒸气快速冷凝，以此增加了气隙式膜蒸馏在单位时间内的产水，而从冷料腔室中流过的冷废水一方面起到冷却肋片的作用，一方面可吸收这部分蒸汽的潜热进行预热，为下一级的循环利用节省供热量，最后，经过膜体过滤后形成的冷凝水经由冷凝水出液口，汇入到产水罐内；热废水由热料腔室内经过热料出水口、热料出水管流入热交换器内，经过热交换器的热废水被吸热后，降温变为浓废水进入浓水罐，浓水罐的废水可以继续由浓水泵抽回至废水罐进行循环利用；同时，冷废水由冷料腔室内经过冷料出水口、冷料出水管流入热交换器内，经过热交换器的冷废水吸收热废水的热量，经过换热器的冷废水升温后继续流经锅炉烟气流过的换热管进行换热升温，以达到膜蒸馏系统进行的温度，升温后的热废水进入热水罐，由热水循环泵循环至膜组件进行膜蒸馏完成循环。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：1.本技术依靠带有冷凝结构的膜蒸馏组件，在膜蒸馏组件的设计上做到了能提高渗透通量的功能，本技术的多级膜蒸馏系统相比于反渗透等系统最大的特点是热膜耦合后，本技术的多级膜蒸馏系统的具有耗能少、压力小的特点，可以充分利用低品位热源(空气中的热量、海水中的热量、企业生产过程中产生的低品位废热、甚至是汽车尾气排放的热量)，并实现了对水蒸气相变热的回收利用及热料液余热的循环利用。2.本技术的冷料组件为膜蒸馏组件的提供冷源，这种冷源可以利用锅炉中的废水、海水、污染的河水，成本较低，来源且广泛，冷料腔室的废水经过热交换器提供部分的预热，最后通过换热器的冷废水升温后继续流经低品位热源流过的换热管进行换热升温，以达到膜蒸馏系统进行的温度，从而实现对低品位热源利用的目的，符合当前节约能源、可持续发展的战略。3.本技术的热料组件为膜蒸馏组件的提供热源，这种热源是可以利用低品位热源提供热量进行预热，对热源的温度要求不高，实现了对水蒸气相变热的回收利用及热料液余热的循环利用。4.在浓水罐连通有回流组件，经过热交换器换热的废水，降温后流入到浓水罐，而且浓水罐的废水可以继续由浓水泵抽回至废水罐进行循环利用，实现废水的循环利用。5.本技术的膜体过滤后的冷凝水，经过气隙室内的冷凝水出液口被收集到产水罐，利用压力泵可以将一个或多个膜蒸馏组件组合膜蒸馏系统，压力泵并且可以提供膜体内外两侧的压力差。附图说明本技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本技术的结构示意图。附图标记：1-热料腔室，2-冷料腔室，3-气隙室，4-冷凝件，5-废水罐，6-冷料进水管，7-冷水循环泵，8-第一调节阀，9-第一流量计，10-热交换器，11-加热室，12-热水罐，13-热水循环泵，14-第二调节阀，15-第二流量计，16-热料进水管，17-热料出水管，18-冷料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有能量回收利用的多级膜蒸馏系统，其特征在于，包括至少一个膜蒸馏组件，膜蒸馏组件包括热料腔室(1)和冷料腔室(2)，热料腔室(1)和冷料腔室(2)之间设置有膜体，膜体下端间隙设置有冷壁，膜体与冷壁之间形成有气隙室(3)，气隙室(3)内间隔设置有若干冷凝件(4)，热料腔室(1)两端分别设置有热料进水口和热料出水口，冷料腔室(2)两端分别设置有冷料进水口和冷料出水口，气隙室一端设置有冷凝水出液口，热料腔室(1)上端连通有热料组件，所述冷料腔室(2)下端连通有冷料组件。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有能量回收利用的多级膜蒸馏系统，其特征在于，包括至少一个膜蒸馏组件，膜蒸馏组件包括热料腔室(1)和冷料腔室(2)，热料腔室(1)和冷料腔室(2)之间设置有膜体，膜体下端间隙设置有冷壁，膜体与冷壁之间形成有气隙室(3)，气隙室(3)内间隔设置有若干冷凝件(4)，热料腔室(1)两端分别设置有热料进水口和热料出水口，冷料腔室(2)两端分别设置有冷料进水口和冷料出水口，气隙室一端设置有冷凝水出液口，热料腔室(1)上端连通有热料组件，所述冷料腔室(2)下端连通有冷料组件。


2.根据权利要求1所述的带有能量回收利用的多级膜蒸馏系统，其特征在于，所述冷料组件包括废水罐(5)、与废水罐(5)连通的冷料进水管(6)，冷料进水管(6)上依次设置有的冷水循环泵(7)、第一调节阀(8)、第一流量计(9)，冷料进水管(6)与冷料进水口连通，冷料出水口连通有冷料出水管(18)，冷料出水管(18)连通有热交换器(10)。


3.根据权利要求1或2所述的带有能量回收利用的多级膜蒸馏系统，其特征在于，所述热料组件包括加热室(11)、热水罐(12)、热料进水管...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴江波，马韬，杜小泽，刘姝君，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：新型
国别省市：甘肃;62