一種閉式溶液循環(huán)零排放蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)及其方法，屬于溶液淡化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
淡水及礦產(chǎn)資源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著工業(yè)文明的發(fā)展，淡水及礦產(chǎn)資源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重，世界經(jīng)驗(yàn)證明溶液蒸發(fā)濃縮是解決這一問(wèn)題的重要途徑。傳統(tǒng)溶液濃縮方法包括多級(jí)閃蒸、多效蒸發(fā)、反滲透等方法。多級(jí)閃蒸、多效蒸發(fā)過(guò)程需要消耗大量的蒸汽，多與發(fā)電廠聯(lián)合工作，化石燃料燃燒排放的廢氣造成環(huán)境污染；反滲透法需要消耗高品質(zhì)的電能，且運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，成本較高。傳統(tǒng)溶液濃縮方法將溶液鹽度濃縮至6%以上即直接排入環(huán)境，忽略了長(zhǎng)此以往高鹽度溶液對(duì)周圍海域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)溶液濃縮方法能耗高、污染大，研發(fā)低能耗、低成本、污染零排放的溶液濃縮工藝具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種低能耗、低成本、污染零排放的閉式溶液循環(huán)零排放蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)及其方法。
一種閉式溶液循環(huán)零排放蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，其特征在于包括溶液泵、脫濕器、冷凝器、加濕器、循環(huán)泵、蒸發(fā)結(jié)晶器、攪拌釜、離心機(jī)、節(jié)流閥、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和引風(fēng)機(jī)；
原料溶液入口通過(guò)溶液泵與脫濕器溶液入口相連，脫濕器溶液出口與冷凝器冷側(cè)入口相連，冷凝器冷側(cè)出口與加濕器頂端溶液入口相連，加濕器底端溶液出口通過(guò)循環(huán)泵與蒸發(fā)結(jié)晶器熱側(cè)入口相連，蒸發(fā)結(jié)晶器熱側(cè)出口與攪拌釜溶液入口相連：攪拌釜晶漿出口與離心機(jī)晶漿入口相連，離心機(jī)母液出口與脫濕器溶液入口相連；攪拌釜溶液出口與脫濕器溶液入口相連；
空氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)與加濕器底端空氣入口相連，加濕器頂端空氣出口與脫濕器空氣入口相連，脫濕器空氣出口通過(guò)引風(fēng)機(jī)與環(huán)境相連；
蒸發(fā)結(jié)晶器冷側(cè)出口與壓縮機(jī)入口相連，壓縮機(jī)出口與冷凝器熱側(cè)入口相連，冷凝器熱側(cè)出口通過(guò)節(jié)流閥與蒸發(fā)結(jié)晶器冷側(cè)入口相連；
一種閉式溶液循環(huán)零排放蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的工作方法，包括以下過(guò)程：原料溶液經(jīng)過(guò)溶液泵進(jìn)入脫濕器溶液側(cè)，吸收其空氣側(cè)釋放的熱量后進(jìn)入冷凝器冷側(cè)，吸收其熱側(cè)低沸點(diǎn)工質(zhì)放出的熱量后變成高溫溶液，高溫溶液進(jìn)入加濕器，與空氣直接接觸降溫后從其底端溶液出口排出，然后通過(guò)循環(huán)泵進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器熱側(cè)，向其冷側(cè)的低沸點(diǎn)工質(zhì)釋放熱量后變成過(guò)飽和溶液，進(jìn)入攪拌釜：攪拌釜底部形成的晶漿進(jìn)入離心機(jī)分離，分離出的晶體從攪拌釜晶體出口排出，分離出的母液與原料溶液混合一起進(jìn)入脫濕器底端溶液入口；同時(shí)，攪拌釜上部形成的飽和溶液從溶液出口排出，也與原料溶液混合一起進(jìn)入脫濕器底端溶液入口；
空氣在鼓風(fēng)機(jī)的吹力作用下，從加濕器底端空氣入口進(jìn)入加濕器，與來(lái)自加濕器頂端的熱溶液傳熱傳質(zhì)，變成高溫高濕度的熱空氣，然后進(jìn)入脫濕器，向溶液釋放熱量后降溫減濕，析出水分，形成的淡水從脫濕器淡水出口排出，低溫低濕的空氣在引風(fēng)機(jī)吸力的作用下排入環(huán)境；
低沸點(diǎn)工質(zhì)在蒸發(fā)結(jié)晶器冷側(cè)吸收其熱側(cè)的熱量后變成低壓蒸汽，低壓蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，變成高溫高壓蒸汽，然后進(jìn)入冷凝器，向其冷側(cè)的溶液釋放熱量后冷凝成液體，再通過(guò)節(jié)流閥節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器冷側(cè)，如此循環(huán)工作。
本發(fā)明所述的閉式溶液循環(huán)零排放蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，其特征在于：加濕器采用高分子填料結(jié)構(gòu)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明系統(tǒng)利用空氣溫度不同攜帶水分能力不同的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)空氣加濕脫濕，實(shí)現(xiàn)低溫常壓下溶液濃縮；采用低沸點(diǎn)工質(zhì)循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱量從低溫向高溫轉(zhuǎn)移，無(wú)需利用外在熱源加熱溶液，也無(wú)需采用外在冷源即可實(shí)現(xiàn)濃溶液的冷卻結(jié)晶，只需提供少量電能即可保證系統(tǒng)連續(xù)工作，節(jié)能效果顯著。同時(shí)，系統(tǒng)中溶液為閉式循環(huán)，通過(guò)冷卻結(jié)晶降低溶液含鹽量，實(shí)現(xiàn)濃溶液零排放，環(huán)保效果顯著。
附圖說(shuō)明
圖1一種閉式溶液循環(huán)零排放蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)圖;
附圖標(biāo)號(hào)：1-溶液泵；2-脫濕器；3-冷凝器；4-加濕器；5-循環(huán)泵；6-蒸發(fā)結(jié)晶器；7-攪拌釜；8-離心機(jī)；9-節(jié)流閥；10-鼓風(fēng)機(jī)；11-壓縮機(jī)；12-引風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面參照?qǐng)D1說(shuō)明閉式溶液循環(huán)零排放蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)圖的工作過(guò)程。
原料溶液經(jīng)過(guò)溶液泵進(jìn)入脫濕器溶液側(cè)，吸收其空氣側(cè)釋放的熱量后進(jìn)入冷凝器冷側(cè)，吸收其熱側(cè)低沸點(diǎn)工質(zhì)放出的熱量后變成高溫溶液，高溫溶液進(jìn)入加濕器，與空氣直接接觸降溫后從其底端溶液出口排出，然后通過(guò)循環(huán)泵進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器熱側(cè)，向其冷側(cè)的低沸點(diǎn)工質(zhì)釋放熱量后變成過(guò)飽和溶液，進(jìn)入攪拌釜：攪拌釜底部形成的晶漿進(jìn)入離心機(jī)分離，分離出的晶體從離心機(jī)晶體出口排出，分離出的母液與原料溶液混合一起進(jìn)入脫濕器底端溶液入口；同時(shí)，攪拌釜上部形成的飽和溶液從溶液出口排出，也與原料溶液混合一起進(jìn)入脫濕器底端溶液入口；
空氣在鼓風(fēng)機(jī)的吹力作用下，從加濕器底端空氣入口進(jìn)入加濕器，與來(lái)自加濕器頂端的熱溶液傳熱傳質(zhì)，變成高溫高濕度的熱空氣，然后進(jìn)入脫濕器，向溶液釋放熱量后降溫減濕，析出水分，形成的淡水從脫濕器淡水出口排出，低溫低濕的空氣在引風(fēng)機(jī)吸力的作用下排入環(huán)境；
低沸點(diǎn)工質(zhì)在蒸發(fā)結(jié)晶器冷側(cè)吸收其熱側(cè)的熱量后變成低壓蒸汽，低壓蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，變成高溫高壓蒸汽，然后進(jìn)入冷凝器，向其冷側(cè)的溶液釋放熱量后冷凝成液體，再通過(guò)節(jié)流閥節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器冷側(cè)，如此循環(huán)工作。