[发明专利]一种基于真空膜蒸馏的热源塔溶液再生系统

说明书

本发明公开了一种基于真空膜蒸馏的热源塔溶液再生系统，包括热源塔热泵系统、溶液循环加热系统、中空纤维膜组件和真空冷凝收集系统；所述溶液循环加热系统用于将热源塔泵系统中稀的循环喷淋防冻液加热到设定温度并送入所述的中空纤维膜组件；所述中空纤维膜组件用于将加热后的稀溶液中的部分水分分离后变成浓溶液用作热源塔热泵系统的防冻液；所述真空冷凝收集系统用于将所述中空纤维膜组件中分离出来的水蒸气进行冷凝回收。本发明再生效率高、能耗小、成本低、应用范围广。

技术领域

本发明属于溶液再生及膜蒸馏领域，具体涉及一种基于真空膜蒸馏的热源塔溶液再生系统。

背景技术

热源塔热泵系统是一种采用空气作为冷热源，通过水和空气的接触，从空气中吸收或释放热能，为建筑物供暖或供冷的新型热泵系统。在冬季，该系统利用冰点低于零度的特殊载体介质，高效提取低温环境下的相对湿度较高的空气中的低品位热能，通过向能源塔热泵机组输入少量高品位能源，实现低温环境下低品位热能向高品位转移，进而对建筑物进行供热以及提供热水，避免了空气源热泵的结霜及地源热泵受地理条件限制的问题；在夏季，该系统按照常规的水冷冷水机组制冷模式运行，通过蒸发作用来散去空调中产生的热量，从而达到调节温度的目的。热源塔热泵特别适合于夏热冬冷，低温高湿的长江中下游地区，具有很大的节能优势。

防冻液是热源塔热泵系统的关键组成部分。冬季，室外气温一般低于0℃，为防止发生冻结危险，热源塔热泵系统一般采用冰点低于零度的醋酸钾、氯化钠、氯化钙或溴化锂等盐溶液作为循环工质。热源塔热泵系统在冬季制热运行时，由于空气中水蒸汽与溶液表面的水蒸汽存在分压力差，空气中的水分将进入溶液，使溶液的浓度降低，溶液的冰点将上升。为了保证系统运行的安全可靠，需要将溶液从空气中吸入的水分从溶液中排出，提高溶液的浓度，即实现溶液的再生。

膜蒸馏是将膜技术和传统蒸馏技术结合在一起的一种新型分离技术。膜蒸馏所用的膜具有较强的疏水性，只有蒸汽能够进入并透过膜孔,液体不能透过膜孔,膜两侧组分的蒸汽压差作为传质的推动力,因此可以实现液体和气体的分离。膜蒸馏一般可分为四种类型：直接接触式膜蒸馏（DCMD）、气隙式膜蒸馏（AGMD）、真空式膜蒸馏（VMD）、气扫式膜蒸馏（SGMD）。其中, 真空膜蒸馏（VMD）能够获得最大的膜两侧蒸气压差亦即最大的驱动力、最小的膜孔内蒸气传质阻力和最小的跨膜的热传导,因而也能获得较高的蒸气通量。图2简述了中空纤维膜真空膜蒸馏的基本原理,稀的热料液从中空纤维膜的一端进入膜的内侧，在膜的内表面上蒸发,蒸气通过膜孔到达中空纤维膜的真空侧,在真空负压下,蒸气流入外置的冷凝装置中冷凝成液体，膜丝内侧的溶液也因水分的蒸发而由稀变浓，并从膜丝的另外一端流出，从而实现溶液的再生。

因此，将溶液再生技术和真空膜蒸馏技术相结合，开发一种简单易行的热源塔防冻液再生系统，使之成本低、节约能源、实用效率高，对于热源塔热泵系统的推广和大规模应用有着重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种再生效率高、能耗小、成本低、应用范围广和能够大规模应用的基于真空膜蒸馏的热源塔溶液再生系统，以确保溶液浓度维持在一定范围内，保证机组能够持续正常运行。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于真空膜蒸馏的热源塔溶液再生系统，包括热源塔热泵系统、溶液循环加热系统、中空纤维膜组件和真空冷凝收集系统；所述溶液循环加热系统用于将热源塔泵系统中稀的循环喷淋防冻液加热到设定温度并送入所述的中空纤维膜组件；所述中空纤维膜组件用于将加热后的稀溶液中的部分水分水份分离后变成浓溶液用作热源塔热泵系统的防冻液；所述真空冷凝收集系统用于将所述中空纤维膜组件中分离出来的水蒸气进行冷凝回收。