[发明专利]一种太阳能耦合MVR真空膜蒸馏浓缩硫酸溶液系统及方法

权利要求书

1.一种太阳能耦合MVR真空膜蒸馏浓缩硫酸溶液系统，其特征在于：包括原料罐(1)、第一控制阀(2-1)、第二控制阀(2-2)、第三控制阀(2-3)、第四控制阀(2-4)、第五控制阀(2-5)、第六控制阀(2-6)、第一循环泵(3-1)、第二循环泵(3-2)、第一换热器(4-1)、第二换热器(4-2)、太阳能(5)、太阳能集热器(6)、真空泵(7)、蒸汽蓄热器(8)、排管(9)、喷嘴(10)、凝水罐(11)、真空膜组件(12)、蒸汽压缩机(13)；

所述原料罐(1)的溶液出口依次通过第二控制阀(2-2)与第一循环泵(3-1)连通到真空膜组件(12)的硫酸溶液进口，所述真空膜组件(12)的蒸汽出口通过蒸汽压缩机(13)连通到第二换热器(4-2)的热侧进口，所述第二换热器(4-2)的热侧出口与蒸汽蓄热器(8)的蒸汽进口连通，所述蒸汽蓄热器(8)的蒸汽出口依次连通第三控制阀(2-3)与真空泵(7)，所述蒸汽蓄热器(8)的溶液出口依次通过第四控制阀(2-4)与第二循环泵(3-2)连通到太阳能集热器(6)的溶液进口，所述太阳能集热器(6)的溶液出口与第一换热器(4-1)的热侧进口连通，所述第一换热器(4-1)的热侧出口与凝水罐(11) 连通；

所述真空膜组件(12)的硫酸溶液出口与第二换热器(4-2)的冷侧进口连通，所述第二换热器(4-2)的冷侧出口与第一换热器(4-1)的冷侧进口连通，所述第一换热器(4-1)的冷侧出口与原料罐(1)的溶液进口连通；

所述蒸汽蓄热器(8)的排污口与第五控制阀(2-5)连通；

所述原料罐(1)的排液口与第一控制阀(2-1)连通；

所述凝水罐(11)的排液口与第六控制阀(2-6) 连通。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能耦合MVR真空膜蒸馏浓缩硫酸溶液系统，其特征还在于：所述蒸汽蓄热器(8)内部设有多根分布排管(9)，每根排管(9)出口均设有一个喷嘴(10)。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能耦合MVR真空膜蒸馏浓缩硫酸溶液系统，其特征还在于：所述蒸汽蓄热器(8)外部表面设有一定厚度的保温材料。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能耦合MVR真空膜蒸馏浓缩硫酸溶液系统，其特征还在于：所述真空膜组件(12) 内部设有数根中空纤维膜管，膜管由膜孔径为0.2-0.4 μm的聚四氟乙烯疏水微孔膜制备。

5.一种如权利要求1所述的太阳能耦合MVR真空膜蒸馏浓缩硫酸溶液系统的运行方法，其特征还在于：所述太阳能(5)的辐射强度分为三个区间，当太阳辐射强度为第一区间时，采用太阳能为系统提供热源并进行第一种运行模式，当太阳辐射强度为第二区间时，采用太阳能耦合MVR为系统提供热源并进行第二种运行模式，当太阳辐射强度为第三区间时，采用MVR为系统提供热源并进行第三种运行模式。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能耦合MVR真空膜蒸馏浓缩硫酸溶液系统的运行方法，其特征还在于：所述第一种运行模式：首先开启第一循环泵（3-1）和第二控制阀（2-2），原料罐（1）中预热至要求温度的硫酸溶液在第一循环泵（3-1）的驱动下充满真空膜组件（12），然后开启真空泵（7）和第三控制阀（2-3）对系统抽真空，使得真空膜组件（12）管程保持要求的负压环境，而真空膜组件（12）中硫酸溶液的水分子在壳程膜表面蒸发，在跨膜蒸汽压差的驱动下穿过膜孔到达管程，然后依次经过蒸汽压缩机（13）和第二换热器（4-2）进入蒸汽蓄热器（8）的分布排管（9），然后再经喷嘴（10）与蒸汽蓄热器（8）中的液态水混合冷凝；开启第二循环泵（3-2）和第四控制阀（2-4），蒸汽蓄热器（8）中受热的液态水进入太阳能集热器（6）再次吸收热量，然后进入第一换热器（4-1）加热来自真空膜组件（12）的浓缩液，最后收集至凝水罐（11）中回收再利用，而被加热的浓缩液返回至原料罐（1）中继续循环浓缩，达到要求浓度后回收利用。