CN110404411A - 一种带余热回收耦合mvr的膜蒸馏***及方法 - Google Patents

Abstract

一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏***及其控制方法，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。本发明将余热回收引入到耦合MVR的膜蒸馏***中，通过回收余热，实现了膜蒸馏***中能量的梯级应用，提高能源利用率，降低生产成本。

Description

一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏***及方法

技术领域

本发明涉及一种膜蒸馏***及方法，具体而言，涉及一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏***及方法。

背景技术

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***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。

中国发明专利CN108744980A公开了一种不带存液膜组件耦合MVR浓缩强腐蚀性溶液***及方法，该***包括原料罐、电加热装置、减压膜组件、膜分离器等装置。***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***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，***运行较不稳定。

中国发明专利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***实现了二次蒸汽的回收利用，然而该***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。

中国实用新型专利CN206199023U公开了一种带蒸汽机械压缩的膜蒸馏装置，***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***同样采用电加热来预热料液，导致能耗较高；该***料液温度的恒定靠电加热和压缩机共同作用，增大了***操作的复杂性；该***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，***运行较不稳定。

中国实用新型专利CN208678828U公开了一种膜蒸馏耦合MVR浓缩强腐蚀溶液***，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。***回收二次蒸汽潜热，提高能源利用率，并将膜蒸馏***应用到强腐蚀性溶液中。然而，***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***与机械蒸汽压缩***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***运行的稳定性。

综上所述，现有技术中的耦合MVR的膜蒸馏***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，***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。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏***及方法，本发明将余热回收引入到耦合MVR的膜蒸馏***中，通过回收冷凝水的显热，实现了膜蒸馏***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***，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。

另外本发明还提供一种本发明所述的膜蒸馏***的控制方法，所述的膜蒸馏***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***按第一运行方式运行；当检测到液位时，控制膜蒸馏***按第二运行方式运行。

优选地，所述膜蒸馏***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，第一压缩机开始运行，通过第一压缩机的运行，将第一回路上的制冷剂的热量传递到料液罐的料液中；

SA2:获取温度传感器检测的料液温度；

SA3:当料液温度到达第一预设温度时，打开第四控制阀，真空泵开始运行，当膜组件的蒸汽出口达到预定压力时，关闭第四控制阀；打开第一、第二、第三、第五控制阀，循环泵开始运行，循环泵带动料液在第二回路中循环流动；第二压缩机开始运行，第二压缩机将从气液分离器流出的蒸汽压缩后，流经换热器，返回到水箱中。

优选地，所述膜蒸馏***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；

所述第二运行方式包括如下步骤：SC1：第六、七控制阀关闭，第一、第二、第三、第五控制阀开启，第四控制阀关闭；第一压缩机运行，通过第一压缩机的运行，将第一回路上的制冷剂的热量传递到料液罐的料液中；

SC2：循环泵运行，循环泵带动料液在第二回路中循环流动；第二压缩机运行，第二压缩机将从气液分离器流出的蒸汽压缩后，流经换热器，返回到水箱中。

优选地，料液罐内设有用于测量料液温度的温度传感器，第一压缩机和第二压缩机均为变频压缩机，步骤S02后还包括步骤S03：根据温度传感器的测量值，控制第一压缩机和第二压缩机分别在不同的频率下运行。

本发明将余热回收引入到耦合MVR的膜蒸馏***中，通过回收余热，实现了膜蒸馏***中能量的梯级应用，提高能源利用率，降低生产成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明的带余热回收耦合MVR的膜蒸馏***示意图。

其中：1料液罐，2冷凝器，3循环泵，4-1第一控制阀，4-2第二控制阀，4-3第三控制阀，4-4第四控制阀，4-5第五控制阀，4-6第六控制阀，4-7第七控制阀，5膜组件，6中空纤维膜管，7膜腔，8气液分离器，9换热器，10水箱，11蒸发器，12节流装置，13第一压缩机，14第二压缩机，15真空料罐，16真空泵，17风机，18液位传感器，19温度传感器。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

下面结合附图1对本发明中的具体实施方式的内容进行详细描述：

一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏***，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：

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；

优选地，真空泵16与膜组件5的蒸气出口连通。

其中，连通可为直接连通或间接连通，如真空泵16可通过连通与膜组件5的蒸气出口连通的其它部件，如汽液分离器8的进出口中实现连通。真空泵16用于使膜组件5的蒸气出口具有预定压力，从而使蒸汽可从膜组件5中的膜析出。

优选地，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。

优选地，还包括真空料罐15，真空泵16和真空料罐15的出口连通，真空料罐15的进口通过第四控制阀4-4与气液分离器8的进口或出口连通。

优选地，还包括真空料罐15，真空泵16和真空料罐15的出口连通，真空料罐15的进口通过第四控制阀4-4连接在第二压缩机14与第五控制阀4-5之间。

优选地，水箱10还包括空气进口和空气出口，水箱10空气进口处设有第六控制阀4-6，水箱10的空气出口处设有第七控制阀4-7。

优选地，还包括风机17，风机17用于加速水箱10内空气的流通。

优选地，第二回路上料液罐1与膜组件5之间形成有第一控制阀4-1，第二回路上换热器9与料液罐1之间形成有第二控制阀4-2。

优选地，换热器9的第一出口与水箱10的第一进口之间设有第三控制阀4-3。

优选地，第二压缩机14的出口与换热器9的第一进口之间设有第五控制阀4-5。

优选地，水箱10内设有液位传感器18，液位传感器18位于距水箱10底部一预设高度处。

优选地，料液罐1内设有用于测量料液温度的温度传感器19。

优选地，第一压缩机13和第二压缩机14中的至少一个为变频压缩机。

另外本发明还提供一种本发明所述的膜蒸馏***的控制方法，所述的膜蒸馏***的水箱10内设有液位传感器18，液位传感器18位于距水箱10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18检测结果；

S02：当未检测到液位时，控制膜蒸馏***按第一运行方式运行；当检测到液位时，控制膜蒸馏***按第二运行方式运行。

优选地，所述膜蒸馏***的第二回路上料液罐1与膜组件5之间形成有第一控制阀4-1，第二回路上换热器9与料液罐1之间形成有第二控制阀4-2；换热器9的第一出口与水箱10的第一进口之间设有第三控制阀4-3；膜组件5的蒸汽出口经过气液分离器8连通第二压缩机14的进口，真空泵16和真空料罐15的出口连通，真空料罐15的进口通过第四控制阀4-4与气液分离器8的进口或出口连通；第二压缩机14的出口与换热器9的第一进口之间设有第五控制阀4-5；水箱10的空气进口处设有第六控制阀4-6，水箱10的空气出口处设有第七控制阀4-7；

所述第一运行方式包括如下步骤：SA1:第六、七控制阀4-6，4-7开启，第一至第五控制阀4-1，4-2，4-3，4-4，4-5关闭，第一压缩机13开始运行，通过第一压缩机13的运行，将第一回路上的制冷剂的热量传递到料液罐1的料液中；

SA2:获取温度传感器19检测的料液温度；

SA3:当料液温度到达第一预设温度时，打开第四控制阀4-4，真空泵16开始运行，当膜组件5的蒸汽出口达到预定压力时，关闭第四控制阀4-4；打开第一、第二、第三、第五控制阀4-1，4-2，4-3，4-5，循环泵3开始运行，循环泵3带动料液在第二回路中循环流动；第二压缩机14开始运行，第二压缩机14将从气液分离器8流出的蒸汽压缩后，流经换热器9，返回到水箱10中。

优选地，所述膜蒸馏***的第二回路上料液罐1与膜组件5之间形成有第一控制阀4-1，第二回路上换热器9与料液罐1之间形成有第二控制阀4-2；换热器9的第一出口与水箱10的第一进口之间设有第三控制阀4-3；膜组件5的蒸汽出口经过气液分离器8连通第二压缩机14的进口，真空泵16和真空料罐15的出口连通，真空料罐15的进口通过第四控制阀4-4与气液分离器8的进口或出口连通；第二压缩机14的出口与换热器9的第一进口之间设有第五控制阀4-5；水箱10的空气进口处设有第六控制阀4-6，水箱10的空气出口处设有第七控制阀4-7；

所述第二运行方式包括如下步骤：SC1：第六、七控制阀4-6，4-7关闭，第一、第二、第三、第五控制阀4-1，4-2，4-3，4-5开启，第四控制阀4-4关闭；第一压缩机13运行，通过第一压缩机13的运行，将第一回路上的制冷剂的热量传递到料液罐1的料液中；

SC2：循环泵3运行，循环泵3带动料液在第二回路中循环流动；第二压缩机14运行，第二压缩机14将从气液分离器8流出的蒸汽压缩后，流经换热器9，返回到水箱10中。

优选地，料液罐1内设有用于测量料液温度的温度传感器19，第一压缩机13和第二压缩机14均为变频压缩机，步骤S02后还包括步骤S03：根据温度传感器的测量值，控制第一压缩机13和第二压缩机14分别在不同的频率下运行。

下面参考图1对本发明的原理和过程作一描述：

一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏***，包括料液罐1、冷凝器2、循环泵3、第一控制阀至第七控制阀4-1，4-2，4-3，4-4，4-5，4-6，4-7、膜组件5、中空纤维膜管6、膜腔7、气液分离器8、换热器9、水箱10、蒸发器11、节流装置12、第一压缩机13、第二压缩机14、真空料罐15、真空泵16、风机17、液位传感器18、温度传感器19。

优选地，膜组件5为管壳式结构，内部包括多根中空纤维膜管6，中空纤维膜管内形成有膜腔7。

其中料液罐1内部设有冷凝器2和温度传感器19；其中优选地，温度传感器19位于料液罐1底部，冷凝器2位于料液罐1中部。料液罐1的料液出口经第一控制阀4-1与循环泵3进口相连，循环泵3出口与膜组件5左侧上部料液进口相连，膜组件5底部蒸汽出口与气液分离器8进口相连，气液分离器8的出口与第二压缩机14进口相连，第二压缩机14出口经第五控制阀4-5与换热器9第一进口相连，换热器9第一出口经第三控制阀4-3与水箱10顶部第一进口相连；膜组件5右侧上部料液出口与换热器9料液进口即冷侧进口相连，换热器9料液出口即冷侧出口经第二控制阀4-2与料液罐1顶部进口即料液进口相连；真空泵16与真空料罐15左侧下部出口相连，真空料罐15顶部进口经第四控制阀4-4与气液分离器8的蒸汽出口相连；水箱10顶部空气出口与第七控制阀4-7相连，左侧上部空气进口经第六控制阀4-6与风机17相连。

水箱10内设有蒸发器11和液位传感器18，液位传感器18可位于水箱10中部，蒸发器11位于水箱10下部，蒸发器11的出口与第一压缩机13进口相连，第一压缩机13出口与冷凝器2进口相连，冷凝器2出口与节流装置12进口相连，节流装置12出口与蒸发器11进口相连。

本发明具体工作过程如下：液位传感器18检测水箱中是否有预设的水量，当没有足够的水量时，关闭第一控制阀至第五控制阀4-1，4-2，4-3，4-4，4-5，打开第六控制阀4-6和第七控制阀4-7，启动第一压缩机13，经节流装置12节流后的低压液态制冷剂在蒸发器11中吸收空气中的热量变成低压气态制冷剂，然后通过第一压缩机13被压缩成高温高压的气态制冷剂并在冷凝器2内向料液释放热量，自身被冷凝成高压低温制冷剂流向节流装置12，完成制冷剂循环，此时余热回收***为空气源热泵，完成对料液的加热。

料液罐1内料液吸收制冷剂热量被加热到预设温度后；第四控制阀4-4开启，真空泵16开始运行，当中空纤维膜管6内的膜腔7呈负压状态，即达到预定压力后，关闭第四控制阀4-4。打开第一、第二、第三、第五控制阀4-1，4-2，4-3，4-5，循环泵3开始运行，经第一控制阀4-1和循环泵3将料液泵入膜组件5壳内，由于纤维膜管6的膜两侧压差的驱动，使得贴近膜壁面的料液中部分水和蒸汽透过膜进入膜腔7；然后经气液分离器8分离出纯净的水蒸气进入到第二压缩机14内增温增压，在换热器9内将热量释放给来自膜组件5左侧上部的从膜组件5的料液出口出来的浓缩液，水蒸气被冷凝成冷凝水经第三控制阀4-3收集在水箱10中，被加热后的浓缩液经第二控制阀4-2流入到料液罐1中，进行下一次浓缩。

当水箱10中的液位传感器18未感应到水位时，料液罐1中料液温度可以通过调节第二压缩机的频率调节。

当水箱中的液位传感器18感应到水位时，即水箱中的水具有一定量时，该量可以是使水箱10中的水位可以高过蒸发器11在水箱10中的最高点，或高过蒸发器11的垂直高度的1/2等处即可，或本领域技术人员根据需要设定的其它合适的值。第六、七控制阀4-6，4-7关闭，第一、第二、第三、第五控制阀4-1，4-2，4-3，4-5开启，第四控制阀4-4关闭；第一压缩机13运行，通过第一压缩机13的运行，将第一回路上的制冷剂的热量传递到料液罐1的料液中；循环泵3运行，循环泵3带动料液在第二回路中循环流动；第二压缩机14运行，第二压缩机14将从气液分离器8流出的蒸汽压缩后，流经换热器9，返回到水箱中。

当水箱中的液位传感器18感应到水位时，可调高第一压缩机13的运行频率，降低第二压缩机14的频率来维持料液罐1中料液温度恒定，此时，余热回收***形成为水源热泵，完成对冷凝水显热回收。

优选地，所述的膜组件5为管壳式，管壳式内部包括多根并联的中空纤维膜管6并联组成，料液从壳体下部进入到管壳式壳体内部，最后从壳体上部流出，水、蒸汽经过膜析出后从纤维膜管6内部的膜腔7流出。

优选地，所述中空纤维膜管6为疏水性膜，采用聚四氟乙烯中空纤维膜制成，孔径为0.01-0.5μm。

优选地，所述中空纤维膜管6选用耐腐蚀性材料，本发明的***可以应用到强腐蚀性溶液或非强腐蚀性溶液的蒸发浓缩。

优选地，第一压缩机13和第二压缩机14均为变频压缩机，根据温度传感器19传输的数据，控制所述第一压缩机13和第二压缩机14在不同的频率下运行。

优选地，工作过程中膜组件5准备两套设备，交替使用，并定时清洗可以延长摸使用寿命，提高分离效率。

优选地，本发明的预定压力可以是预定的真空度，所述预定压力或真空度以起到使料液从膜析出的作用。

优选地，本发明的节流装置12可为节流阀，第二压缩机可为罗茨式压缩机。

有益效果

由于采用了本发明的一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏***及方法可以取得如下效果：1)在料液预热阶段用空气源热泵代替电加热预热料液，降低***能耗；2)第一压缩机13和第二压缩机14通过水箱10内液位传感器18以及料液罐1内温度传感器19建立时时联系，当料液罐1内液位传感器18未感测到液位时，通过提高第二压缩机频率14替代电加热维持料液罐1料液温度恒定，降低***能耗的同时进一步降低了操作的复杂性，提高***运行的稳定性，节约人工成本；当料液罐1内液位传感器18感测到液位时，通过水源热泵代替电加热维持料液罐料液温度恒定，也可以通过调节第一、第二压缩机13，14的频率维持料液温度的恒定，由于水源热泵回收了冷凝液的显热，大大降低***的能耗。3)实际工作过程中膜组件5可准备两套相同设备，交替使用，并定时清洗,可以延长膜组件5使用寿命，提高分离效率。4)以制热系数COP＝Q/W＝3的空气源热泵代替电加热为例，料液预热阶段，向溶液提供相同的热量，电加热能耗W为空气源热泵能耗的3倍。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (15)

1.一种带余热回收耦合MVR的膜蒸馏***，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***，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***，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(4-4)与气液分离器(8)的进口或出口连通。

4.根据权利要求1，2，3任一所述的膜蒸馏***，其特征在于：水箱(10)还包括空气进口和空气出口，水箱(10)空气进口处设有第六控制阀(4-6)，水箱(10)的空气出口处设有第七控制阀(4-7)。

5.根据权利要求4所述的膜蒸馏***，其特征在于：还包括风机(17)，风机(17)用于加速水箱(10)内空气的流通。

6.根据权利要求1，2，3，5任一所述的膜蒸馏***，其特征在于：第二回路上料液罐(1)与膜组件(5)之间形成有第一控制阀(4-1)，第二回路上换热器(9)与料液罐(1)之间形成有第二控制阀(4-2)。

7.根据权利要求1，2，3，5任一所述的膜蒸馏***，其特征在于：换热器(9)的第一出口与水箱(10)的第一进口之间设有第三控制阀(4-3)。

8.根据权利要求1，2，3，5任一所述的膜蒸馏***，其特征在于：第二压缩机(14)的出口与换热器(9)的第一进口之间设有第五控制阀(4-5)。

9.根据权利要求1，2，3，5任一所述的膜蒸馏***，其特征在于：水箱(10)内设有液位传感器(18)，液位传感器(18)位于距水箱(10)底部一预设高度处。

10.根据权利要求1，2，3，5任一所述的膜蒸馏***，其特征在于：料液罐(1)内设有用于测量料液温度的温度传感器(19)。

11.根据权利要求1，2，3，5任一所述的膜蒸馏***，其特征在于：第一压缩机(13)和第二压缩机(14)中的至少一个为变频压缩机。

12.一种如权利要求1-11任一个所述的膜蒸馏***的控制方法，其特征在于：所述的膜蒸馏***的水箱(10)内设有液位传感器(18)，液位传感器(18)位于距水箱(10)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(18)检测结果；S02：当未检测到液位时，控制膜蒸馏***按第一运行方式运行；当检测到液位时，控制膜蒸馏***按第二运行方式运行。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于；所述膜蒸馏***的第二回路上料液罐(1)与膜组件(5)之间形成有第一控制阀(4-1)，第二回路上换热器(9)与料液罐(1)之间形成有第二控制阀(4-2)；换热器(9)的第一出口与水箱(10)的第一进口之间设有第三控制阀(4-3)；膜组件(5)的蒸汽出口经过气液分离器(8)连通第二压缩机(14)的进口，真空泵(16)和真空料罐(15)的出口连通，真空料罐(15)的进口通过第四控制阀(4-4)与气液分离器(8)的进口或出口连通；第二压缩机(14)的出口与换热器(9)的第一进口之间设有第五控制阀(4-5)；水箱(10)的空气进口处设有第六控制阀(4-6)，水箱(10)的空气出口处设有第七控制阀(4-7)；料液罐(1)内设有用于测量料液温度的温度传感器(19)；

所述第一运行方式包括如下步骤：SA1:第六、七控制阀(4-6，4-7)开启，第一至第五控制阀(4-1，4-2，4-3，4-4，4-5)关闭，第一压缩机(13)开始运行，通过第一压缩机(13)的运行，将第一回路上的制冷剂的热量传递到料液罐(1)的料液中；

SA2:获取温度传感器(19)检测的料液温度；

SA3:当料液温度到达第一预设温度时，打开第四控制阀(4-4)，真空泵(16)开始运行，当膜组件(5)的蒸汽出口达到预定压力时，关闭第四控制阀(4-4)；打开第一、第二、第三、第五控制阀(4-1，4-2，4-3，4-5)，循环泵(3)开始运行，循环泵(3)带动料液在第二回路中循环流动；第二压缩机(14)开始运行，第二压缩机(14)将从气液分离器(8)流出的蒸汽压缩后，流经换热器(9)，返回到水箱(10)中。

14.根据权利要求12，13任一所述的控制方法，其特征在于；所述膜蒸馏***的第二回路上料液罐(1)与膜组件(5)之间形成有第一控制阀(4-1)，第二回路上换热器(9)与料液罐(1)之间形成有第二控制阀(4-2)；换热器(9)的第一出口与水箱(10)的第一进口之间设有第三控制阀(4-3)；膜组件(5)的蒸汽出口经过气液分离器(8)连通第二压缩机(14)的进口，真空泵(16)和真空料罐(15)的出口连通，真空料罐(15)的进口通过第四控制阀(4-4)与气液分离器(8)的进口或出口连通；第二压缩机(14)的出口与换热器(9)的第一进口之间设有第五控制阀(4-5)；水箱(10)的空气进口处设有第六控制阀(4-6)，水箱(10)的空气出口处设有第七控制阀(4-7)；

所述第二运行方式包括如下步骤：SC1：第六、七控制阀(4-6，4-7)关闭，第一、第二、第三、第五控制阀(4-1，4-2，4-3，4-5)开启，第四控制阀(4-4)关闭；第一压缩机(13)运行，通过第一压缩机(13)的运行，将第一回路上的制冷剂的热量传递到料液罐(1)的料液中；

SC2：循环泵(3)运行，循环泵(3)带动料液在第二回路中循环流动；第二压缩机(14)运行，第二压缩机(14)将从气液分离器(8)流出的蒸汽压缩后，流经换热器(9)，返回到水箱(10)中。

15.根据权利要求12，13任一所述的控制方法，其特征在于；料液罐(1)内设有用于测量料液温度的温度传感器(19)，第一压缩机(13)和第二压缩机(14)均为变频压缩机，步骤S02后还包括步骤S03：根据温度传感器的测量值，控制第一压缩机(13)和第二压缩机(14)分别在不同的频率下运行。