一种双热质耦合溶液浓缩结晶系统及其方法，属于化工领域。
背景技术：
传统溶液浓缩方法包括多级闪蒸、多效蒸发、反渗透等方法。多级闪蒸、多效蒸发过程需要消耗大量的蒸汽，多与发电厂联合工作，化石燃料燃烧排放的废气造成环境污染；反渗透法需要消耗高品质的电能，且运行维护复杂，成本较高。传统溶液浓缩方法将溶液盐度浓缩至6%以上即直接排入环境，忽略了长此以往高盐度溶液对周边环境产生的影响。由此可见，传统溶液浓缩方法能耗高、污染大，研发低能耗、低成本、污染零排放的溶液浓缩工艺具有重要意义。
加湿脱湿技术可在常温常压下对溶液进行脱湿浓缩，基本不会对溶液产生影响，因此在浓缩结晶等化工领域具有重大优势。但目前对加湿脱湿系统浓缩结晶的研究还未引起重视。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种双热质耦合溶液浓缩结晶系统及其方法。
一种双热质耦合溶液浓缩结晶系统，其特征在于包括预热器、冷凝器、加湿器、溶液泵、蒸发结晶器、搅拌釜、离心机、风机、脱湿器、水泵、压缩机、节流阀；
原料溶液通过预热器冷侧与冷凝器冷侧入口相连，冷凝器冷侧出口与加湿器顶端溶液进口相连，加湿器底端溶液出口通过溶液泵与蒸发结晶器热侧进口相连，蒸发结晶器热侧出口与搅拌釜溶液入口相连，搅拌釜晶浆出口与离心机晶浆入口相连，离心机晶体出口与外界相连，离心机母液出口与冷凝器冷侧入口相连；搅拌釜溶液出口与冷凝器冷侧入口相连；
空气通过风机与加湿器下部空气入口相连，加湿器上部空气出口与脱湿器下部空气入口相连，脱湿器上部空气出口与外界相连；
脱湿器底端冷凝水通过水泵与预热器热侧进口相连，预热器热侧出口冷凝水分成两路，第一支路与与脱湿器顶部冷却水进口相连，第二支路直接与环境相连；
蒸发结晶器冷侧出口与压缩机进口相连，压缩机出口与冷凝器热侧进口相连，冷凝器热侧出口通过节流阀与蒸发结晶器冷侧入口相连；
根据权利要求1所述的一种双热质耦合溶液浓缩结晶系统的工作方法，包括以下过程：
原料溶液进入预热器冷侧吸收冷凝水释放的热量后进入冷凝器冷侧，吸收其热侧低沸点工质放出的热量后变成高温溶液，高温原料溶液进入加湿器，与空气直接接触降温后从其底端溶液出口排出，通过溶液泵进入蒸发结晶器热侧，向其冷侧的低沸点工质释放热量后变成过饱和溶液，进入搅拌釜并在其底部形成晶浆，晶浆随后进入离心机分离，分离出的晶体从离心机晶体出口排出，剩余的母液与原料溶液汇合进入冷凝器；同时，搅拌釜上部形成的饱和溶液从溶液出口排出，也与原料溶液汇合进入冷凝器；
空气在风机的吹力作用下，从加湿器下部空气入口进入加湿器，与来自加湿器顶端的热原料溶液传热传质，变成饱和湿空气后进入脱湿器，向喷淋冷却水释放热量后降温减湿，析出水分，形成的冷凝水从脱湿器底端出口排出，低温低湿的空气则从脱湿器上部空气出口排入外界环境；
低沸点工质在蒸发结晶器冷侧吸收其热侧的热量后变成低压蒸汽，低压蒸汽经压缩机压缩后进入冷凝器热侧，向其冷侧的溶液释放热量后冷凝，再通过节流阀节流降压进入蒸发结晶器冷侧，如此循环工作。
根据权利要求1所述的一种双热质耦合溶液浓缩结晶系统，其特征在于：加湿器与脱湿器均采用高分子填料结构。
与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：本发明可以在低温常压条件下对溶液进行浓缩结晶操作，同时回收溶液中的水分和盐类，真正实现蒸发浓缩过程的零排放，对环境没有任何污染；采用热质耦合冷却，将传热传质过程引入脱湿过程，可有效减少耐腐蚀贵重金属的使用，降低系统成本；同时本发明充分利用了热泵系统性能系数高的优势，突破了热源条件对蒸发系统的限制，结合溶液浓缩结晶系统内部的能量回收机制，大幅提升了能量的利用效率，节能效果显著。
附图说明
图1是本发明一种双热质耦合溶液浓缩结晶系统，图中：1-预热器、2-冷凝器、3-加湿器、4-溶液泵、5-蒸发结晶器、6-搅拌釜、7-离心机、8-风机、9-脱湿器、10-水泵、11-压缩机、12-节流阀。
具体实施方式
下面参照图1说明一种双热质耦合溶液浓缩结晶系统的运行过程。
原料溶液进入预热器吸收脱湿器冷凝水释放的热量后进入冷凝器，吸收其热侧低沸点工质放出的热量后变成高温溶液，高温溶液进入加湿器，与空气直接接触降温后从其底端溶液出口排出，通过溶液泵进入蒸发结晶器热侧，向其冷侧的低沸点工质释放热量后变成过饱和溶液，进入搅拌釜并在其底部形成晶浆，晶浆随后进入离心机分离，分离出的晶体从离心机底部出口排出，剩余的母液与原料溶液混合后进入冷凝器冷侧；同时，搅拌釜上部形成的饱和溶液从溶液出口排出，也与原料溶液汇合进入冷凝器冷侧；
空气在风机的鼓风作用下，从加湿器下部空气入口进入加湿器，与来自加湿器顶端的热原料溶液传热传质，变成高温高湿度的热空气，然后进入脱湿器，向冷却水释放热量后降温减湿，析出水分，形成的冷凝水从脱湿器底端出口排出，冷凝水通过水泵升压后进入预热器冷却，经海水冷却后的冷凝水分成两路，第一支路经顶部进入脱湿器，第二支路冷凝水排入环境；低温低湿的空气则从脱湿器上部空气出口排入外界环境；
低沸点工质在蒸发结晶器冷侧吸收其热侧的热量后变成低压蒸汽，低压蒸汽经压缩机压缩后，变成高温高压蒸汽，进入冷凝器向冷侧的溶液释放热量后变成液态工质，再通过节流阀节流降压进入蒸发结晶器，如此循环工作。