CN101844821B - 余热回收提高反渗透效率的设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热回收提高反渗透效率的设备及工艺，将生产系统的余热排放装置排放的余热经过收能器收集、汽水换热器转换变成高温热水存至疏水箱，疏水箱内的高温热水进入换热器换热；凉的井水由井水进水口进入换热器与高温热水换热，至井水温度为25℃-30℃由反渗透系统的进水口进入反渗透系统进行反渗透，由低温热水出水口出来的低温热水进入除盐水箱重新利用。本发明能有效使用余热排大气热量、机组、管道及锅炉疏放水的热量，同时也减少了对环境的污染，反渗透膜的进水温度由原来井水的18℃升至25℃左右，反渗透的产水量提高了。

Description

余热回收提高反渗透效率的设备及工艺

技术领域

本发明涉及一种提高反渗透效率的设备及工艺，属于余热回收技术领域。

背景技术

当前启停锅炉疏水、锅炉定期排污、机组启停疏水、管道输水、及对空排汽，白白流失、严重浪费；同时反渗透的进水温度仅有18℃左右，远远没有达到反渗透的最佳工作状态的进水温度，如何把资源有效整合，达到最佳利用状态，节能降耗成为当前的燃眉之急。流失的热量与需热量提温度的介质如何平衡有效利用成为我们研究的重要课题。

渗透是指一种溶剂(即水)通过一种半透膜进入一种溶液或是从一种稀溶液向一种比较浓的溶液的自然渗透。但是在浓溶液一边加上适当的压力，即可使渗透停止，此时的压力称为该溶液的渗透压。若在浓溶液一边加上比自然渗透压更高的压力，扭转自然渗透方向，把浓溶液中的溶剂(水)压到半透膜的另一边稀溶液中，这是和自然界正常渗透过程相反的，此时就称为反渗透。这就说明，当对盐水一侧施加的压力超过水的渗透压时，可以利用半透膜装置从盐水中获取淡水。因此，反渗透过程必须具备两个条件：一是必须有一种高选择性和高渗透性(一般指透水性)的选择性半透膜，二是操作压力必须高于溶液的渗透压。

反渗透的主要性能参数有：

1)透水率，是指单位时间透过单位膜面积的水量。主要取决于膜的材质和结构等因素，但一定的反渗透膜其透水率则取决于运行条件；a.透水率随温度的升高而增加，随工作压力的增加成比例的上升；b.透水率随进水浓度的增加而下降；c.透水率随回收率的增加而下降。

2)回收率，即供水对渗透液的转换率，直接影响除盐系统的成本。对于苦盐水的回收率大约为90％；高苦盐水降为60％-65％；工业海水系统回收率是35％-45％。

3)膜通量，是表明通过膜表面的一个特定区域的水流速度。

对于地表水是8GFD-14GFD(13L/m3·h-23L/m3·h)；经过反渗透出水是14GFD-18GFD(23L/m3·h-30L/m3·h)；对于海水为7GFD-8GFD。

为了确保反渗透装置安全可靠运行，选择一定适宜的工况条件是非常必要的。反渗透装置的主要工况条件为进水pH值、进水温度与运行压力：1)进水pH值，对于醋酸纤维膜运行时，水以偏酸性为宜，pH值一般控制在4～7之间，在此范围外加速膜的水解与老化。目前认为pH值在5-6之间最佳。膜的水解不仅会引起产水量的减少，而且会造成膜对盐去除能力的持续性降低，直至膜损坏为止。2)进水温度对产水量有一定的影响，温度增加1℃，膜的透水能力增加约2.7％。反渗透膜的进水温度底限为5℃-8℃，此时的渗滤速率很慢。当温度从11℃升至25℃时，产水量提高50％。但当温度高于30℃时，大多数膜变得不稳定，加速水解的速度。一般醋酸纤维膜运行与保管的最高温度为35℃，宜控制在25℃-35℃之间。3)运行压力，渗透压与原水中的含盐量成正比，与膜无关。提高运行压力后，膜被压密实，盐透过率会减少，水的透过率会增加，提高水的回收率。但当压力超过一定限度时会造成膜的老化，膜的变形加剧，透水能力下降。

膜的水通量和脱盐率是反渗透过程中关键的运行参数，这两个参数将受到压力、温度、回收率、给水含盐量、给水PH值因素的影响：

(1)压力，给水压力升高使膜的水通量增大，压力升高并不影响盐透过量。在盐透过量不变的情况下，水通量增大时产品水含盐量下降，脱盐率提高了。

(2)温度，温度对反渗透的运行压力、脱盐率、压降影响最为明显。温度上升，渗透性能增加，在一定水通量下要求的净推动力减少，因此实际运行压力降低。同时溶质透过速率也随温度的升高而增加，盐透过量增加，直接表现为产品水电导率升高。温度对反渗透各段的压降也有一定的影响，温度升高，水的粘度降低，压降减少，对于膜的通道由于污堵而使湍流程度增强的装置，粘度对压降的影响更为明显。

(3)回收率，回收率对各段压降有很大的影响，在进水总流量保持一定的条件下，回收率增加，由于流经反渗透高压侧的浓水流量减少，总压降降低，回收率减少，总压降增大，实际运行表明，回收率即使变化很小，如1％，也会使总压差产生0.02MPa左右的变化。回收率对产品水电导率的影响取决于盐透过量和产品水量，一般说来，系统回收率增大，会增加浓水中的含盐量，并相应增加产品水的电导率。

(4)进水含盐量，对同一系统来说，给水含盐量不同，其运行压力和产品水电导率也有差别给水含盐量每增加100ppm，进水压力需增加约0.007MPa，同时由于浓度的增加，产品水电导率也相应的增加。由此看出根据反渗透膜的特性和运行条件，在一定程度上提高反渗透进水温度，解决反渗透产水率低的问题，节约水源，同时又避免能源的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种余热回收提高反渗透效率的设备及工艺。

本发明采取的技术方案为：

一种余热回收提高反渗透效率的设备，在反渗透系统的进水口设有一个换热器，换热器上设有井水进水口、高温热水进水口和低温热水出水口，高温热水进水口连接疏水箱，低温热水出水口连接除盐水箱。

所述的疏水箱通过汽水换热器、收能器与生产系统的余热排放装置相连。

一种余热回收提高反渗透效率的工艺，包括如下步骤：

将生产系统的余热排放装置排放的余热经过收能器收集、汽水换热器转换变成高温热水存至疏水箱，疏水箱内的高温热水进入换热器换热；凉的井水由井水进水口进入换热器与高温热水换热，至井水温度为25℃-30℃由反渗透系统的进水口进入反渗透系统进行反渗透，由低温热水出水口出来的低温热水进入除盐水箱重新利用。

所述的高温热水温度90-100℃，所述的低温热水温度25-30℃。

本发明的有益效果是：

此项技术改造实施后，有效使用余热排大气热量、机组、管道及锅炉疏放水的热量共计23688.8GJ，年预计节约标准煤868吨；相当于7178.4吨新蒸汽的热量，同时也减少了对环境的污染。反渗透膜的进水温度由原来井水的18℃升至25℃左右，反渗透的产水量提高了20％。，年可节约水资源17520吨。

附图说明

图1本发明余热回收提高反渗透效率的设备的连接结构框图；

图2本发明换热器结构示意图；

图3本发明的工艺流程图；

其中：1.反渗透系统的进水口，2.换热器，3.井水进水口，4.高温热水进水口，5.低温热水出水口，6.疏水箱，7.除盐水箱，8.收能器，9.汽水换热器，10.生产系统的余热排放装置。

具体实施方式

一种余热回收提高反渗透效率的设备，在反渗透系统的进水口1设有一个换热器2，换热器2上设有井水进水口3、高温热水进水口4和低温热水出水口5，高温热水进水口4连接疏水箱6，低温热水出水口5连接除盐水箱7。

所述的疏水箱6通过汽水换热器9、收能器8与生产系统的余热排放装置10相连。换热器材质及尺寸可如下：

为减小增加换热器而增加的进反渗透水阻，可把换热器的冷水进出口侧放大，同时加大换热管的数量，使冷水在管内通过，热水在管外通过。为达到充分的换热效果，热水从换热器底部进入顶部流出。

实施例1

一种余热回收提高反渗透效率的工艺，包括如下步骤：

将生产系统的余热排放装置排放的余热经过收能器收集、汽水换热器转换变成90℃的高温热水存至疏水箱，疏水箱内的高温热水进入换热器换热；凉的井水由井水进水口进入换热器与高温热水换热，至井水温度为25℃由反渗透系统的进水口进入反渗透系统进行反渗透，由低温热水出水口出来的25℃低温热水进入除盐水箱重新利用。

实施例2

一种余热回收提高反渗透效率的工艺，包括如下步骤：

将生产系统的余热排放装置排放的余热经过收能器收集、汽水换热器转换变成100℃的高温热水存至疏水箱，疏水箱内的高温热水进入换热器换热；凉的井水由井水进水口进入换热器与高温热水换热，至井水温度为30℃由反渗透系统的进水口进入反渗透系统进行反渗透，由低温热水出水口出来的30℃低温热水进入除盐水箱重新利用。

Claims (3)

1.一种余热回收提高反渗透效率的设备，其特征是，在反渗透系统的进水口设有一个换热器，换热器上设有井水进水口、高温热水进水口和低温热水出水口，高温热水进水口连接疏水箱，低温热水出水口连接除盐水箱；所述的疏水箱通过汽水换热器、收能器与生产系统的余热排放装置相连。

2.使用权利要求1所述设备进行余热回收提高反渗透效率的工艺，其特征是，包括如下步骤：

将生产系统的余热排放装置排放的余热经过收能器收集、汽水换热器转换变成高温热水存至疏水箱，疏水箱内的高温热水进入换热器换热；凉的井水由井水进水口进入换热器与高温热水换热，至井水温度为25℃-30℃由反渗透系统的进水口进入反渗透系统进行反渗透，由低温热水出水口出来的低温热水进入除盐水箱重新利用。

3.按照权利要求2所述的一种余热回收提高反渗透效率的工艺，其特征是，所述的高温热水温度90-100℃，所述的低温热水温度25-30℃。

Images