CN103663835A - 一种热膜耦合海水淡化系统 - Google Patents
一种热膜耦合海水淡化系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103663835A CN103663835A CN201310693325.8A CN201310693325A CN103663835A CN 103663835 A CN103663835 A CN 103663835A CN 201310693325 A CN201310693325 A CN 201310693325A CN 103663835 A CN103663835 A CN 103663835A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- subsystem
- energy
- seawater
- distillation
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013535 sea water Substances 0.000 title claims abstract description 133
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 title claims abstract description 121
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 71
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 63
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims abstract description 52
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 52
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 32
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 28
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 23
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000011033 desalting Methods 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 claims 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 abstract 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 13
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 12
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000009290 primary effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009293 tertiary effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明提供一种热膜耦合海水淡化系统，应用于海水淡化技术领域，包括：取水泵，用于获取海水；海水预处理设备，用于对海水进行预处理；RO子系统，用于利用RO技术对预处理后的海水进行淡化处理得到淡水，并将淡化处理过程中产出的浓盐水提供给蒸馏子系统；蒸馏子系统，用于利用蒸馏技术对RO子系统产出的浓盐水进行淡化处理得到淡水；清洁能源发电设备，用于利用清洁能源发电，并为RO子系统和蒸馏子系统提供电能；太阳能集热设备，用于利用太阳能发热，并为蒸馏子系统提供热能。本发明以RO子系统产出的浓盐水作为蒸馏子系统的给水，有效利用了RO技术和蒸馏技术的特点，具有海水淡化效率高、生产成本低、易于推广使用等优点。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，具体地，涉及一种热膜耦合海水淡化系统。
背景技术
水资源是人类社会生产、生活的物质基础。我国淡水人均占有量只有世界平均水平的1/4，水资源压力巨大。特别是在沿海地区，由于经济发达，水资源的消耗量巨大。目前，我国已有300多个沿海城市出现缺水的问题。水资源短缺不仅限制了当地经济的发展速度和人民生活品质的进一步提高，而且过度开采地下水引起了海水倒灌、地面下陷等问题。因此，利用海水淡化技术从海洋中获取淡水是解决沿海城市缺水问题的有效途径。
传统的海水淡化技术使用化石能源作为动力，会导致各种大气污染物的排放，对环境造成负面的影响。而太阳能、风能等可再生能源蕴藏丰富，具有无污染、可再生的特点，非常适合作为海水淡化系统的动力来源。
海水淡化技术种类很多，目前比较成熟的是反渗透RO技术和蒸馏技术（包含多级闪蒸MSF技术和多效蒸馏MED技术）。RO技术利用增加海水压力的方法克服RO膜的渗透压，从而使淡水和溶质得到分离；蒸馏技术则采用加热海水，逐级降低压力的方法使海水蒸发而得到淡水。RO技术主要消耗电能，为高压泵、增压泵等泵组提供动力；蒸馏技术则主要消耗热能，用于海水蒸发，但同时为了创造蒸馏的环境，还需要消耗一部分电能为装置末端的真空泵提供动力。
目前，已有许多采用风能和太阳能为动力，利用RO技术或MSF技术进行海水淡化的专利。公开号为CN202046911U和公开号为CN202576048U的中国专利分别披露了一类风光互补反渗透海水淡化系统，这类系统利用风力发电机和太阳能光伏电池生产电能驱动反渗透海水淡化装置，系统中安装了蓄电池，从而可降低风能和太阳能波动导致的供电不稳定。公开号为CN102795693A的中国专利披露了一种基于LNG冷能利用的太阳能和风能联合驱动的海水淡化系统，系统采用反渗透海水淡化法，其消耗的电能由风能与太阳能提供。太阳能发电系统为太阳能光热系统。
太阳能和风能具有间歇性、随机性和能量密度低的特点，其利用较为困难。在考虑利用太阳能和风能驱动海水淡化时，面临主要的问题是如何将风能和太阳能转化为合适的二次能源，以低成本的方式实现能量的合理利用。上述的一些专利在风能和太阳能的合理利用上，仍有进一步改进的潜力。譬如，目前的太阳能光伏和光热发电系统仍存在效率低、成本高的问题，若采用太阳能发电驱动反渗透海水淡化系统，则会导致初投资过大、经济效益不佳。目前，大规模储能设备仍处在研发阶段，蓄电的成本偏高，这同样会降低海水淡化系统的经济效益，导致风能和太阳能驱动的海水淡化系统无法大幅度推广。因此，对风能和太阳能联合驱动的海水淡化系统进行合理的系统设计和配置，降低产水成本，是促进这类系统商业化的前提。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种热膜耦合海水淡化系统，以提供一种低成本、易于推广使用的海水淡化技术。
为了实现上述目的，本发明提供一种热膜耦合海水淡化系统，包括：取水泵、海水预处理设备、反渗透RO子系统、蒸馏子系统、清洁能源发电设备、太阳能集热设备；其中，
所述取水泵，用于获取海水并提供给所述海水预处理设备；
所述海水预处理设备，用于对海水进行预处理并将预处理后的海水提供给所述RO子系统；
所述RO子系统，用于利用RO技术对所述预处理后的海水进行淡化处理得到淡水，并将所述淡化处理过程中产出的浓盐水提供给所述蒸馏子系统；
所述蒸馏子系统，用于利用蒸馏技术对所述RO子系统产出的浓盐水进行淡化处理得到淡水；
所述清洁能源发电设备，用于利用清洁能源发电，并为所述RO子系统和所述蒸馏子系统提供电能；
所述太阳能集热设备，用于利用太阳能发热，并为所述蒸馏子系统提供热能。
借助于上述技术方案，本发明选择恰当的清洁能源和太阳能作为供电和供热的能源，对系统进行了合理的配置，通过将RO子系统和蒸馏子系统相连接，使两个子系统共用一套海水预处理设备，以RO子系统产出的浓盐水作为蒸馏子系统的给水，有效利用了RO技术和蒸馏技术的特点，达到了热膜耦合两级海水淡化的目的，相比于现有技术，本发明具有海水淡化效率高、生产成本低、易于推广使用等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的热膜耦合海水淡化系统的结构框图；
图2是本发明实施例一提供的热膜耦合海水淡化系统的结构示意图；
图3是本发明实施例二提供的热膜耦合海水淡化系统的结构示意图；
图4是本发明实施例三提供的热膜耦合海水淡化系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种热膜耦合海水淡化系统，包括：取水泵101、海水预处理设备102、反渗透RO子系统103、蒸馏子系统104、清洁能源发电设备105、太阳能集热设备106；其中，
取水泵101连接海水预处理设备102，用于获取海水并提供给海水预处理设备102；
海水预处理设备102连接RO子系统103，用于对海水进行预处理并将预处理后的海水提供给RO子系统103；
RO子系统103连接蒸馏子系统104，用于利用RO技术对预处理后的海水进行淡化处理得到淡水，并将淡化处理过程中产出的浓盐水提供给蒸馏子系统104；
蒸馏子系统104，用于利用蒸馏技术对RO子系统103产出的浓盐水进行淡化处理得到淡水；
清洁能源发电设备105，连接RO子系统103和蒸馏子系统104，用于利用清洁能源发电，并为RO子系统103和蒸馏子系统104提供电能；
太阳能集热设备106，连接蒸馏子系统104，用于利用太阳能发热，并为蒸馏子系统104提供热能。
本发明将RO子系统的浓盐水排放物作为蒸馏子系统的给水，实现了热膜耦合两级海水淡化，相比于单独的海水淡化系统，本发明具有如下好处：
1）RO子系统和蒸馏子系统可以共享海水预处理设备，从而降低海水预处理单元的规模。
2）研究表明，随着进水浓度升高，蒸馏技术的淡水成本变化较小，而RO技术的淡水成本升高较快，当海水浓度大于44000mg/L时，宜采用蒸馏技术，海水浓度低于44000mg/L时，宜采用RO技术。本发明充分利用了RO技术和蒸馏技术的上述特点，在利用RO子系统产出淡水的同时，将RO子系统排出的浓盐水作为蒸馏子系统的给水，不仅提高了淡水产出率，而且很大程度上降低了生产成本。
3）RO技术的回收率与给水盐浓度和RO膜的承压能力相关；若要实现很高的淡水回收率，则需要克服很高的给水渗透压，能量消耗非常大，同时，随着渗透压增高，RO膜的承压能力也需随之增大，使制模成本急剧升高。本发明形成的热膜耦合两级海水淡化则不要求RO子系统具有太高的回收率，降低了对RO膜的要求，使得RO海水淡化技术可以在较低的条件下运行。
在一种较佳的实施例中，图1所示的海水淡化系统还可以包括：电加热器、储热罐。
电加热器连接清洁能源发电设备，用于将清洁能源发电设备产出的一部分电能转化为热能；储热罐连接太阳能集热设备、加热器和蒸馏子系统，用于存储太阳能集热设备产出的一部分热能以及电加热器转化的热能，并于太阳能集热设备产能不足时，为蒸馏子系统提供热能。
考虑到清洁能源（如风能、太阳能、潮汐能等）的获取一般都具有波动性，为了削弱这种波动性的不良影响，在图1所示的海水淡化系统中增加电加热器和储热罐，通过电加热器将清洁能源发电设备的多余出力转化为热能并存储至储热罐中，同时也通过储热罐将太阳能集热设备的多余产能存储起来，以备太阳能集热设备产能不足时使用。增加的电加热器和储热罐起到了平抑波动和降低弃电率的作用，提高了图1所示的热膜耦合海水淡化系统的可靠性。
具体实施时，电加热器可以将清洁能源发电设备的峰值出力转化为热能，然后存储到储热罐中，而储热罐也可以将太阳能集热设备的峰值产能进行存储，等到阳光不充足时，为蒸馏子系统运行所需的热能进行补充。
基于相同的考虑，在另一种较佳的实施例中，图1所示的海水淡化系统还可以包括：蓄电池，用于存储所述清洁能源发电设备产出的一部分电能，并于所述清洁能源发电设备产能不足时，为所述RO子系统和所述蒸馏子系统提供电能。
在一种较佳的实施例中，太阳能集热设备采用中低温太阳能集热技术。
由于本发明采用热膜耦合两级海水淡化法，系统需要同时消耗电能与热能。海水淡化系统对所需热能的品质要求并不高，只需高于水的沸腾温度即可。常用的热能提供技术有太阳能集热技术、太阳能光伏发电技术与电能转换为热能的组合、以及太阳能热发电技术与电能转换为热能的组合，考虑到后两种技术所需成本较高而且能源利用率低，本发明选择使用太阳能集热技术为系统提供热能。目前，中低温太阳能集热技术（如真空管集热器）已非常成熟，可以产生140℃左右的热能，能够满足蒸馏海水淡化技术的要求，本发明选择中低温太阳能集热技术，以取代价格昂贵的太阳能光伏发电或太阳能热发电，从而使得投资成本得到大幅下降，具有很大的经济性优势。
本发明对清洁能源发电设备所采用的清洁能源不作具体限定，在实施本发明时，可以根据实际情况去选择合适的清洁能源，以达到为海水淡化系统提供电能的目的，本发明对所采用的清洁能源不作具体限定，即以下说明仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，选择其它任何清洁能源均应包含在本发明的保护范围之内。根据所选清洁能源的不同，发电设备的具体结构也相应改变，具体实施时可选择目前常见的发电设备类型，此处不再赘述。在一种较佳的实施例中，可以选择风能作为发电能源，清洁能源发电设备则可以选择目前常见的风能发电设备。在另一种较佳的实施例中，可以选择潮汐能作为发电能源，而清洁能源发电设备则可以选择目前常见的潮汐能发电设备。
鉴于目前常见的蒸馏海水淡化技术有多级闪蒸MSF技术和多效蒸馏MED技术两种，本发明中的蒸馏子系统可以选择利用MSF技术或MED技术进行淡化处理。基于MSF技术和MED技术的蒸馏子系统内部组成结构可参见后面的具体实施例。
实施例一
本实施例提供一种利用风能作为清洁能源进行供电，并利用RO技术和MSF技术进行海水淡化处理的热膜耦合海水淡化系统。如图2所示，该系统包括风力发电机201、蓄电池202、取水泵203、海水预处理装置204、高压泵205、增压泵206、RO组件207、能量回收装置208、冷凝器209、太阳能集热器210、换热器211、真空泵212、电加热器213、储热罐214、循环泵215、一级闪蒸罐216、二级闪蒸罐217、三级闪蒸罐218；其中，高压泵205、增压泵206、RO组件207和能量回收装置208共同组成了RO子系统；冷凝器209、换热器211、真空泵212、循环泵215、一级闪蒸罐216、二级闪蒸罐217和三级闪蒸罐218共同组成了多级闪蒸子系统。
本实施例的海水淡化处理分别由RO子系统和多级闪蒸子系统完成，具体过程如下：
1）取水泵203将海水输送至海水预处理装置204，经过预处理后的海水被分为两部分进入RO子系统进行淡化：一部分经高压泵205加压后直接进入RO组件207进行淡化处理，另一部分先经过能量回收装置208接受压力能作用，再经增压泵206增压后送入RO组件207进行淡化处理；RO组件207将淡化处理过程产出的浓盐水输送至能量回收装置208进行降压，能量回收装置208获得RO组件207产出浓盐水的压力能，这种压力能将被作用于输出给增压泵206的海水。
2）经能量回收装置208降压后的浓盐水将进入多级闪蒸子系统进行淡化：浓盐水首先进入冷凝器209进行预热，预热后的浓盐水进入一级闪蒸罐216，一级闪蒸罐216利用换热器211提供的太阳能为热源对浓盐水进行闪蒸，处理得到的进一步浓盐水作为二级闪蒸罐217的给水，依次进行下去，直到进入三级闪蒸罐218；各闪蒸罐闪蒸处理得到的淡水被输送至冷凝器209进行冷却处理，冷凝器209获得各闪蒸罐产出淡水的热能，这种热能将被用于对来自能量回收装置208的浓盐水进行预热。
本实施例的能量供应关系如下：
风力发电机201产生的电能为取水泵203，RO子系统中的高压泵205、增压泵206，以及多级闪蒸子系统中的真空泵212、循环泵215提供动力。太阳能集热器210为多级闪蒸子系统中的一级闪蒸罐216、二级闪蒸罐217和三级闪蒸罐218提供热能。
风力发电机201与蓄电池202双向连接，蓄电池202存储一部分风力发电机201峰值出力产出的电能，以平抑风能波动，当风能缺乏、风力发电机201产能不足时，由蓄电池202为系统提供电能。风力发电机201同时与电加热器213相连，电加热器213将一部分风力发电机201峰值出力产出的电能转化为热能，储存到储热罐214当中。
太阳能集热器210与储热罐214连接，储热罐214存储太阳能集热器210的一部分峰值产能，等到阳光不足时对系统所需热能进行补充。
图2中提供了一个三级闪蒸子系统，本发明可根据实际情况设定闪蒸的级数，更多级闪蒸罐的布置方式与本实施例类似，在此不加赘述。本实施例提供的海水淡化系统，其具体配置方式，即各设备的规模及操作参数需根据项目的实际情况，通过技术经济性分析确定。
实施例二
本实施例提供一种利用潮汐能作为清洁能源进行供电，并利用RO技术和MSF技术进行海水淡化处理的热膜耦合海水淡化系统。如图3所示，该系统包括潮汐发电机301、蓄电池302、取水泵303、海水预处理装置304、高压泵305、增压泵306、RO组件307、能量回收装置308、冷凝器309、太阳能集热器310、换热器311、真空泵312、电加热器313、储热罐314、循环泵315、一级闪蒸罐316、二级闪蒸罐317、三级闪蒸罐318；其中，高压泵305、增压泵306、RO组件307和能量回收装置308共同组成了RO子系统；冷凝器309、换热器311、真空泵312、循环泵315、一级闪蒸罐316、二级闪蒸罐317和三级闪蒸罐318共同组成了多级闪蒸子系统。
本实施例的海水淡化处理分别由RO子系统和多级闪蒸子系统完成，具体过程如下：
1）取水泵303将海水输送至海水预处理装置304，经过预处理后的海水被分为两部分进入RO子系统进行淡化：一部分经高压泵305加压后直接进入RO组件307进行淡化处理，另一部分先经过能量回收装置308接受压力能作用，再经增压泵306增压后送入RO组件307进行淡化处理；RO组件307将淡化处理过程产出的浓盐水输送至能量回收装置308进行降压，能量回收装置308获得RO组件307产出浓盐水的压力能，这种压力能将被作用于输出给增压泵306的海水。
2）经能量回收装置308降压后的浓盐水将进入多级闪蒸子系统进行淡化：浓盐水首先进入冷凝器309进行预热，预热后的浓盐水进入一级闪蒸罐316，一级闪蒸罐316利用换热器311提供的太阳能为热源对浓盐水进行闪蒸，处理得到的进一步浓盐水作为二级闪蒸罐317的给水，依次进行下去，直到进入三级闪蒸罐318；各闪蒸罐闪蒸处理得到的淡水被输送至冷凝器309进行冷却处理，冷凝器309获得各闪蒸罐产出淡水的热能，这种热能将被用于对来自能量回收装置308的浓盐水进行预热。
本实施例的能量供应关系如下：
潮汐发电机301产生的电能为取水泵303，RO子系统中的高压泵305、增压泵306，以及多级闪蒸子系统中的真空泵312、循环泵315提供动力。太阳能集热器310为多级闪蒸子系统中的一级闪蒸罐316、二级闪蒸罐317和三级闪蒸罐318提供热能。
潮汐发电机301与蓄电池302双向连接，蓄电池302存储一部分潮汐发电机301峰值出力产出的电能，以平抑风能波动，当风能缺乏、潮汐发电机301产能不足时，由蓄电池302为系统提供电能。潮汐发电机301同时与电加热器313相连，电加热器313将一部分潮汐发电机301峰值出力产出的电能转化为热能，储存到储热罐314当中。
太阳能集热器310与储热罐314连接，储热罐314存储太阳能集热器310的一部分峰值产能，等到阳光不足时对系统所需热能进行补充。
实施例三
本实施例提供一种利用风能作为清洁能源进行供电，并利用RO技术和MED技术进行海水淡化处理的热膜耦合海水淡化系统。如图4所示，该系统包括风力发电机401、蓄电池402、取水泵403、海水预处理装置404、高压泵405、增压泵406、RO组件407、能量回收装置408、冷凝器409、太阳能集热器410、真空泵411、电加热器412、储热罐413、循环泵414、一效蒸馏器415、二效蒸馏器416、三效蒸馏器417；其中，高压泵405、增压泵406、RO组件407和能量回收装置408共同组成RO子系统；冷凝器409、真空泵411、循环泵414、一效蒸馏器415、二效蒸馏器416、三效蒸馏器417共同组成多效蒸馏子系统。
本实施例的海水淡化处理分别由RO子系统和多效蒸馏子系统完成，具体过程如下：
1）取水泵403将海水输送至海水预处理装置404，经过预处理后的海水被分为两部分进入RO子系统进行淡化：一部分经高压泵405加压后直接进入RO组件407进行淡化处理，另一部分先经过能量回收装置408接受压力能作用，再经增压泵406增压后送入RO组件407进行淡化处理；RO组件407将淡化处理过程产出的浓盐水输送至能量回收装置408进行降压，能量回收装置408获得RO组件407产出浓盐水的压力能，这种压力能将被作用于输出给增压泵406的海水。
2）经能量回收装置408降压后的浓盐水将进入多效蒸馏子系统进行淡化：浓盐水首先进入冷凝器409进行预热，预热后的浓盐水进入一效蒸馏器415，一效蒸馏器415利用太阳能集热器410提供的太阳能为热源对浓盐水进行蒸馏，处理得到的进一步浓盐水作为二效蒸馏器416的给水，依次进行下去，直到进入三效蒸馏器417；各蒸馏器蒸馏处理得到的淡水被输送至冷凝器409进行冷却处理，冷凝器409获得各蒸馏器产出淡水的热能，这种热能将被用于对来自能量回收装置408的浓盐水进行预热。
本实施例的能量供应关系如下：
风力发电机401产生的电能为取水泵403，RO子系统中的高压泵405、增压泵406，以及多效蒸馏子系统中的真空泵411、循环泵414提供动力。太阳能集热器410为多效蒸馏子系统中的一效蒸馏器415、二效蒸馏器416和三效蒸馏器417提供热能。
风力发电机401与蓄电池402双向连接，蓄电池402存储一部分风力发电机401峰值出力产出的电能，以平抑风能波动，当风能缺乏、风力发电机401产能不足时，由蓄电池402为系统提供电能。风力发电机401同时与电加热器412相连，电加热器412将一部分风力发电机401峰值出力产出的电能转化为热能，储存到储热罐413当中。
太阳能集热器410与储热罐413连接，储热罐413存储太阳能集热器410的一部分峰值产能，等到阳光不足时对系统所需热能进行补充。
图4中提供了一个三级蒸馏子系统，本发明可根据实际情况设定蒸馏的级数，更多级蒸馏器的布置方式与本实施例类似，在此不加赘述。本实施例提供的海水淡化系统，其具体配置方式，即各设备的规模及操作参数需根据项目的实际情况，通过技术经济性分析确定。
综上所述，本发明提供的热膜耦合海水淡化系统具有以下有益效果：
（1）RO子系统和蒸馏子系统可以共享海水预处理设备，从而降低海水预处理单元的规模；
（2）充分利用了RO技术和蒸馏技术的特点，在利用RO子系统产出淡水的同时，将RO子系统排出的浓盐水作为蒸馏子系统的给水，不仅提高了淡水产出率，而且很大程度上降低了生产成本；
（3）不要求RO子系统具有太高的回收率，降低了对RO膜的要求，使得RO海水淡化技术可以在较低的条件下运行；
（4）考虑了清洁能源（如风能、太阳能、潮汐能等）的波动性特点，利用电加热器、储热罐、蓄电池存储多余的热能和电能，等到清洁能源发电设备和太阳能集热设备产能不足时，为系统补充电能和太阳能，起到了平抑波动和降低弃电率的作用，而且提高了系统的可靠性；
（5）选择中低温太阳能集热技术，以取代价格昂贵的太阳能光伏发电或太阳能热发电，从而使得投资成本得到大幅下降，具有很大的经济性优势；
（6）海水淡化效率高、生产成本低、易于推广使用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，包括：取水泵、海水预处理设备、反渗透RO子系统、蒸馏子系统、清洁能源发电设备、太阳能集热设备；其中，
所述取水泵，用于获取海水并提供给所述海水预处理设备；
所述海水预处理设备，用于对海水进行预处理并将预处理后的海水提供给所述RO子系统；
所述RO子系统，用于利用RO技术对所述预处理后的海水进行淡化处理得到淡水，并将所述淡化处理过程中产出的浓盐水提供给所述蒸馏子系统；
所述蒸馏子系统，用于利用蒸馏技术对所述RO子系统产出的浓盐水进行淡化处理得到淡水；
所述清洁能源发电设备，用于利用清洁能源发电，并为所述RO子系统和所述蒸馏子系统提供电能；
所述太阳能集热设备，用于利用太阳能发热，并为所述蒸馏子系统提供热能。
2.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，还包括：电加热器、储热罐；
所述电加热器，用于将所述清洁能源发电设备产出的一部分电能转化为热能；
所述储热罐，用于存储所述太阳能集热设备产出的一部分热能以及所述电加热器转化的热能，并于所述太阳能集热设备产能不足时，为所述蒸馏子系统提供热能。
3.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述太阳能集热设备采用中低温太阳能集热技术。
4.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述清洁能源发电设备为风能发电设备。
5.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述清洁能源发电设备为潮汐能发电设备。
6.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述RO子系统包括：高压泵、能量回收装置、增压泵、RO组件；其中，
所述高压泵，用于接收所述海水预处理设备提供的预处理后的海水并对其加压，然后输送给所述RO组件进行淡化处理；
所述RO组件，用于利用RO膜对所述预处理后的海水进行淡化处理得到淡水，并将所述淡化处理过程中产出的浓盐水输送给所述能量回收装置；
所述能量回收装置，连接所述海水预处理设备，用于接收所述海水预处理设备提供的预处理后的海水以及所述RO组件产出的浓盐水，获取所述RO组件产出的浓盐水的压力能，并将所述压力能作用于所述预处理后的海水，然后输送给所述增压泵；
所述增压泵，用于对受所述压力能作用的预处理后的海水加压，然后输送给所述RO组件进行淡化处理。
7.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述蒸馏子系统利用多级闪蒸MSF技术进行淡化处理。
8.根据权利要求7所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述蒸馏子系统包括：冷凝器、闪蒸罐组、真空泵、换热器；其中，
所述冷凝器，连接所述RO子系统和所述闪蒸罐组，用于接收所述RO子系统产出的浓盐水以及所述闪蒸罐组产出的淡水，利用所述闪蒸罐组产出的淡水的热能对所述RO子系统产出的浓盐水加热，然后输送给所述闪蒸罐组；
所述闪蒸罐组由多个依次连接的闪蒸罐组成，用于利用MSF技术对所述冷凝器输送的浓盐水进行淡化处理得到淡水；
所述真空泵，用于对所述闪蒸罐进行真空处理；
所述换热器，用于利用所述太阳能集热设备提供的热能对所述冷凝器输送给所述闪蒸罐组的浓盐水进行加热。
9.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述蒸馏子系统利用低温多效蒸馏MED技术进行淡化处理。
10.根据权利要求9所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述蒸馏子系统包括：冷凝器、蒸馏器组、真空泵；其中，
所述冷凝器，连接所述RO子系统和所述闪蒸罐组，用于接收所述RO子系统产出的浓盐水以及所述蒸馏器组产出的淡水，利用所述蒸馏器组产出的淡水的热能对所述RO子系统产出的浓盐水加热，然后输送给所述蒸馏器组；
所述蒸馏器组，由多个依次连接的蒸馏器组成，用于利用所述太阳能集热设备提供的热能和MED技术对所述冷凝器输送的浓盐水进行淡化处理得到淡水；
所述真空泵，用于对所述蒸馏器进行真空处理。
11.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，还包括：蓄电池，用于存储所述清洁能源发电设备产出的一部分电能，并于所述清洁能源发电设备产能不足时，为所述RO子系统和所述蒸馏子系统提供电能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310693325.8A CN103663835A (zh) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | 一种热膜耦合海水淡化系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310693325.8A CN103663835A (zh) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | 一种热膜耦合海水淡化系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103663835A true CN103663835A (zh) | 2014-03-26 |
Family
ID=50302739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310693325.8A Pending CN103663835A (zh) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | 一种热膜耦合海水淡化系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103663835A (zh) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104528850A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-22 | 集美大学 | 基于海水淡化浓盐水深度浓缩的淡水海盐热能三联产系统 |
| CN104556520A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-29 | 北京高能时代环境技术股份有限公司 | 一种浓盐水处理装置及工艺 |
| CN106045166A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-26 | 安徽工业大学 | 一种自助动力式双效海水淡化装置 |
| CN107117756A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-09-01 | 北京今大禹环境技术股份有限公司 | 一种热膜耦合海水淡化工艺 |
| CN107434327A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-12-05 | 西安交通大学 | 一种余热余压余水回收的热膜耦合海水淡化系统 |
| CN107954561A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-24 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 超临界协同反渗透系统及其实现海水淡化零排放的方法 |
| CN108002623A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-08 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种热膜耦合船用供能系统 |
| WO2018145346A1 (zh) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 海岛发电与海水淡化一体化系统及方法 |
| CN111186949A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-22 | 西安交通大学 | 多级闪蒸海水淡化与压力延迟渗透盐差发电耦合系统及运行方法 |
| CN112047432A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-12-08 | 北京清建能源技术有限公司 | 一种热淡水制备装置和方法以及供热管网 |
| CN112178961A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-05 | 西安交通大学 | 基于化学储热的产电供热制冷取水结合的系统及方法 |
| CN112777832A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-11 | 浙江海盐力源环保科技股份有限公司 | 一种进料双向调节的热膜耦合海水淡化系统 |
| CN112777833A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-11 | 浙江海盐力源环保科技股份有限公司 | 一种进料双向调节的热膜耦合海水淡化系统及控制方法 |
| WO2021028701A3 (en) * | 2019-08-15 | 2021-05-27 | Infinities Global Limited | System and method for power generation and desalination |
| CN113233533A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-10 | 浙江大学 | 新能源海水净化设备 |
| CN114804487A (zh) * | 2022-04-30 | 2022-07-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种水电盐联产的太阳能海水淡化装置 |
| CN117228909A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 烟台市弗兰德电子科技有限公司 | 一种海水淡化系统 |
| CN117843060A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-04-09 | 国能河北综合能源有限公司 | 海水淡化系统及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60172393A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 多段蒸発−逆浸透複合海水淡水化装置 |
| WO2008085106A1 (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-17 | Scarab Development Ab | Method for purifying water by means of an ro device |
| CN102583607A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-18 | 哈尔滨工业大学（威海） | 可再生能源的综合利用装置 |
| CN102849887A (zh) * | 2012-10-07 | 2013-01-02 | 中国海洋大学 | 一种海水淡化方法 |
| CN103408179A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-11-27 | 天津滨瀚环保科技发展有限公司 | 热膜耦合海水淡化的生产方法 |
| CN203593678U (zh) * | 2013-12-17 | 2014-05-14 | 中国电力工程顾问集团公司 | 一种热膜耦合海水淡化系统 |
-
2013
- 2013-12-17 CN CN201310693325.8A patent/CN103663835A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60172393A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 多段蒸発−逆浸透複合海水淡水化装置 |
| WO2008085106A1 (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-17 | Scarab Development Ab | Method for purifying water by means of an ro device |
| CN102583607A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-18 | 哈尔滨工业大学（威海） | 可再生能源的综合利用装置 |
| CN102849887A (zh) * | 2012-10-07 | 2013-01-02 | 中国海洋大学 | 一种海水淡化方法 |
| CN103408179A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-11-27 | 天津滨瀚环保科技发展有限公司 | 热膜耦合海水淡化的生产方法 |
| CN203593678U (zh) * | 2013-12-17 | 2014-05-14 | 中国电力工程顾问集团公司 | 一种热膜耦合海水淡化系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| S.OBARA: "《燃料电池微电网应用》", 31 May 2013, 机械工业出版社 * |
| 周利民等: "蒸馏/反渗透海水淡化及其耦合工艺研究", 《海湖盐与化工》 * |
| 郑宏飞: "《太阳能海水淡化原理与技术》", 31 January 2013, 化学工业出版社 * |
Cited By (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104528850B (zh) * | 2014-12-29 | 2016-05-04 | 集美大学 | 基于海水淡化浓盐水深度浓缩的淡水海盐热能三联产系统 |
| CN104528850A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-22 | 集美大学 | 基于海水淡化浓盐水深度浓缩的淡水海盐热能三联产系统 |
| CN104556520A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-29 | 北京高能时代环境技术股份有限公司 | 一种浓盐水处理装置及工艺 |
| CN104556520B (zh) * | 2014-12-30 | 2016-06-08 | 北京高能时代环境技术股份有限公司 | 一种浓盐水处理装置及工艺 |
| CN106045166A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-26 | 安徽工业大学 | 一种自助动力式双效海水淡化装置 |
| CN106045166B (zh) * | 2016-07-08 | 2020-05-05 | 安徽工业大学 | 一种自助动力式双效海水淡化装置 |
| WO2018145346A1 (zh) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 海岛发电与海水淡化一体化系统及方法 |
| CN107117756A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-09-01 | 北京今大禹环境技术股份有限公司 | 一种热膜耦合海水淡化工艺 |
| CN107117756B (zh) * | 2017-05-18 | 2019-11-26 | 北京今大禹环境技术股份有限公司 | 一种热膜耦合海水淡化工艺 |
| CN107434327A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-12-05 | 西安交通大学 | 一种余热余压余水回收的热膜耦合海水淡化系统 |
| CN107434327B (zh) * | 2017-09-11 | 2020-03-13 | 西安交通大学 | 一种余热余压余水回收的热膜耦合海水淡化系统 |
| CN107954561A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-24 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 超临界协同反渗透系统及其实现海水淡化零排放的方法 |
| CN108002623B (zh) * | 2017-11-23 | 2021-05-04 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种热膜耦合船用供能系统 |
| CN108002623A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-08 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种热膜耦合船用供能系统 |
| WO2021028701A3 (en) * | 2019-08-15 | 2021-05-27 | Infinities Global Limited | System and method for power generation and desalination |
| CN111186949A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-22 | 西安交通大学 | 多级闪蒸海水淡化与压力延迟渗透盐差发电耦合系统及运行方法 |
| CN112047432A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-12-08 | 北京清建能源技术有限公司 | 一种热淡水制备装置和方法以及供热管网 |
| CN112178961A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-05 | 西安交通大学 | 基于化学储热的产电供热制冷取水结合的系统及方法 |
| CN112178961B (zh) * | 2020-09-16 | 2021-07-06 | 西安交通大学 | 基于化学储热的产电供热制冷取水结合的系统及方法 |
| CN112777833A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-11 | 浙江海盐力源环保科技股份有限公司 | 一种进料双向调节的热膜耦合海水淡化系统及控制方法 |
| CN112777832A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-11 | 浙江海盐力源环保科技股份有限公司 | 一种进料双向调节的热膜耦合海水淡化系统 |
| CN113233533A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-10 | 浙江大学 | 新能源海水净化设备 |
| CN114804487A (zh) * | 2022-04-30 | 2022-07-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种水电盐联产的太阳能海水淡化装置 |
| CN114804487B (zh) * | 2022-04-30 | 2023-09-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种水电盐联产的太阳能海水淡化装置 |
| CN117228909A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 烟台市弗兰德电子科技有限公司 | 一种海水淡化系统 |
| CN117228909B (zh) * | 2023-11-16 | 2024-02-09 | 烟台市弗兰德电子科技有限公司 | 一种海水淡化系统 |
| CN117843060A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-04-09 | 国能河北综合能源有限公司 | 海水淡化系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103663835A (zh) | 一种热膜耦合海水淡化系统 | |
| Alawad et al. | Renewable energy systems for water desalination applications: A comprehensive review | |
| Bundschuh et al. | State-of-the-art of renewable energy sources used in water desalination: Present and future prospects | |
| He et al. | Application of alternative energy integration technology in seawater desalination | |
| Ahmed et al. | Solar powered desalination–Technology, energy and future outlook | |
| CN103708665B (zh) | 可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统 | |
| CN205356219U (zh) | 一种风光气储互补的热电联产系统 | |
| CN102795693B (zh) | 基于lng冷能利用的太阳能和风能联合驱动的海水淡化系统 | |
| Zhao et al. | Performance analysis and multi-objective optimization of the offshore renewable energy powered integrated energy supply system | |
| CN106058921A (zh) | 孤岛可再生能源发电与制淡水一体化系统 | |
| Khouya | 4E assessment of a hybrid RO/MED-TVC desalination plant powered by CPV/T systems | |
| CN103964527B (zh) | 一种太阳能海水淡化厂 | |
| CN113292123A (zh) | 一种压缩气体储能式膜蒸馏海水脱盐淡化系统及其海水淡化工艺 | |
| CN204661346U (zh) | 太阳能热电联产海水淡化系统 | |
| CN204022609U (zh) | 可再生能源联合热膜耦合海水淡化及制盐系统 | |
| CN203593678U (zh) | 一种热膜耦合海水淡化系统 | |
| Zhang et al. | Seawater Desalination System Driven by Sustainable Energy: A Comprehensive Review. | |
| Mohan et al. | A comprehensive review of advancements in solar and waste Heat-Based air Humidification-Dehumidification desalination | |
| CN201033745Y (zh) | 太阳能光伏反渗透海水淡化装置 | |
| CN100462310C (zh) | 低温多级高效风电海水淡化方法及其装置 | |
| CN103896350B (zh) | 一种海岛海水淡化系统和方法 | |
| CN114172197A (zh) | 海上风电场多能互补运行系统与方法 | |
| CN206486306U (zh) | 一种利用风能和太阳能的水电联产系统 | |
| CN118713589B (zh) | 太阳能和生物质联合发电的零碳多能源联供系统及方法 | |
| CN116789291B (zh) | 储能式风力/太阳能驱动喷射热泵膜热耦合海水淡化系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100120 Beijing city Xicheng District No. 65 Andrew Applicant after: CHINA POWER ENGINEERING CONSULTING (GROUP) CORPORATION Address before: 100120 Beijing city Xicheng District No. 65 Andrew Applicant before: China Power Engineering Consulting Group Corporation |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: CHINA POWER ENGINEERING CONSULTING GROUP CORPORATION TO: CHINA POWER ENGINEERING CONSULTING GROUP CO., LTD. |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140326 |