CN103964549A - 利用非并网风电的膜法海水淡化系统及其海水淡化方法 - Google Patents

Abstract

利用非并网风电的膜法海水淡化系统及其海水淡化方法。传统能源的反渗透海水淡化系统，往往因为高能耗造成脱盐项目的高成本运行。本发明方法包括：超滤装置（1）连接变频水泵（4），变频水泵连接主水管（5），主水管通过两个分水管（6）连接变频高压泵（7）和能量回收装置（8），变频高压泵和能量回收装置分别连接反渗透膜堆装置（9）；变频高压泵与变频增压泵（10）连接反渗透膜堆装置；超滤装置还通过超滤给水泵（11）连接智能平衡用电控制系统（12），智能平衡用电控制系统连接变频水泵、变频高压泵、增压泵和超滤给水泵。本发明用于海水淡化装置及其方法。

Description

利用非并网风电的膜法海水淡化系统及其海水淡化方法

技术领域：

本发明涉及一种利用非并网风电的膜法海水淡化系统及其海水淡化方法。

背景技术：

采用传统能源的反渗透海水淡化系统，往往因为高能耗造成脱盐项目的高成本运行。能耗已经成为制约海水淡化发展的重要因素之一。非并网风电海水淡化系统，是利用新能源从而降低传统能源带来的不利因素，并且沿海建设，可直接利用海水、海风，避免长距离输水管路敷设、长距离输电线路的耗费，有效降低淡化成本。

由于采用非并网风能独立供电，风能具有波动性和间歇性的特性，常规的海水淡化系统需要稳定的电源，对电源的波动性比较敏感，无法适用风力发电变负荷的要求，难以适用于孤岛等没有常规供电的场所，需要综合考虑非并网风电海水淡化系统的影响因素。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用非并网风电的膜法海水淡化系统及其海水淡化方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种利用非并网风电的膜法海水淡化系统，其组成包括：超滤装置，其特征是：所述的超滤装置通过水管连接储水装置，所述的储水装置通过水管连接变频水泵，所述的变频水泵连接主水管，所述的主水管通过两个分水管连接变频高压泵和能量回收装置，所述的变频高压泵和能量回收装置分别通过水管连接反渗透膜堆装置；所述的能量回收装置通过水管连接变频增压泵，所述的变频增压泵与变频高压泵分别通过水管连接所述的反渗透膜堆装置的水管；其中，所述的超滤装置还通过水管连接超滤给水泵，所述的超滤给水泵连接智能平衡用电控制系统，所述的智能平衡用电控制系统连接所述的变频水泵、所述的变频高压泵、所述的增压泵和所述的超滤给水泵。

所述的利用非并网风电的膜法海水淡化系统，所述的超滤装置为中空纤维超滤装置，配置多组超滤。

所述的利用非并网风电的膜法海水淡化系统，所述的智能平衡用电控制系统包括PLC控制器和变频调节装置。

所述的利用非并网风电的膜法海水淡化系统，所述的变频高压泵连接所述的变频调节装置，非并网风电系统输出负荷与所述的变频调节装置联锁。

一种利用上述利用非并网风电的膜法海水淡化系统的海水淡化方法，

第一步：采用超滤装置作为前处理，去除原水中的胶体、悬浮物，使进入反渗透膜堆装置的水SDI_15min<3，所述的超滤装置的过滤流量按照非并网风电系统变负荷联锁控制运行，同时与反渗透膜堆装置的进水需求量实现水量平衡控制；

第二步：所述的反渗透膜堆装置对原水进行脱盐处理，此时所述的反渗透膜堆装置所需的渗透压由变频高压泵、能量回收装置和变频增压泵共同提供；

第三步：所述的能量回收装置将所述的反渗透膜堆装置的高压浓水能量传递给原海水，所述的能量回收装置按照所述的反渗透膜堆装置运行工况的变负荷运行进行联锁控制，并采用横压力横流量的控制方式实现自适应运行；

当非并网风电系统输出为变负荷时，利用智能平衡用电控制系统对组成海水淡化系统的超滤给水泵、变频高压泵、能量回收装置和变频增压泵联动控制，各海水淡化系统的装置自动适应风电输出负荷，所述的智能平衡用电控制系统对海水淡化系统用电负荷与风电变负荷的联锁控制，实现海水淡化脱盐率和产水量随风电变负荷自动调节。

有益效果：

本发明是利用风机独立供电，解决了海水淡化的能量供给问题，降低了系统造水成本，为海水淡化产水作为城市供水提供可能。本发明设计的膜法海水淡化系统包括超滤装置和反渗透膜堆装置，膜法海水淡化系统根据风电变化特点，利用先进的智能平衡用电控制系统进行减负荷和降负荷运行。而智能平衡用电控制系统采用PLC控制器和变频调节装置进行控制和调节，通过对膜法海水淡化系统的实时监控和计算，统计系统的瞬时能耗和下一时刻工艺系统能耗，再通过与风机发电量的对比，高压泵变频调节和能量回收等设备的联动控制，调整和控制下一时刻的工艺方案，使超滤和反渗透膜元件在合理的范围内，保证出水水质。

超滤装置是采用中空纤维形式，按照非并网风电系统变负荷流量联锁控制超滤装置的回收率，变频动态供水系统提供超滤装置的稳定连续运行，满足其为反渗透膜堆装置淡化海水提供合格水源的作用。反渗透膜堆装置是采用卷式膜元件，具有较高脱盐效果，保证在减负荷状态下的出水水质。反渗透膜堆装置主要通过变频高压泵的动态运行，实现非并网风电系统变负荷的运行情况。通过高效能量回收装置的控制，实现降低系统能耗作用和膜元件的最小流量控制。并采用多膜堆组合方式，实现变负荷稳定运行。

利用非并网风电进行海水淡化，能够实现近海进行项目建设，降低传统能源的损耗，从而降低环境污染，提高环境友好，克服沿海地区淡水资源匮乏的困扰。通过智能平衡用电控制系统对海水淡化系统用电负荷与风电变负荷的联锁控制，实现海水淡化脱盐率和产水量随风电变负荷自动调节。

附图说明：

附图1是本发明涉及的海水淡化系统原理连接框图。

具体实施方式：

实施例1：

一种利用非并网风电的膜法海水淡化系统，其组成包括：超滤装置1，所述的超滤装置通过水管2连接储水装置3，所述的储水装置通过水管2连接变频水泵4，所述的变频水泵连接主水管5，所述的主水管通过两个分水管6连接变频高压泵7和能量回收装置8，所述的变频高压泵和能量回收装置分别通过水管2连接反渗透膜堆装置9；所述的能量回收装置通过水管2连接变频增压泵10，所述的变频增压泵与变频高压泵分别通过水管2连接所述的反渗透膜堆装置的水管2；其中，所述的超滤装置还通过水管2连接超滤给水泵11，所述的超滤给水泵连接智能平衡用电控制系统12，所述的智能平衡用电控制系统连接所述的变频水泵、所述的变频高压泵、所述的增压泵和所述的超滤给水泵。

实施例2：

根据实施例1所述的利用非并网风电的膜法海水淡化系统，所述的超滤装置为中空纤维超滤装置，配置多组超滤，采用单元制配水方式。

实施例3：

根据实施例1或2所述的利用非并网风电的膜法海水淡化系统，所述的智能平衡用电控制系统包括PLC控制器和变频调节装置，通过对膜法海水淡化系统的实时监控和计算，统计系统的瞬时能耗和下一时刻工艺系统能耗；通过与所述的非并网风电系统发电量的对比、所述的变频高压泵的变频调节和所述的能量回收装置等的联动控制，调整和控制下一时刻的工艺方案，使超滤装置和反渗透膜堆装置的膜元件在合理的工作范围内，保证出水水质。

实施例4：

根据实施例3所述的利用非并网风电的膜法海水淡化系统，所述的变频高压泵连接所述的变频调节装置，非并网风电系统输出负荷与所述的变频调节装置联锁。

实施例5：

一种利用上述利用非并网风电的膜法海水淡化系统的海水淡化方法，

第一步：采用超滤装置作为前处理，去除原水中的胶体、悬浮物，使进入反渗透膜堆装置的水SDI_15min<3，所述的超滤装置的过滤流量按照非并网风电系统变负荷联锁控制运行，同时与反渗透膜堆装置的进水需求量实现水量平衡控制；

第二步：所述的反渗透膜堆装置对原水进行脱盐处理，此时所述的反渗透膜堆装置所需的渗透压由变频高压泵、能量回收装置和变频增压泵共同提供；

第三步：所述的能量回收装置将所述的反渗透膜堆装置的高压浓水能量传递给原海水，所述的能量回收装置按照所述的反渗透膜堆装置运行工况的变负荷运行进行联锁控制，并采用横压力横流量的控制方式实现自适应运行，有效降低膜法海水淡化电能的消耗；

当非并网风电系统输出为变负荷时，利用智能平衡用电控制系统对组成海水淡化系统的超滤给水泵、变频高压泵、能量回收装置和变频增压泵联动控制，各海水淡化系统的装置自动适应风电输出负荷，所述的智能平衡用电控制系统对海水淡化系统用电负荷与风电变负荷的联锁控制，实现海水淡化脱盐率和产水量随风电变负荷自动调节。

采用非并网的风电作为海水淡化的能源，可在近海地区建设，有效利用海上风能资源和海水资源，减少线路和管路敷设，降低海水淡化外围建设成本。通过本发明专利的控制系统，满足有效利用风电的输出能源，实现风大多出水，风小少出水，减少对传统能源的使用，缓解环境压力，实现环境友好的可持续新能源海水淡化稳定运行。

Claims (5)

1.一种利用非并网风电的膜法海水淡化系统，其组成包括：超滤装置，其特征是：所述的超滤装置通过水管连接储水装置，所述的储水装置通过水管连接变频水泵，所述的变频水泵连接主水管，所述的主水管通过两个分水管连接变频高压泵和能量回收装置，所述的变频高压泵和能量回收装置分别通过水管连接反渗透膜堆装置；所述的能量回收装置通过水管连接变频增压泵，所述的变频增压泵与变频高压泵分别通过水管连接所述的反渗透膜堆装置的水管；其中，所述的超滤装置还通过水管连接超滤给水泵，所述的超滤给水泵连接智能平衡用电控制系统，所述的智能平衡用电控制系统连接所述的变频水泵、所述的变频高压泵、所述的增压泵和所述的超滤给水泵。

2.根据权利要求1所述的利用非并网风电的膜法海水淡化系统，其特征是：所述的超滤装置为中空纤维超滤装置，配置多组超滤。

3.根据权利要求1或2所述的利用非并网风电的膜法海水淡化系统，其特征是：所述的智能平衡用电控制系统包括PLC控制器和变频调节装置。

4.根据权利要求3所述的利用非并网风电的膜法海水淡化系统，其特征是：所述的变频高压泵连接所述的变频调节装置，非并网风电系统输出负荷与所述的变频调节装置联锁。

5.一种利用上述利用非并网风电的膜法海水淡化系统的海水淡化方法，其特征是：

第一步：采用超滤装置作为前处理，去除原水中的胶体、悬浮物，使进入反渗透膜堆装置的水SDI_15min<3，所述的超滤装置的过滤流量按照非并网风电系统变负荷联锁控制运行，同时与反渗透膜堆装置的进水需求量实现水量平衡控制；

第二步：所述的反渗透膜堆装置对原水进行脱盐处理，此时所述的反渗透膜堆装置所需的渗透压由变频高压泵、能量回收装置和变频增压泵共同提供；

第三步：所述的能量回收装置将所述的反渗透膜堆装置的高压浓水能量传递给原海水，所述的能量回收装置按照所述的反渗透膜堆装置运行工况的变负荷运行进行联锁控制，并采用横压力横流量的控制方式实现自适应运行；

当非并网风电系统输出为变负荷时，利用智能平衡用电控制系统对组成海水淡化系统的超滤给水泵、变频高压泵、能量回收装置和变频增压泵联动控制，各海水淡化系统的装置自动适应风电输出负荷，所述的智能平衡用电控制系统对海水淡化系统用电负荷与风电变负荷的联锁控制，实现海水淡化脱盐率和产水量随风电变负荷自动调节。