CN104341050B - 一种海水淡化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种海水淡化系统及方法，系统包括：升压泵；与所述升压泵连接的保安过滤器以及回流管路；与所述保安过滤器连接的高压泵；与所述高压泵连接的反渗透膜元件；以及与所述保安过滤器连接的能量回收装置，且所述能量回收装置与所述高压泵之间还连接有一增压泵，所述能量回收装置还与所述反渗透膜元件连接；其中，所述高压泵和增压泵为带有变频器的柱塞式水泵。本发明的方案可以依据系统供给电量的大小调节制水量。

Description

一种海水淡化系统及方法
技术领域
本发明涉及海水淡化设备技术领域，特别是指一种海水淡化系统及方法。
背景技术
目前，反渗透法海水淡化技术日益成熟，诸多缺水地区通过该技术来从大海获取人类赖以生存所必需的淡水。反渗透法海水淡化系统原则性流程为：海水升压泵保安过滤器高压泵反渗透膜元件淡水，为降低制水成本、减少能耗，系统中一般设置有能量回收装置。根据能量回收装置型式，反渗透法海水淡化主要存在以下两种基本系统：
第一种系统，如图1所示，包括：升压泵11，与升压泵11连接的保安过滤器12，与保安过滤器12连接的高压泵13，与高压泵13连接的反渗透膜元件14，以及与保安过滤器12连接的能量回收装置16，且能量回收装置16与高压泵13之间还连接有一增压泵15，能量回收装置16还与反渗透膜元件14连接；海水经过升压泵11后进入保安过滤器12，经过保安过滤器12过滤后的水进入能量回收装置16以及高压泵13，进入能量回收装置16中的水经过增压泵15，与高压泵13输出的水汇流后经过反渗透膜元件14得到淡水排出，同时，反渗透膜元件14排出的浓水经过能量回收装置16回收能量后排出。
第二种系统，如图2所示，包括：升压泵11，与升压泵11连接的保安过滤器12，与保安过滤器12连接的高压泵13，与高压泵13连接的能量回收装置16，与能量回收装置16连接的反渗透膜元件14；海水经过升压泵11后进入保安过滤器12，经过保安过滤器12过滤后的水进入高压泵13，经过高压泵13的水进入能量回收装置16，经过能量回收装置16的水进入反渗透膜元件14得到淡水排出，同时，反渗透膜元件14排出的浓水经过能量回收装置16回收能量后排出。
以上两种反渗透法海水淡化系统设备落实、运行经验丰富，但是，这两种系统都是基于有稳定电源供给的情况，其电能消耗是基本稳定的。当系统所需电能由电量不断变化的电源提供，比如孤立的风力发电机专为海水淡化系统供电时，存在供电量大于系统耗电量和供电量小于系统耗电量的情况，供电量大于系统耗电量时，系统中电驱设备可能被损坏；供电量小于系统耗电量时，系统中电驱设备将无法运转。此时上述两种系统都将不能适应需求。
发明内容
本发明提供一种海水淡化系统及方法，在供电量大时，系统电耗高、制水量大，在供电量小时，系统电耗低、制水量小，即提供一种可以变出力运行的海水淡化系统，解决在不稳定电源情况下，反渗透法海水淡化系统稳定运行问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种海水淡化系统，包括：
升压泵；与所述升压泵连接的保安过滤器以及回流管路；与所述保安过滤器连接的高压泵；与所述高压泵连接的反渗透膜元件；以及与所述保安过滤器连接的能量回收装置，且所述能量回收装置与所述高压泵之间还连接有一增压泵，所述能量回收装置还与所述反渗透膜元件连接；其中，所述高压泵和增压泵为带有变频器的柱塞式水泵；
海水经过所述升压泵后进入所述保安过滤器和所述回流管路，经过所述保安过滤器过滤后的水进入所述能量回收装置以及所述高压泵，进入所述能量回收装置中的水经过所述增压泵输出，与所述高压泵输出的水汇流后经过反渗透膜元件得到淡水排出，同时，所述反渗透膜元件排出的浓水经过能量回收装置回收能量后排出。
其中，所述回流管路包括：与所述升压泵连接的自动调节阀以及与所述自动调节阀连接的流量计。
其中，所述反渗透膜元件包括：至少两组反渗透膜元件组，均与所述高压泵和所述增压泵连接。
本发明的实施例还提供一种海水淡化方法，包括：
控制经过升压泵后的海水进入保安过滤器和回流管路；
控制经过所述保安过滤器过滤后的水进入能量回收装置以及高压泵；
进入能量回收装置中的水经过增压泵输出与高压泵输出的水汇流后经过反渗透膜元件得到淡水排出，同时，反渗透膜元件排出的浓水经过能量回收装置回收能量后排出；其中，所述高压泵和增压泵为带有变频器的柱塞式水泵。
其中，所述回流管路包括：与所述升压泵连接的自动调节阀以及与所述自动调节阀连接的流量计。
其中，所述海水淡化方法还包括：
根据供给海水淡化系统的电量来调整高压泵的流量。
其中，所述海水淡化方法还包括：
根据确定的系统出力和回收率，计算出增压泵对应的流量；
比较回流管路上实测流量与计算出的回流管路流量，根据比较结果调整自动调节阀的开度，其中，回流管路的流量等于升压泵的流量减去高压泵与增压泵的流量之和。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，为升压泵设置带有自动调节阀的回流管路系统，解决了在调整反渗透系统进水流量的同时维持反渗透系统进水压力稳定的问题；另外，将反渗透膜元件分组，解决了维持反渗透系统正常运行所必须的错流水量要求。
附图说明
图1为现有技术中海水淡化系统的第一种结构示意图；
图2为现有技术中海水淡化系统的第二种结构示意图；
图3为本发明的海水淡化系统的结构示意图。
［主要元件符号说明］
11：升压泵
12：保安过滤器
13：高压泵
14：反渗透膜元件
15：增压泵
16：能量回收装置
17：自动调节阀
18：流量计
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的海水淡化系统可以实现反渗透法海水淡化系统变出力运行，当供给电量增加时，系统制水量增加，当系统供给电量减少时，系统制水量减小。
如图3所示，本发明的实施例提供的海水淡化系统，包括：升压泵11；与所述升压泵11连接的保安过滤器12以及回流管路；与所述保安过滤器12连接的高压泵13；与所述高压泵13连接的反渗透膜元件14；以及与所述保安过滤器12连接的能量回收装置16，且所述能量回收装置16与所述高压泵13之间还连接有一增压泵15，所述能量回收装置16还与所述反渗透膜元件14连接；其中，所述高压泵13和增压泵15为带有变频器的柱塞式水泵；
海水经过所述升压泵11后进入所述保安过滤器12和所述回流管路，经过所述保安过滤器12过滤后的水进入所述能量回收装置16以及所述高压泵13，进入所述能量回收装置13的水经过所述增压泵15输出，与所述高压泵13输出的水汇流后经过反渗透膜元件14得到淡水排出，同时，所述反渗透膜元件14排出的浓水经过能量回收装置16回收能量后排出。
其中，所述回流管路包括：与所述升压泵连接的自动调节阀17以及与所述自动调节阀17连接的流量计18；其中，所述流量计18用于对所述回流管路中的海水进行计量。
其中，所述反渗透膜元件包括：至少两组反渗透膜元件组，均与所述高压泵13和所述增压泵15连接。
本发明的实施例还提供一种海水淡化方法，包括：
控制经过升压泵后的海水进入保安过滤器和回流管路；
控制经过所述保安过滤器过滤后的水进入能量回收装置以及高压泵；
进入能量回收装置中的水经过增压泵输出与高压泵输出的水汇流后经过反渗透膜元件得到淡水排出，同时，反渗透膜元件排出的浓水经过能量回收装置回收能量后排出；其中，所述高压泵和增压泵为带有变频器的柱塞式水泵。
其中，所述回流管路包括：与所述升压泵连接的自动调节阀以及与所述自动调节阀连接的流量计。
其中，所述海水淡化方法还包括：
根据供给海水淡化系统的电量来调整高压泵的流量。
其中，所述海水淡化方法还包括：
根据确定的系统出力和回收率，计算出增压泵对应的流量；
比较回流管路上实测流量与计算出的回流管路流量，根据比较结果调整自动调节阀的开度，其中，回流管路的流量等于升压泵的流量减去高压泵与增压泵的流量之和。
本发明的上述海水淡化系统制水规模按不稳定电源可能出现的最大供电量设计，系统回收率大于35%，高压泵、增压泵均采用带有变频器的柱塞式水泵，系统中利用了柱塞式水泵，变频调节只调整其流量不调节其扬程的特性。系统出力变化范围依赖柱塞式水泵的流量调节范围，最大可控制在制水规模的40%～100%之间，一般可控制在制水规模的50%～100%之间，根据选定的柱塞式水泵的品牌不同而不同。
本发明的实施例海水淡化系统的工作原理如下：反渗透法海水淡化系统运行电耗中高压泵的电耗占主要部分，当系统确定，淡化水的吨水耗电量可基本确定，所以可以根据供给海水淡化系统的电量来调整高压泵13的流量，使海水淡化系统出力和供给电量基本匹配。系统出力确定后，根据系统回收率要求，可计算出增压泵15对应的流量。升压泵11回流管路的流量等于升压泵11的流量减去高压泵13与增压泵15的流量之和，比较回流管路上实测流量与计算出的回流管流量，根据比较结果调整自动调节阀的开度，保证回流水量满足系统要求。
另外，由于反渗透膜元件14的数量是按系统制水规模选定，当系统出力较低时，为了保证系统回收率满足要求，增压泵流量，即反渗透膜浓水侧流量，会随之降低而存在不能满足反渗透膜错流运行浓水侧最小流量要求的可能，因此，需要将膜元件分组，一般为2组，具体可以根据供应电量多少，自动投运一组或多组。
具体的：当系统出力降低至设定值后，关闭对应的反渗透膜元件组，保证海水淡化系统安全运行。当不稳定电源供电量增加时，提高高压泵13的频率，使其流量达到对应电量的流量，提高增压泵15频率，使其流量达到对应的流量，自动调节阀17调节回流水量至对应的值，海水淡化系统出力加大。
如果高压泵13流量与增压泵15流量之和到达开启一组分组反渗透膜元件的设定流量值时，备用的一组反渗透膜元件进行冲洗，冲洗完成后自动转入运行状态；当不稳定电源供电量减少时，降低高压泵13频率，使其流量达到对应电量的流量，降低增压泵15频率，使其流量达到对应的流量，自动调节阀17调节回流水量至对应的值，海水淡化系统出力减小。
如果高压泵流量与增压泵流量之和到达停运一组分组膜元件的设定流量值时，自动解列一组运行的反渗透膜元件，解列后的反渗透膜元件组冲洗完成转入停运状态。
本发明的上述实施例为升压泵11设置带有自动调节阀17和流量计18的回流管路；解决了在调整反渗透系统进水流量的同时维持反渗透系统进水压力稳定的问题；另外，将反渗透膜元件分组，解决了维持反渗透系统正常运行所必须的错流水量要求。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种海水淡化方法，其特征在于，包括：
控制经过升压泵后的海水进入保安过滤器和回流管路；
控制经过所述保安过滤器过滤后的水进入能量回收装置以及高压泵；
进入能量回收装置中的水经过增压泵输出与高压泵输出的水汇流后经过反渗透膜元件得到淡水排出，同时，反渗透膜元件排出的浓水经过能量回收装置回收能量后排出；其中，所述高压泵和增压泵为带有变频器的柱塞式水泵，包括：将膜元件分组，根据供应电量多少，自动投运一组或多组，包括：当系统出力降低至设定值后，关闭对应的反渗透膜元件组，保证海水淡化系统安全运行，当不稳定电源供电量增加时，提高高压泵(13)的频率，使其流量达到对应电量的流量，提高增压泵(15)频率，使其流量达到对应的流量，自动调节阀(17)调节回流水量至对应的值，海水淡化系统出力加大。
2.根据权利要求1所述的海水淡化方法，其特征在于，所述回流管路包括：与所述升压泵连接的自动调节阀以及与所述自动调节阀连接的流量计。
3.根据权利要求2所述的海水淡化方法，其特征在于，还包括：
根据供给海水淡化系统的电量来调整高压泵的流量。
4.根据权利要求3所述的海水淡化方法，其特征在于，还包括：
根据确定的系统出力和回收率，计算出增压泵对应的流量；
比较回流管路上实测流量与计算出的回流管路流量，根据比较结果调整自动调节阀的开度，其中，回流管路的流量等于升压泵的流量减去高压泵与增压泵的流量之和。
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