CN106348512A - 一种热膜耦合海水淡化进水调配系统 - Google Patents

一种热膜耦合海水淡化进水调配系统 Download PDF

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Abstract

一种热膜耦合海水淡化进水调配系统，属于海水淡化技术领域。包括海水提升泵、低温多效海水淡化装置、浓水提升泵、海水反渗透装置、换热器、第一提升泵、海水混配箱、第一提升泵，第二提升泵第二，第三提升泵、温度传感器、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀、第一切断阀、第二切断阀。优点在于，最大限度的利用淡化系统的余热余能，解决我国北方冬季海水温度低造成的反渗透海水淡化不能正常运行的问题，提高淡水回收率具有显著效果。

Description

一种热膜耦合海水淡化进水调配系统
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，特别是涉及一种热膜耦合海水淡化进水调配系统。
背景技术
随着社会经济的快速发展，水资源的日趋短缺和污染，在北方沿海地区，优先采用反渗透脱盐技术开辟新水源已成为全球公认的解决淡水资源匮乏的有效方法。最近二十年，虽然能耗和成本已经降低，但其较高的制水成本仍然是制约该技术大规模地普及应用在市政行业、钢铁行业等工业领域的因素，因此，面对日趋紧张的能源及环境危机，进一步开发及利用余热余能，提高淡水回收率，从而降低淡化成本。
其中，海水温度对反渗透系统的脱盐率和产水量的影响非常大。对反渗透膜元件来说，当温度升高时，由于水的粘度降低，产水量也随之增加。通常在相同的压力下，温度每上升或下降1℃，产水量可增大或者降低3～4％。另一方面温度对于脱盐率的影响根据膜材质的不同而表现的大相径庭。一般来讲温度增高，脱盐率降低，这是由于当温度上升时，盐的扩散速度就会增大。一般海水温度在20℃以上较适宜，最佳为25～30℃，然而由于我国北方沿海地区随着地理位置和气候条件不同，海水温度相差很大，影响反渗透效率，造成反渗透系统能耗高、出水质量达不到预期要求。
在热法MED工艺中，原海水先经MED循环冷却淡化处理，浓缩后的海水出水温度能达到35～40℃，如果直接排放，不仅造成浓海水热量的流失，造成能源浪费，还会对排放附近海域的环境造成影响。如果将浓海水的热能进行利用或将浓海水经过膜法的二次浓缩，可以作为盐化工的原材料，进行提钾，提溴，制碱，不仅减少了浓海水的排放量还能利用自身的余热进行海水预热，对摊薄平衡整个热膜耦合系统的运行成本具有重要的作用。
目前，较常用的热膜耦合淡化系统采用低温多效海水淡化和反渗透海水淡化相耦合的技术，通过多种方式降低低温多效海水淡化浓盐水的温度以达到反渗透海水淡化进水要求，实现了热膜耦合，解决我国北方冬季海水温度低造成的反渗透海水淡化不能正常运行的问题，到现在为止还未见到。
发明内容
本发明的目的是提供一种热膜耦合海水淡化进水调配系统。本海水通过热膜耦合海水淡化，通过对MED浓盐水余热的利用，解决我国北方冬季海水温度低造成的反渗透海水淡化不能正常运行的问题，降低了海水淡化的投资和运行成本。
原海水先经MED循环冷却淡化处理，淡化后浓盐水具有一定的温度，一般为35～40℃，利用该MED浓盐水热量解决RO冬季运行困难的问题，通过膜法浓缩后产生的高浓度浓盐水有极高的综合利用价值，这对摊薄整个热膜耦合系统的投资发挥了极大的作用。本发明最大限度的利用余热余能，解决我国北方冬季海水温度低造成的反渗透海水淡化不能正常运行的问题，提高淡水回收率，为后续的盐化工提供高浓度的浓盐水打下基础。
本发明包括海水提升泵1、低温多效海水淡化装置2、浓水提升泵3、海水反渗透装置4、换热器9、海水冷却塔第一提升泵10、海水混配箱13、第一提升泵10，第二提升泵第二11，第三提升泵14、温度传感器15、第一控制阀5、第二控制阀6、第三控制阀7、第四控制阀8、第五控制阀12、第六控制阀18、第一切断阀16、第二切断阀17；包括如下四种连接方式：
其一，海水提升泵1布置在海水取水泵房内，低温多效海水淡化装置2露天布置在热法海水淡化厂区，浓盐水提升泵3布置在热法海水淡化提升泵房内，换热器9，海水反渗透装置4，温度传感器15以及第一控制阀5、第二控制阀6布置在膜法海水淡化主厂房内。海水提升泵1、低温多效海水淡化装置2通过玻璃钢管道连接，低温多效海水淡化装置2、浓水提升泵3、第一控制阀5、换热器9通过玻璃钢管道连接，海水提升泵1、第二控制阀6、换热器9、温度传感器15通过玻璃钢管道连接，经过换热后的冷却退水通过玻璃钢管道外排，通过低温多效海水淡化装置2产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置4产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，浓盐水通过玻璃钢管道送至碱厂。
其二，海水提升泵1、低温多效海水淡化装置2通过玻璃钢管道连接，低温多效海水淡化装置2、浓盐水提升泵3、海水冷却塔第一提升泵10通过玻璃钢管道连接，海水冷却塔第一提升泵10、第二提升泵第二提升泵11、海水反渗透装置4通过玻璃钢管道连接，通过低温多效海水淡化装置2产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置4产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，
其三，海水提升泵1、低温多效海水淡化装置2通过玻璃钢管道连接，海水提升泵1、温度传感器15、第五控制阀12、海水混配箱13通过玻璃钢管道连接，组件低温多效海水淡化装置2、浓盐水提升泵3、第六控制阀18、海水混配箱13通过玻璃钢管道连接，海水混配箱13、第三提升泵第三提升泵14、海水反渗透装置4通过玻璃钢管道连接，通过低温多效海水淡化装置2产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置4产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户。
其四，海水提升泵1、低温多效海水淡化装置2通过玻璃钢管道连接，海水提升泵1、温度传感器15、第四控制阀8、第一切断阀16、换热器9通过玻璃钢管道连接，低温多效海水淡化装置2、浓盐水提升泵3、第三第三控制阀7、换热器9通过玻璃钢管道连接，海水提升泵1、温度传感器15、第四控制阀8、第二切断阀17、海水反渗透装置4通过玻璃钢管道连接，通过低温多效海水淡化装置2产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置4产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，经过换热后的冷却退水通过玻璃钢管道外排。
本发明根据工艺要求和实际情况，该系统可有四种运行模式：
模式一：通过低温原海水与MED浓海水换热，降低MED浓海水的温度
原海水经过热法蒸馏产生的浓盐水，含盐量46500mg/L，温度为39.1℃，通过提升泵1，分成两路供水，一路至换热器9，提升泵1与换热器9连接的玻璃钢管路上设置先后设置温度传感器15，第二控制阀6，浓盐水通过与原海水在换热器9内进行换热，使浓盐水降低到进海水反渗透装置4的最佳温度。换热器9内冷却后的浓盐水通过玻璃钢管道进入提升泵，提升泵与高压泵之前通过玻璃钢管道连接，高压泵将浓盐水提升至反渗透装置4，高压泵与反渗透装置通过双相不锈钢管道连接，进行二次脱盐，装置产生的浓盐水含盐量达到了碱厂生产要求标准要求。该模式包括以下组件：海水提升泵1，低温多效海水淡化装置2，浓盐水提升泵3，换热器9，海水反渗透装置4，温度传感器15，第一控制阀5、第二控制阀6。其中，海水提升泵1布置在海水取水泵房内，低温多效海水淡化装置2露天布置在热法海水淡化厂区，浓盐水提升泵3布置在热法海水淡化提升泵房内，换热器9，海水反渗透装置4，温度传感器15以及第一控制阀5、第二控制阀6布置在膜法海水淡化主厂房内。海水提升泵1、低温多效海水淡化装置2通过玻璃钢管道连接，低温多效海水淡化装置2、浓水提升泵3、第一控制阀5、换热器9通过玻璃钢管道连接，海水提升泵1、第二控制阀6、换热器9、温度传感器15通过玻璃钢管道连接，经过换热后的冷却退水通过玻璃钢管道外排，通过低温多效海水淡化装置2产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置4产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，浓盐水通过玻璃钢管道送至碱厂。
模式二：通过冷却塔，降低浓海水的
原海水经过热法蒸馏产生的浓盐水，通过浓水提升泵直接提升至海水冷却塔进行冷却，冷却后的浓盐水达到进反渗透的最佳温度范围，通过玻璃钢管道进入提升泵第二提升泵11，提升泵第二提升泵11与高压泵之前通过玻璃钢管道连接，高压泵将浓盐水提升至反渗透装置4，高压泵与反渗透装置通过双相不锈钢管道连接，进行二次脱盐，装置产生的浓盐水含盐量达到了碱厂生产要求标准要求。此模式受到当地夏季湿球温度的限制。该模式包括以下组件：海水提升泵1，低温多效海水淡化装置2，第一提升泵10，海水反渗透装置4，浓盐水提升泵3、第二提升泵11。其中，海水提升泵1、低温多效海水淡化装置2通过玻璃钢管道连接，低温多效海水淡化装置2、浓盐水提升泵3、第一提升泵10通过玻璃钢管道连接，第一提升泵10、第二提升泵11、海水反渗透装置4通过玻璃钢管道连接，通过低温多效海水淡化装置2产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置4产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，浓盐水通过玻璃钢管道送至碱厂。海水提升泵1布置在海水取水泵房内，低温多效海水淡化装置2露天布置在热法海水淡化厂区，浓盐水提升泵3、第二提升泵11布置在热法海水淡化提升泵房内，海水冷却塔第一提升泵10布置在热法海水淡化提升泵房外，海水反渗透装置4布置在膜法海水淡化主厂房内。
模式三：通过原海水与浓海水混配，降低浓海水的温度
如果后续不考虑膜法浓盐水进盐化工，考虑设备投资成本，可考虑通过提升泵3，海水提升泵1分别将浓盐水与原海水通过特定的比例，提升至海水混配箱13进行勾兑冷却，达到进入海水反渗透装置4的最适温度范围，通过玻璃钢管道进入第三提升泵14，第三提升泵14与高压泵之前通过玻璃钢管道连接，高压泵将浓盐水提升至反渗透装置4，高压泵与反渗透装置通过双相不锈钢管道连接，进行海水脱盐淡化。该模式包括以下组件：海水提升泵1，低温多效海水淡化装置2，海水混配箱13，海水反渗透装置4，浓盐水提升泵3，提升泵第三提升泵14，温度传感器15，第五控制阀12、第六控制阀18。其中，海水提升泵1、低温多效海水淡化装置2通过玻璃钢管道连接，海水提升泵1、温度传感器15、第五控制阀12、海水混配箱13通过玻璃钢管道连接，低温多效海水淡化装置2、浓盐水提升泵3、第六控制阀18、海水混配箱13通过玻璃钢管道连接，海水混配箱13、第三提升泵14、海水反渗透装置4通过玻璃钢管道连接，通过低温多效海水淡化装置2产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置4产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户。海水提升泵1布置在海水取水泵房内，低温多效海水淡化装置2、海水混配箱13露天布置在热法海水淡化厂区，浓盐水提升泵3、第三提升泵14布置在热法海水淡化提升泵房内，海水反渗透装置4、温度传感器15，第五控制阀12、第六控制阀18布置在膜法海水淡化主厂房内。
模式四：通过低温原海水与浓海水换热，提升原海水的温度
北方冬季海水温度低，将浓盐水通过浓盐水提升泵3至换热器9，与原海水进行换热，利用浓盐水的余热对原海水进行加热，使原海水达到进入反渗透的最佳温度，温度升高后的海水通过玻璃钢管道进入提升泵，提升泵与高压泵之前通过玻璃钢管道连接，高压泵将温度升高后的海水提升至反渗透装置4，高压泵与反渗透装置通过双相不锈钢管道连接，进行海水脱盐淡化。通过对原海水和浓盐水调节，利用板式换热器9，通过原海水与浓盐水进行换热，使浓盐水降低到进反渗透的最佳温度。当夏季时，海水温度升高，可以通过海水提升泵1直接进入反渗透装置4，进行海水淡化。该模式包括以下组件：海水提升泵1，低温多效海水淡化装置2，浓盐水提升泵3，换热器9，海水反渗透装置4，温度传感器15，第三控制阀7、第四控制阀8，第一切断阀16、第二切断阀17。其中，海水提升泵1、低温多效海水淡化装置2通过玻璃钢管道连接，海水提升泵1、温度传感器15、第四控制阀8、第一切断阀16、换热器9通过玻璃钢管道连接，低温多效海水淡化装置2、浓盐水提升泵3、第三控制阀7、换热器9通过玻璃钢管道连接，海水提升泵1、温度传感器15、第四控制阀8、第二切断阀17、海水反渗透装置4通过玻璃钢管道连接，通过低温多效海水淡化装置2产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置4产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，经过换热后的冷却退水通过玻璃钢管道外排。海水提升泵1布置在海水取水泵房内，低温多效海水淡化装置2露天布置在热法海水淡化厂区，浓盐水提升泵3布置在热法海水淡化提升泵房内，换热器9，海水反渗透装置4，温度传感器15、第三控制阀7、第四控制阀8以及第一切断阀16、第二切断阀17布置在膜法海水淡化主厂房内。
本发明的优点如下：
(1)温度调节精度高，调节范围大；全年均可对海水的温度进行调节，不受季节变化的影响，尤其适合北方地区温度变化大的气候特点；
(2)无需利用高价值的能源对进入膜法的海水进行预热，利用浓盐水的余热即解决了海水RO系统冬季运行困难的问题。
附图说明
图1为本发明的海水淡化系统的模式一的线路图。
图2为本发明的海水淡化系统的模式二的线路图。
图3为本发明的海水淡化系统的模式三的线路图。
图4为本发明的海水淡化系统的模式四的线路图。
图5为本发明的海水淡化系统的模式一的流程图。
图6为本发明的海水淡化系统的模式二的流程图。
图7为本发明的海水淡化系统的模式三的流程图。
图8为本发明的海水淡化系统的模式四的流程图。
图中，海水提升泵1、低温多效海水淡化装置2、浓水提升泵3、海水反渗透装置4、换热器9、第一提升泵10、海水混配箱13、第一提升泵10，第二提升泵11，第三提升泵14、温度传感器15、第一控制阀5、第二控制阀6、第三第三控制阀7、第四控制阀8、第五控制阀12、第六控制阀18、第一切断阀16、第二切断阀17。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种热膜耦合海水淡化浓盐水的冷却方法，用于实现通过对低温多效海水淡化系统浓盐水的温度调节，使之达到适合进反渗透进行二次脱盐的温度条件。它是通过下述方案实现的。
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1、2、3、4分别是本发明的海水淡化系统的模式一、二、三、四的线路图。
图5、6、7、8分别是本发明的海水淡化系统的模式一、二、三、四的流程图。四种模式中的模块A、B、C、D可以根据需要切换或者选择其中一种或几种进行组合实施。
如图1、5所示，模式一中，原海水分为两路，一路通过海水提升泵1进入低温多效海水淡化装置2，浓盐水由于全年温度、水量恒定，通过浓水提升泵3进入换热器9，另外一路原海水通过换热器3，与浓盐水进行换热。
设置于原海水进水管上的温度传感器15，运用检测进入换热器9的原海水的实测温度。通过温度与控制阀门6的连锁，控制阀门6的开启度，从而调配原海水的进水量，达到与浓海水换热，降低浓海水水温的目的。
如图2、6所示，模式二中，原海水通过海水提升泵1进入低温多效海水淡化装置2，海水提升泵1进入低温多效海水淡化装置2，浓盐水由于全年温度、水量恒定，通过浓水提升泵3提升至海水冷却塔第一提升泵10，浓盐水通过与空气中的水蒸气换热，达到降温的目的，当将至进膜的适宜温度范围后，通过第二提升泵11进入膜法进行二次脱盐。
如图3、7所示，模式三中，原海水分为两路，一路通过海水提升泵1进入低温多效海水淡化装置2，海水提升泵1进入低温多效海水淡化装置2，浓盐水由于全年温度、水量恒定，通过浓水提升泵3进入海水混配箱13，另外一路原海水也进入海水混配箱13，与浓盐水进行混合后，通过热量交换，使混合池的水温达到进入进反渗透(RO)的最佳温度范围。
设置于原海水进水管上的温度传感器15，运用检测原海水的实测温度。通过温度与控制阀门12的连锁，控制阀门12的开启度，从而调配原海水的进水量。
如图4、8所示，模式四中，考虑到北方冬季海水温度低，将浓盐水通过浓盐水提升泵3至换热器9，开启第三控制阀7、第四控制阀8，切断阀门16，关闭切断阀门17，温度升高后的海水进入反渗透装置4，通过对原海水和浓盐水调节，利用板式换热器9，通过原海水与浓盐水进行换热，使海水升高到进反渗透的最佳温度。当夏季时，海水温度升高，当达到进膜最适温度范围时，关闭第一切断阀16，开启第二切断阀17，可以通过海水提升泵1直接进入反渗透装置4，进行淡化处理。
设置于原海水进水管上的温度传感器15，运用检测进换热器9的原海水的实测温度。通过温度与第四控制阀门8的连锁，第四控制阀门8的开启度，从而调配原海水的进水量。

Claims (4)

1.一种热膜耦合海水淡化进水调配系统，其特征在于，包括海水提升泵(1)、低温多效海水淡化装置(2)、浓水提升泵(3)、海水反渗透装置(4)、换热器(9)、海水冷却塔第一提升泵(10)、海水混配箱(13)、第一提升泵(10)、第二提升泵第二(11)、第三提升泵(14)、温度传感器(15)、第一控制阀(5)、第二控制阀(6)、第三控制阀(7)、第四控制阀(8)、第五控制阀(12)、第六控制阀(18)、第一切断阀(16)、第二切断阀(17)；海水提升泵(1)布置在海水取水泵房内，低温多效海水淡化装置(2)露天布置在热法海水淡化厂区，浓盐水提升泵(3)布置在热法海水淡化提升泵房内，换热器(9)，海水反渗透装置(4)，温度传感器(15)以及第一控制阀(5)、第二控制阀(6)布置在膜法海水淡化主厂房内；
海水提升泵(1)、低温多效海水淡化装置(2)通过玻璃钢管道连接，低温多效海水淡化装置(2)、浓水提升泵(3)、第一控制阀(5)、换热器(9)通过玻璃钢管道连接，海水提升泵(1)、第二控制阀(6)、换热器(9)、温度传感器(15)通过玻璃钢管道连接，经过换热后的冷却退水通过玻璃钢管道外排，通过低温多效海水淡化装置(2)产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置(4)产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，浓盐水通过玻璃钢管道送至碱厂。
2.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化进水调配系统，其特征在于，海水提升泵(1)、低温多效海水淡化装置(2)通过玻璃钢管道连接，低温多效海水淡化装置(2)、浓盐水提升泵(3)、海水冷却塔第一提升泵(10)通过玻璃钢管道连接，海水冷却塔第一提升泵(10)、第二提升泵第二提升泵(11)、海水反渗透装置(4)通过玻璃钢管道连接，通过低温多效海水淡化装置(2)产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置(4)产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户。
3.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化进水调配系统，其特征在于，海水提升泵(1)、低温多效海水淡化装置(2)通过玻璃钢管道连接，海水提升泵(1)、温度传感器(15)、第五控制阀(12)、海水混配箱(13)通过玻璃钢管道连接，组件低温多效海水淡化装置(2)、浓盐水提升泵(3)、第六控制阀(18)、海水混配箱(13)通过玻璃钢管道连接，海水混配箱(13)、第三提升泵第三提升泵(14)、海水反渗透装置(4)通过玻璃钢管道连接，通过低温多效海水淡化装置(2)产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置(4)产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户。
4.根据权利要求1所述的热膜耦合海水淡化进水调配系统，其特征在于，海水提升泵(1)、低温多效海水淡化装置(2)通过玻璃钢管道连接，海水提升泵(1)、温度传感器(15)、第四控制阀(8)、第一切断阀(16)、换热器(9)通过玻璃钢管道连接，低温多效海水淡化装置(2)、浓盐水提升泵(3)、第三第三控制阀(7)、换热器(9)通过玻璃钢管道连接，海水提升泵(1)、温度传感器(15)、第四控制阀(8)、第二切断阀(17)、海水反渗透装置(4)通过玻璃钢管道连接，通过低温多效海水淡化装置(2)产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，海水反渗透装置(4)产出的除盐水通过玻璃钢管道送至用户，经过换热后的冷却退水通过玻璃钢管道外排。
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