CN111995149A - 带能量回收的med和swro耦合的海水淡化装置系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，包括MED处理单元、SWRO处理单元、能量回收单元、供电单元，其中将MED处理单元与SWRO处理单元相耦合，通过耦合互补的水路进行海水淡化，同时提高淡水产量，并保证装置的出水稳定和连续；通过能量回收单元对SWRO处理单元中高压浓盐水的压力势能进行回收以减少能耗；通过与火电厂、发电厂等场所联合使用，利用供电单元进行发电补充SWRO处理单元中的电能消耗，同时达到提高火电厂、发电厂等场所的能源利用率的目的。

Description

带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统

技术领域

本发明涉及海水淡化装置，特别是一种带能量回收的海水淡化装置系统。

背景技术

人均淡水资源不足是一个严峻的问题，特别是对于沿海地区来说，淡水资源就更加稀缺。海水淡化技术作为实现水资源可持续利用的开源增加技术可有效解决这一问题。目前海水淡化技术的动力来源主要是热能和电能，由热能驱动的海水淡化方法主要有多效蒸馏法(MED)和多效闪蒸法(MSF)，由电力驱动的海水淡化方法主要有反渗透法(RO)和电渗析法(ED)。

多效蒸馏(MED)是基于蒸发和冷凝过程的现代海水淡化技术，可以利用各种低品位热能，因此可以与火电厂、发电厂、船舶等场所联用，有效利用电厂、船舶余热，提高能源利用率。低温多效蒸馏技术(LT-MED)具有进料海水预处理简单、产水纯度高、系统动力消耗小、制水成本小等优点。利用电厂发过电的低温蒸汽生产高品质的淡水，可大幅度降低海水淡化的成本；利用船舶发电机组的排气余热生产淡水，亦可降低制水成本。

反渗透技术(SWRO)是大中型海水淡化厂的主要技术，可以从海水中提取高品质的淡水，其系统设备简单，占地较少，但是反渗透系统要求进料海水经过充分的预处理，以消耗电能为主。

发明内容

发明目的：考虑到低温多效蒸馏和反渗透技术对能量品味的互补关系，本发明的目的是提供一种带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，以提高能源利用率、降低制水成本、提高产水量。

技术方案：一种带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，包括MED处理单元、SWRO处理单元、能量回收单元以及为所述SWRO处理单元供电的供电单元；所述供电单元包括蒸汽利用设备和发电机。

所述MED处理单元包括包含海水泵的供给海水管路，一效蒸发器，二效蒸发器，冷凝器，包含浓海水泵的浓海水管路，包含产品水泵的淡水管路，进料海水管路以及冷却海水管路；供给海水经供给海水管路输送到冷凝器中，与二效蒸发器产生的二次蒸汽换热，形成进料海水；从冷凝器出口出来的进料海水分为两路，一路作为冷却海水，经冷却海水管路输送至能量回收装置，另一路经进料海水管路平行进入一效蒸发器和二效蒸发器；

所述MED处理单元与SWRO处理单元相耦合，MED处理单元的冷却海水进入能量回收单元后，再进入SWRO处理单元，通过能量回收单元对SWRO处理单元中高压浓盐水的压力势能进行回收。

进一步的，所述SWRO处理单元包括包含高压泵的SWRO一级进水管路、一级反渗透处理组件和第一一级RO浓水管路；所述能量回收单元包括第一能量回收装置、第一两位三通电磁阀和浓海水浓缩收集装置。所述第一一级RO浓水管路与第一能量回收装置的浓海水入口连接，从第一能量回收装置泄压后的一级RO浓水进入第一两位三通电磁阀；所述第一两位三通电磁阀的进入口与第一能量回收装置的浓海水出口连接，两个出口分别与高压泵、浓海水浓缩收集装置连接，所连接的管路分别构成第二一级RO浓水支路和第三一级RO浓水支路；

更进一步的，所述SWRO处理单元还包括包含增压泵的SWRO二级进水管路、二级反渗透处理组件、第一二级RO浓水管路和RO产品水管路；所述能量回收单元还包括第二能量回收装置和第二两位三通电磁阀。所述第一二级RO浓水管路与第二能量回收装置的浓海水入口连接，从第二能量回收装置泄压后的二级RO浓水进入第二两位三通电磁阀，所述第二两位三通电磁阀的进入口与第二能量回收装置的浓海水出口连接，两个出口分别与增压泵、浓海水浓缩收集装置连接，所连接的管路分别构成第二二级RO浓水支路、第三二级RO浓水支路。

所述MED处理单元的冷却海水依次进入第一能量回收装置、第二能量回收装置，经SWRO一级进水管路、SWRO二级进水管路进入SWRO处理单元；所述SWRO一级进水管路由MED处理单元的浓海水泵输出端、第二能量回收装置的冷却海水出口至高压泵入口以及第二一级RO浓水支路组成；所述SWRO二级进水管由第二二级RO浓水支路、一级反渗透组件中各反渗透组件的RO淡水出口至增压泵入口的水路组成。

进一步的，所述一级反渗透处理组件包括并联排列的第一反渗透组件、第二反渗透组件和第三反渗透组件。所述二级反渗透处理组件包括并联排列的第四反渗透组件、第五反渗透组件和第六反渗透组件；所述第四反渗透组件、第五反渗透组件、第六反渗透组件的产品水出口至淡水收集装置的管路构成RO产品水管路。

优选的，所述RO产品水管路上包含用于测量RO产品水浓度的浓度测量仪。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、海水淡化装置系统中将MED处理单元与SWRO处理单元相耦合，通过耦合互补的水路进行海水淡化，同时提高淡水产量，并保证装置的出水稳定和连续；2、通过能量回收单元对SWRO处理单元中高压浓盐水的压力势能进行回收以减少能耗；3、通过与火电厂、发电厂等场所联合使用，利用供电单元进行发电补充SWRO处理单元中的电能消耗，同时达到提高火电厂、发电厂等场所的能源利用率的目的。

附图说明

图1为本发明的海水淡化装置系统示意图。

附图标记：1-1一效蒸发器，1-2二效蒸发器，1-3冷凝器，2-1反渗透组件A，2-2反渗透组件B，2-3反渗透组件C，2-4反渗透组件D，2-5反渗透组件E，2-6反渗透组件F，2-7高压泵，2-8增压泵，2-9浓度测量仪，3-1能量回收装置A，3-2能量回收装置B，3-3浓海水浓缩收集装置，3-4两位三通电磁阀A，3-5两位三通电磁阀B，4-1透平(或汽轮机或背压机)，4-2发电机。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

一种带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，如附图1所示，包括MED处理单元I、SWRO处理单元II、能量回收单元III、供电单元IV。

MED处理单元I，包括包含海水泵在内的供给海水管路，一效蒸发器1-1，二效蒸发器1-2，冷凝器1-3，包含浓海水泵在内的浓海水管路，包含产品水泵在内的淡水管路，进料海水管路以及冷却海水管路。

供给海水管路为：海水泵、冷凝器1-3通过管路依次连接，供给海水经海水泵输送到冷凝器中，与二效蒸发器1-2产生的二次蒸汽换热，形成进料海水。

进料海水管路为：从冷凝器出口出来的进料海水分为两路，一路为冷却海水，从冷却海水管路输出，另一路作为MED处理单元I的进料海水，平行进入一效蒸发器1-1、二效蒸发器1-2，该部分水路构成进料海水管路。

冷却海水管路为：从冷凝器1-3出来的作为冷却海水的水路至能量回收装置A3-1的冷却海水入口，该部分构成冷却海水管路。

浓海水管路为：一效蒸发器1-1浓海水出口至浓海水泵入口、二效蒸发器1-2浓海水出口至浓海水泵入口。

SWRO处理单元II，包括包含高压泵2-7在内的SWRO一级进水管路，一级反渗透处理组件，一级RO浓水管路，包含增压泵2-8在内的SWRO二级进水管路，二级反渗透处理组件，二级RO浓水管路，包含浓度测量仪2-9在内的RO产品水管路。

一级反渗透处理组件包括并联排列的反渗透组件A2-1、反渗透组件B2-2、反渗透组件C2-3。

二级反渗透处理组件包括并联排列的反渗透组件D2-4、反渗透组件E2-5、反渗透组件F2-6。

能量回收单元III，包括通过管路连接的能量回收装置A3-1、两位三通电磁阀A3-4、浓海水浓缩收集装置3-3；通过管路连接的能量回收装置B3-2、两位三通电磁阀B3-5、浓海水浓缩收集装置3-3。

一级RO浓水管路为：一级RO浓水支路一、一级RO浓水支路二、一级RO浓水支路三以及能量回收装置A3-1与两位三通电磁阀A3-4之间的管路，其中，一级RO浓水支路一为一级反渗透处理组件各浓水出口至能量回收装置A3-1的RO浓海水入口之间的管路、一级RO浓水支路二为两位三通电磁阀A3-4至高压泵2-7之间的管路、一级RO浓水支路三为两位三通电磁阀A3-4至浓海水浓缩收集装置3-3之间的管路。

二级RO浓水管路为：二级RO浓水支路一、二级RO浓水支路二、二级RO浓水支路三以及能量回收装置B3-2与两位三通电磁阀B3-5之间的管路，其中，二级RO浓水支路一为二级反渗透处理组件各浓水出口至能量回收装置B3-2的RO浓海水入口之间的管路、二级RO浓水支路二为两位三通电磁阀B3-5至增压泵2-8之间的管路、二级RO浓水支路三为两位三通电磁阀B3-5至浓海水浓缩收集装置3-3之间的管路。

SWRO一级进水管路为：从能量回收装置A3-1泄压后的一级RO浓水进入两位三通电磁阀A3-4，所述两位三通电磁阀A3-4为“一进两出”式，进入口与能量回收装置A3-1的浓海水出口连接，两个出口分别与高压泵2-7、浓海水浓缩收集装置3-3连接。一级RO浓水支路二、MED处理单元I的浓海水泵出口至高压泵入口、能量回收装置B3-2的冷却海水出口至高压泵入口构成SWRO一级进水管路。

SWRO二级进水管路为：从能量回收装置B3-2泄压后的二级RO浓水进入两位三通电磁阀B3-5，所述两位三通电磁阀B3-5为“一进两出”式，进入口与能量回收装置B3-2的浓海水出口连接，两个出口分别与增压泵2-8、浓海水浓缩收集装置3-3连接。二级RO浓水支路二、一级反渗透组件中各反渗透组件的RO淡水出口至增压泵2-8入口构成SWRO二级进水管路。

RO产品水管路为：包含浓度测量仪2-9在内的二级反渗透组件中各反渗透组件的RO淡水出口至淡水收集装置的管路。当二级反渗透组件产出淡水时，浓度测量仪2-9测出其浓度，根据其浓度可选择直接储存或与MED处理单元I的产品水定比混合以得到浓度适当的RO产品水。

供电单元IV包括透平(或汽轮机或背压机)4-1、发电机4-2。该供电单元IV可以与火电厂、发电厂等场所联用，利用其蒸汽做功，驱动发电机4-1发电，作为SWRO处理单元II的高压泵2-7、增压泵2-8的电源或者补充电源；做过功的乏汽作为MED处理单元I的加热蒸汽使用。

Claims (10)

1.一种带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，其特征在于：包括MED处理单元、SWRO处理单元、能量回收单元以及为所述SWRO处理单元供电的供电单元；

所述MED处理单元包括包含海水泵的供给海水管路，一效蒸发器，二效蒸发器，冷凝器，包含浓海水泵的浓海水管路，包含产品水泵的淡水管路，进料海水管路以及冷却海水管路；供给海水经供给海水管路输送到冷凝器中，与二效蒸发器产生的二次蒸汽换热，形成进料海水；从冷凝器出口出来的进料海水分为两路，一路作为冷却海水，经冷却海水管路输送至能量回收装置，另一路经进料海水管路平行进入一效蒸发器和二效蒸发器；

所述MED处理单元与SWRO处理单元相耦合，MED处理单元的冷却海水进入能量回收单元后，再进入SWRO处理单元，通过能量回收单元对SWRO处理单元中高压浓盐水的压力势能进行回收。

2.根据权利要求1所述的带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，其特征在于：所述SWRO处理单元包括包含高压泵的SWRO一级进水管路、一级反渗透处理组件和第一一级RO浓水管路；

所述能量回收单元包括第一能量回收装置、第一两位三通电磁阀和浓海水浓缩收集装置。

3.根据权利要求2所述的带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，其特征在于：所述第一一级RO浓水管路与第一能量回收装置的浓海水入口连接，从第一能量回收装置泄压后的一级RO浓水进入第一两位三通电磁阀；所述第一两位三通电磁阀的进入口与第一能量回收装置的浓海水出口连接，所述第一两位三通电磁阀的两个出口分别与高压泵、浓海水浓缩收集装置连接，所连接的管路分别构成第二一级RO浓水支路和第三一级RO浓水支路。

4.根据权利要求3所述的带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，其特征在于：所述SWRO处理单元还包括包含增压泵的SWRO二级进水管路、二级反渗透处理组件、第一二级RO浓水管路和RO产品水管路；

所述能量回收单元还包括第二能量回收装置和第二两位三通电磁阀。

5.根据权利要求4所述的带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，其特征在于：所述第一二级RO浓水管路与第二能量回收装置的浓海水入口连接，从第二能量回收装置泄压后的二级RO浓水进入第二两位三通电磁阀，所述第二两位三通电磁阀的进入口与第二能量回收装置的浓海水出口连接，所述第二两位三通电磁阀的两个出口分别与增压泵、浓海水浓缩收集装置连接，所连接的管路分别构成第二二级RO浓水支路、第三二级RO浓水支路。

6.根据权利要求5所述的带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，其特征在于：所述MED处理单元的冷却海水依次进入第一能量回收装置、第二能量回收装置，经SWRO一级进水管路、SWRO二级进水管路进入SWRO处理单元；

所述SWRO一级进水管路由MED处理单元的浓海水泵输出端、第二能量回收装置的冷却海水出口至高压泵入口以及第二一级RO浓水支路组成；所述SWRO二级进水管由第二二级RO浓水支路、一级反渗透组件中各反渗透组件的RO淡水出口至增压泵入口的水路组成。

7.根据权利要求2所述的带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，其特征在于：所述一级反渗透处理组件包括并联排列的第一反渗透组件、第二反渗透组件和第三反渗透组件。

8.根据权利要求5所述的带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，其特征在于：所述二级反渗透处理组件包括并联排列的第四反渗透组件、第五反渗透组件和第六反渗透组件；所述第四反渗透组件、第五反渗透组件、第六反渗透组件的产品水出口至淡水收集装置的管路构成RO产品水管路。

9.根据权利要求1所述的带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，其特征在于：所述供电单元包括蒸汽利用设备和发电机。

10.根据权利要求1所述的带能量回收的MED和SWRO耦合的海水淡化装置系统，其特征在于：所述RO产品水管路上包含用于测量RO产品水浓度的浓度测量仪。

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