CN115025625B - 基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统及方法 - Google Patents

基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统及方法，包括反渗透化学清洗水箱和淡水反渗透装置，反渗透化学清洗水箱的出口与化学清洗水泵入口相连，化学清洗水泵出口分为两路，一路与淡水反渗透装置入口相连，另一路与淡水反渗透装置入口相连，淡水反渗透装置出口分为二路，一路与反渗透化学清洗水箱入口相连，另一路与反渗透化学清洗水箱入口相连。本发明利用产水侧压力变送器作为前馈，化学清洗水泵作为后馈实现化学清洗装置对淡水反渗透充保护液过程中产水侧压力进行双重调节，在减少人工操作的过程中，对淡水反渗透装置爆破膜进行防护，避免对系统造成冲击的同时，最大程度提高保护液的保护效果。

Description

基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统及方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统及方法。
背景技术
在双膜法海水淡化工艺中，淡化系统的脱盐率往往与海水水温相关，当淡化水用作城市生活用水时，往往需设置淡水反渗透装置，在夏季对海水反渗透装置产水进行二次脱盐，使得淡化水中硼含量满足使用要求。
淡水反渗透装置由于进水含盐量较低，在设计过程中通常采用一级二段排列，淡水反渗透装置的化学清洗管路则并入海水反渗透化学清洗母管。淡水反渗透由于模组较少，一段和二段化学清洗采用单独清洗，需分别设置化学清洗进液、回液管，而二段化学清洗回液管路往往较细，在系统停运充保护液的过程中，淡水反渗透装置采用一段进，二段化学清洗回液管出的方式，当海水反渗透充完保护液，母管满管状态下，淡水反渗透充保护液时二段化学清洗回液进母管处压力较大，常常会导致淡水反渗透装置产水侧爆破膜破裂，需要人工实时关注产水侧压力，利用一段化学清洗回液门调整，为实现保护液充分充满装置，往往人工操作较为频繁。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统及方法，该方法可对淡水反渗透装置充保护液过程中产水侧压力进行实时监控，精确控制清洗系统运行过程中压力，降低装置中爆破膜破裂和更换的频率，提高淡水反渗透装置的停运保护效果。
为了实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：
基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统，包括反渗透化学清洗水箱和淡水反渗透装置，反渗透化学清洗水箱的出口与化学清洗水泵入口相连，化学清洗水泵出口分为两路，一路经淡水反渗透一段化学清洗进液门与淡水反渗透装置入口相连，另一路经淡水反渗透二段化学清洗进液门与淡水反渗透装置入口相连，淡水反渗透装置出口分为二路，一路经淡水反渗透一段化学清洗回液门与反渗透化学清洗水箱入口相连，另一路经淡水反渗透二段化学清洗回液门与反渗透化学清洗水箱入口相连。
本发明进一步的改进在于，淡水反渗透装置出口还包括第三路，第三路经淡水反渗透产水侧压力变送器与产品水池相连。
本发明进一步的改进在于，化学清洗水泵采用变频电机驱动。
本发明进一步的改进在于，淡水反渗透一段化学清洗回液门采用自动门。
基于如上所述基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统的保护方法，对淡水反渗透装置产水压力进行实时监控，当淡水反渗透装置淡水反渗透产水侧压力大于安全压力Pa时，通过连续两个时间间隔内范围内采集第一压力P1、第二压力P2与第三压力P3；
P`1＝(P2-P1)/Δt1
P`2＝(P3-P2)/Δt1
式中，P`1—第一时间间隔产水侧压力变化率；
P`2—第二时间间隔产水侧压力变化率；
Δt1—给定压力变送器监测时间；
若P`1>0且P`2>0，则打开淡水反渗透化学清洗一段回液自动门，持续时间为Δt2；
若P`1<0且P`2<0，或若P`1>0且P`2<0，则化学清洗水泵及淡水反渗透装置阀门状态不发生改变。
本发明进一步的改进在于，淡水反渗透产水侧压力变送器持续间隔时间Δt1后，若P`1与P`2不同时大于0，则化学清洗水泵和反渗透化学清洗水箱维持正常运行状态。
本发明进一步的改进在于，若淡水反渗透化学清洗一段回液自动门打开Δt2时间内，产水侧压力小于设定阈值，则化学清洗水泵根据设定保护液运行压力Pb，根据下式进行升频，通过下式计算化学清洗水泵运行实际频率，维持淡水反渗透装置内保护液充满度；
P/Pb＝(f/fb)2
式中，P—淡水反渗透产水侧实际压力；
Pb—设定保护液运行压力；
f—化学清洗水泵运行实际频率；
fb—化学清洗水泵降频运行后频率。
本发明进一步的改进在于，淡水反渗透化学清洗一段回液自动门自动打开Δt2时间后，淡水反渗透一段化学清洗回液自动门关闭，化学清洗水泵降频恢复到初始频率。
本发明进一步的改进在于，阈值为0.05MPa。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明可根据给定的保护压力以及保护液运行压力，当淡水反渗透产水侧压力大于安全压力Pa时，压力变送器连续两个Δt1时间间隔，P`1>0且P`2>0，通过淡水反渗透装置一段化学清洗回液门进行泄压持续时间Δt2，在淡水反渗透装置泄压Δt2时间内，产水侧压力小于保护液运行压力Pb时反渗透化学清洗水泵自动升频维持运行压力。利用产水侧压力变送器作为前馈，化学清洗水泵作为后馈实现化学清洗装置对淡水反渗透充保护液过程中产水侧压力进行双重调节，在减少人工操作的过程中，对淡水反渗透装置爆破膜进行防护，避免对系统造成冲击的同时，最大程度提高保护液的保护效果。
附图说明
图1为本发明的保护系统的结构示意图。
图中，1为淡水反渗透一段化学清洗进液门；2为淡水反渗透二段化学清洗进液门；3为淡水反渗透化学清洗水泵；4为反渗透化学清洗水箱；5为淡水反渗透一段化学清洗回液门；6为淡水反渗透二段化学清洗回液门；7为淡水反渗透产水侧压力变送器。
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。
本发明提供了海水淡化化学清洗系统充保护液过程中，对装置产水侧压力进行监控和保护的系统以及方法，可根据化学清洗系统运行过程中淡水反渗透产水侧的实时压力分别对装置一段清洗回液门以及化学清洗水泵频率进行调节。
参见图1，基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统，包括：反渗透化学清洗水箱4和淡水反渗透装置8，反渗透化学清洗水箱4的出口与化学清洗水泵3入口相连，化学清洗水泵3出口分为两路，一路经淡水反渗透一段化学清洗进液门1与淡水反渗透装置8入口相连，另一路经淡水反渗透二段化学清洗进液门2与淡水反渗透装置8入口相连，淡水反渗透装置8出口分为三路，一路经淡水反渗透一段化学清洗回液门5与反渗透化学清洗水箱4入口相连，另一路经淡水反渗透二段化学清洗回液门与反渗透化学清洗水箱4入口相连，第三路经淡水反渗透产水侧压力变送器7与产品水池9相连。
化学清洗水泵3采用变频电机驱动。
淡水反渗透一段化学清洗回液门5采用自动门。
本发明中可在为淡水反渗透装置8充保护液过程中，利用淡水反渗透装置8产水侧的淡水反渗透产水侧压力变送器7读数作为前馈，联锁淡水反渗透一段化学清洗进液门1实现自动泄压，并与化学清洗水泵3频率联锁，作为反馈，维持保护液运行压力。
在化学清洗水泵启动后，对产水压力进行实时监控，并人为设置安全压力Pa，当淡水反渗透产水侧压力大于安全压力Pa时，通过连续两个时间间隔内Δt1范围内采集三个压力读数，分别为P1、P2与P3，根据公式进行判断：
P`＝ΔP/Δt1
式中，P`—产水侧压力变化率；
ΔP—Δt1时间间隔内淡水反渗透压力的变化量，Mpa。
Δt1—给定压力变送器监测时间，s。
具体的，P`1＝(P2-P1)/Δt1
P`2＝(P3-P2)/Δt1
若连续P`1>0且P`2>0，产水侧压力持续上升，则淡水反渗透化学清洗一段回液自动门1自动打开泄压，动作持续时间为Δt2。当满足P`1>0且P`2>0时，在Δt2时间，淡水反渗透一段化学清洗回液门5始终保持打开状态。
若P`1<0且P`2<0，或若P`1>0且P`2<0，则化学清洗水泵3及淡水反渗透装置阀门状态不变，淡水反渗透产水侧压力变送器7持续间隔时间为Δt1后，若P`1与P`2<0仍不同时大于0，则化学清洗装置(化学清洗水泵3和反渗透化学清洗水箱4)继续维持正常运行状态。
若Δt2时间内，产水侧压力小于设定阈值(0.05MPa)，则化学清洗水泵3根据设定保护液运行压力Pb，根据下式进行升频，通过下计算化学清洗水泵运行实际频率，维持淡水反渗透装置8内保护液充满度。
P/Pb＝(f/fb)2
式中，P—淡水反渗透产水侧实际压力，MPa。
Pb—设定保护液运行压力，MPa。
f—化学清洗水泵运行实际频率，Hz。
fb—化学清洗水泵降频运行后频率，Hz。
当连续P`1>0且P`2>0，淡水反渗透一段化学清洗回液门持续开启Δt2，Δt2时间结束后，淡水反渗透一段化学清洗回液门5关闭，化学清洗水泵3降频恢复到初始频率，保护系统继续循环运行，直至操作完毕，化学清洗水泵3停运，所有阀门关闭。
实施例1
在东部某沿海火电厂淡水反渗透爆破膜爆破压力为0.2MPa，化学清洗水泵3额定扬程0.4Mpa，在化学清洗系统实际运行过程中，设置产水侧安全压力Pa为0.15MPa，保护液运行压力Pb为0.05MPa，Δt1为5s，Δt2为2min，保护液装置内循环时间5min。
在化学清洗系统开始运行前，人工打开淡水反渗透装置的淡水反渗透一段化学清洗进液门1和淡水反渗透二段化学清洗回液门5，化学清洗水泵3启动，随着保护液充满管道后，淡水反渗透装置8的淡水反渗透产水侧压力变送器7读数会持续上升
(1)若淡水反渗透产水侧压力变送器7读数压力始终小于安全压力0.15MPa，保护系统持续运行5min后，化学清洗水泵3停运，人工关闭淡水反渗透装置的淡水反渗透一段化学清洗进液门1和淡水反渗透二段化学清洗回液门5。
(2)淡水反渗透产水侧压力变送器7读数大于0.15MPa，连续2次间隔5s，读取三次压力变送器读数；
若10s内相邻两次压力变化率均P`1>0且P`2>0，则淡水反渗透一段化学清洗回液门1自动打开泄压，持续2min，开始泄压后若产水侧压力下降过快，低于0.05MPa，则化学清洗水泵3开始升频，维持保护液运行压力，至2min泄压结束，泄压结束后产水侧压力监控重置，直至保护液5min循环结束，化学清洗水泵3停运，人工关闭淡水反渗透装置8的淡水反渗透一段化学清洗进液门1和淡水反渗透二段化学清洗回液门5。
若10s内相邻P`1<0且P`2<0，或P`1>0且P`2<0，两次压力变化率不同时大于0，则间隔5s，保护系统产水侧压力变送器7持续读数直至保护液5min循环结束。若期间出现P`1>0且P`2>0，则重复进行上述泄压步骤。

Claims (7)

1.基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统的保护方法，其特征在于，对淡水反渗透装置(8)产水压力进行实时监控，当淡水反渗透装置(8)淡水反渗透产水侧压力大于安全压力Pa时，通过连续两个时间间隔内范围内采集第一压力P1、第二压力P2与第三压力P3；
P`1＝(P2-P1)/Δt1
P`2＝(P3-P2)/Δt1
式中，P`1—第一时间间隔产水侧压力变化率；
P`2—第二时间间隔产水侧压力变化率；
Δt1—给定压力变送器监测时间；
若P`1>0且P`2>0，则打开淡水反渗透化学清洗一段回液自动门(1)，持续时间为Δt2；
若P`1<0且P`2<0，或若P`1>0且P`2<0，则化学清洗水泵(3)及淡水反渗透装置阀门状态不发生改变；
该方法采用基于双馈系统的海水淡化化学清洗压力保护系统，包括反渗透化学清洗水箱(4)和淡水反渗透装置(8)，反渗透化学清洗水箱(4)的出口与化学清洗水泵(3)入口相连，化学清洗水泵(3)出口分为两路，一路经淡水反渗透一段化学清洗进液门(1)与淡水反渗透装置(8)入口相连，另一路经淡水反渗透二段化学清洗进液门(2)与淡水反渗透装置(8)入口相连，淡水反渗透装置(8)出口分为二路，一路经淡水反渗透一段化学清洗回液门(5)与反渗透化学清洗水箱(4)入口相连，另一路经淡水反渗透二段化学清洗回液门与反渗透化学清洗水箱(4)入口相连；
淡水反渗透装置(8)出口还包括第三路，第三路经淡水反渗透产水侧压力变送器(7)与产品水池(9)相连。
2.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，淡水反渗透产水侧压力变送器(7)持续间隔时间Δt1后，若P`1与P`2不同时大于0，则化学清洗水泵(3)和反渗透化学清洗水箱(4)维持正常运行状态。
3.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，若淡水反渗透化学清洗一段回液自动门(1)打开Δt2时间内，产水侧压力小于设定阈值，则化学清洗水泵(3)根据设定保护液运行压力Pb，根据下式进行升频，通过下式计算化学清洗水泵运行实际频率，维持淡水反渗透装置(8)内保护液充满度；
P/Pb＝(f/fb)2
式中，P—淡水反渗透产水侧实际压力；
Pb—设定保护液运行压力；
f—化学清洗水泵运行实际频率；
fb—化学清洗水泵降频运行后频率。
4.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，淡水反渗透化学清洗一段回液自动门(5)自动打开Δt2时间后，淡水反渗透一段化学清洗回液自动门(5)关闭，化学清洗水泵(3)降频恢复到初始频率。
5.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，阈值为0.05MPa。
6.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，化学清洗水泵(3)采用变频电机驱动。
7.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，淡水反渗透一段化学清洗回液门(5)采用自动门。
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