CN210620333U - 一种使用透平式能量回收装置的海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海水淡化领域，公开了一种使用透平式能量回收装置的海水淡化系统，包括透平式能量回收装置和膜组件，膜组件分为一段膜组件和二段膜组件，透平式能量回收装置包括透平式能量回收一体机A、透平式能量回收一体机B，本技术方案在原有一段膜组件和一级透平式能量回收装置的海水淡化工艺系统的基础上，增加二段膜组件，利用两段膜组件充分利用海水余能，起到段间增压的功效；通过增加透平式能量回收一体机，采用两级透平式能量回收技术，两段膜组件两级能量回收交互作用，实现最大程度的节能降耗；本实用新型能够将海水淡化的余能回收技术发挥到极致，充分利用膜组件排放的余压，单位能耗少，节能效果显著。

Description

一种使用透平式能量回收装置的海水淡化系统

技术领域

本实用新型涉及海水淡化领域，具体涉及一种使用透平式能量回收装置的海水淡化系统。

背景技术

海水淡化是解决水资源短缺的重要途径，是发展海洋经济的重要组成部分。反渗透技术作为发展最快的海水淡化主流技术之一，当前限制海水淡化发展的最大瓶颈就是能耗和制水成本过高，利用能量回收技术通过回收高压浓盐水的余压能，可节省能耗40％～50％，从而大幅降低运行成，因此，能量回收是反渗透海水淡化系统节能最为有效和关键的技术。

透平式能量回收装置作为现代膜法海水淡化工程能量回收的关键装备之一，采用离心泵和水力透平同轴的集成化紧奏型结构设计，具有结构简单、回收率高、适应性强等优点。透平式能量回收装置的结构和原理在现有技术都有所公开，例如：中国给水排水,2010,26(16):16-19，公开号为CN109611259A、CN207777054U的专利申请。

通常情况下，透平式能量回收装置包括透平侧和泵侧及两个入口和两个出口，如图1所示，透平侧和泵侧分别用T和P字母表明，透平侧包括透平侧入口和透平侧出口，泵侧包括泵侧入口和泵侧出口。海水淡化膜组件的简化示意图如图2所示，包括海水入口、淡水出口、盐水出口。通常情况下，透平式能量回收装置的海水淡化连接形式如图4所示，尽管通过透平式能量回收技术能够明显降低海水淡化的成本和能耗，但是该形式的连接方式并不能充分发挥透平式能量回收装置的节能功效，能否最大限度通过透平式能量回收装置和膜组件的新型连接方式，实现进一步的节能降耗，是当前海水淡化能量回收装置需要改进的一项技术难题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种使用透平式能量回收装置的海水淡化系统，实现比常规海水淡化系统更高效的能量回收效率，从而降低海水淡化的能耗成本。

本实用新型的一种使用透平式能量回收装置的海水淡化系统，包括透平式能量回收装置和膜组件，透平式能量回收装置包括泵侧和透平侧，还包括泵侧入口、泵侧出口、透平侧入口、透平侧出口，膜组件包括海水入口、淡水出口、盐水出口，所述的膜组件分为一段膜组件和二段膜组件，所述的透平式能量回收装置包括透平式能量回收一体机A、透平式能量回收一体机B，所述的一段膜组件的淡水出口和二段膜组件的淡水出口用于排放淡水。

所述的透平式能量回收一体机B的泵侧出口连接二段膜组件的海水入口，所述的透平式能量回收一体机B的透平侧入口连接二段膜组件的盐水出口，所述的一段膜组件的盐水出口连接透平式能量回收一体机B的泵侧入口。

所述的一段膜组件的盐水出口连接透平式能量回收一体机B的透平侧入口，所述的一段膜组件的淡水出口连接透平式能量回收一体机B的泵侧入口，所述的透平式能量回收一体机B的泵侧出口连接二段膜组件的海水入口。

所述的透平式能量回收一体机B的透平侧出口用于排放低压盐水。

所述的透平式能量回收一体机A的泵侧入口连接一级段膜组件的海水入口，所述的一段膜组件的盐水出口连接透平式能量回收一体机B的泵侧入口，所述的透平式能量回收一体机B的透平侧出口连接透平式能量回收一体机A的透平侧入口。

所述的透平式能量回收一体机A的透平侧出口用于排放低压盐水。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：在原有一段膜组件和一级透平式能量回收装置的海水淡化工艺系统的基础上，增加二段膜组件，利用两段膜组件充分利用海水余能；将一级膜组件的高压浓盐水进行二次淡化，并将一级膜组件中的余能用于二段膜组件的反渗透海水淡化，起到段间增压的功效，同时也间接增加了海水淡化的产水率；通过增加透平式能量回收一体机，采用两级透平式能量回收技术，第一个透平式能量回收装置回收利用二级膜组件的余能，第二个透平式能量回收装置回收利用一级膜组件的余能，两段膜组件两级能量回收交互作用，充分利用海水淡化系统的能量，实现最大程度的节能降耗。综上，本实用新型提出的使用透平式能量回收装置的海水淡化系统，能够将海水淡化的余能回收技术发挥到极致，充分利用膜组件排放的余压，相比较一段一级的反渗透海水淡化连接形式，单位能耗少，节能效果显著。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是透平式能量回收装置的结构简化示意图；

图2是膜组件的结构简化示意图；

图3是高压泵的结构简化示意图；

图4是透平式能量回收装置的海水淡化连接示意图一；

图5是透平式能量回收装置的海水淡化连接示意图二；

图6是透平式能量回收装置的海水淡化连接示意图三；

图7是透平式能量回收装置的海水淡化连接示意图四；

图8是透平式能量回收装置的海水淡化系统能耗对比图；

图中：1、一段膜组件1；2、二段膜组件；

3、透平式能量回收一体机B；4、透平式能量回收一体机A；

透平式能量回收装置的P代表泵侧，透平式能量回收装置的T代表透平侧，图3中的高压泵用来对低压海水进行增压作用，图5和图6种分别包括一段膜组件1和二段膜组件、透平式能量回收一体机B，图7包括一段膜组件1、二段膜组件、透平式能量回收一体机A、透平式能量回收一体机B。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例一：如图5所示，高压泵通过管路分别与低压海水和一段膜组件1的海水入口相连接，一段膜组件1的淡水出口与管路相连接用于排放淡水，一段膜组件1的盐水出口通过管路与透平式能量回收一体机B3的泵侧入口相连接，透平式能量回收一体机B3的泵侧出口通过管路与二段膜组件2的海水入口相连接，二段膜组件2的淡水出口与管路相连接用于排放淡水，二段膜组件2的盐水出口通过管路与透平式能量回收一体机B3的透平侧入口相连接，透平式能量回收一体机B3的透平侧出口与管路相连接用于排放低压盐水。

实施例二：如图6所示，高压泵通过管路分别与低压海水和一段膜组件1的海水入口相连接，一段膜组件1的盐水出口分别与两个管路相连接，其中一个管路用于排放淡水，另外一个管路与透平式能量回收一体机B3的泵侧入口相连接，一段膜组件1的盐水出口通过管路与透平式能量回收一体机B3的透平侧入口相连接，透平式能量回收一体机B3的透平侧出口通过管路相连接用于排放低压盐水，透平式能量回收一体机B3的泵侧出口通过管路与二段膜组件2的海水入口相连接，二段膜组件2的淡水出口与管路相连接用于排放淡水，二段膜组件2的盐水出口与管路相连接用于排放低压盐水。

实施例三：如图7所示，高压泵通过管路分别与低压海水和透平式能量回收一体机A4的泵侧入口相连接，透平式能量回收一体机A4的泵侧出口通过管路与一段膜组件1的海水入口相连接，一段膜组件1的淡水出口与管路相连接用于排放淡水，一段膜组件1的盐水出口通过管路与透平式能量回收一体机B3的泵侧入口相连接，透平式能量回收一体机B3的泵侧出口通过管路与二段膜组件2的海水入口相连接，二段膜组件2的淡水出口与管路相连接用于排放淡水，二段膜组件2的盐水出口通过管路与透平式能量回收一体机B3的透平侧入口相连接，透平式能量回收一体机B3的透平侧出口通过管路与透平式能量回收一体机A4的透平侧入口相连接，透平式能量回收一体机A4的透平侧出口通过管路相连接用于排放低压盐水。

通过陶氏反渗透设计软件ROSA7.1设计一个840m³/h的膜法海水淡化系统，膜元件型号SW30HRLE-400，原水温度为17℃，原水TDS为34000mg/L，高压泵入口压力0.2MPa，高压泵的效率82％，透平的能耗回收效率为83％，盐水出口压力0.1MPa，通过计算其结果如图8所示，可以看到本专利申请的三个实施例的能耗值都低于透平式能量回收装置海水淡化通常连接方式，提高了反渗透海水淡化系统的回收率，减少浓水排放量。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (6)

1.一种使用透平式能量回收装置的海水淡化系统，包括透平式能量回收装置和膜组件，透平式能量回收装置包括泵侧和透平侧，还包括泵侧入口、泵侧出口、透平侧入口、透平侧出口，膜组件包括海水入口、淡水出口、盐水出口，其特征在于，所述的膜组件分为一段膜组件(1)和二段膜组件(2)，所述的透平式能量回收装置包括透平式能量回收一体机B(3)，所述的一段膜组件(1)的淡水出口和二段膜组件(2)的淡水出口用于排放淡水。

2.根据权利要求1所述的使用透平式能量回收装置的海水淡化系统，其特征在于，所述的透平式能量回收一体机B(3)的泵侧出口连接二段膜组件(2)的海水入口，所述的透平式能量回收一体机B(3)的透平侧入口连接二段膜组件(2)的盐水出口，所述的一段膜组件(1)的盐水出口连接透平式能量回收一体机B(3)的泵侧入口。

3.根据权利要求1所述的使用透平式能量回收装置的海水淡化系统，其特征在于，所述的一段膜组件(1)的盐水出口连接透平式能量回收一体机B(3)的透平侧入口，所述的一段膜组件(1)的淡水出口连接透平式能量回收一体机B(3)的泵侧入口，所述的透平式能量回收一体机B(3)的泵侧出口连接二段膜组件(2)的海水入口。

4.根据权利要求2或3所述的使用透平式能量回收装置的海水淡化系统，其特征在于，所述的透平式能量回收一体机B(3)的透平侧出口用于排放低压盐水。

5.根据权利要求2所述的使用透平式能量回收装置的海水淡化系统，其特征在于，所述的透平式能量回收装置还包括透平式能量回收一体机A(4)，所述的透平式能量回收一体机A(4)的泵侧入口连接一级段膜组件的海水入口，所述的一段膜组件(1)的盐水出口连接透平式能量回收一体机B(3)的泵侧入口，所述的透平式能量回收一体机B(3)的透平侧出口连接透平式能量回收一体机A(4)的透平侧入口。

6.根据权利要求5所述的使用透平式能量回收装置的海水淡化系统，其特征在于，所述的透平式能量回收一体机A(4)的透平侧出口用于排放低压盐水。

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