專利名稱：一種熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱膜耦合技術(shù)采用熱法和膜法海水淡化相聯(lián)合的方式對海水進(jìn)行淡化處理，以滿足不同用水需求。目前，較常用的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)采用低溫多效海水淡化和反滲透海水淡化的耦合技術(shù)，包括低溫多效單元和反滲透單元，以及低溫多效單元和反滲透單元共用的海水預(yù)處理単元；當(dāng)運行上述熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)時，海水預(yù)處理単元分別為低溫多效單元和反滲透單元提供預(yù)處理后的原料海水，低溫多效單元和反滲透單元各自獨立運行對海水進(jìn)行淡化處理，排放的濃海水相互混合，排放的淡水按ー定比例混合以滿足不同用水需求。不過，上述耦合技術(shù)僅是兩種海水淡化技術(shù)的簡單結(jié)合，即低溫多效單元和反滲透単元共用海水預(yù)處理単元，低溫多效單元和反滲透單元各自獨立運行，沒有充分利用這兩種海水淡化技術(shù)各自具有的優(yōu)點，其中低溫多效單元所需的蒸汽進(jìn)汽壓カー般為0. 3公斤，而提供蒸汽源提供的蒸汽壓カー般為5公斤，浪費了蒸汽熱能；而反滲透單元中的高壓泵工作也消耗大量的電能。因此，如何減少熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的能耗成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供ー種熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，用于減少熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的能耗。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案ー種熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，包括海水預(yù)處理単元，與所述海水預(yù)處理単元出水ロ連通的反滲透單元，與所述反滲透單元濃海水出水ロ連通的低溫多效單元，其中，所述低溫多效單元的蒸汽進(jìn)汽管路上設(shè)置有汽輪機，且所述汽輪機與所述反滲透単元的高壓泵軸聯(lián)。優(yōu)選地，所述汽輪機通過聯(lián)軸器與所述高壓泵軸聯(lián)。較佳地，所述高壓泵為多級式高壓泵。優(yōu)選地,所述反滲透單元還包括超濾組件，所述超濾組件進(jìn)水ロ與所述海水預(yù)處理単元出水ロ連通，所述超濾組件出水ロ與所述高壓泵進(jìn)水口連通；反滲透組件，所述反滲透組件進(jìn)水口與所述高壓泵出水ロ連通；能量回收裝置，所述能量回收裝置原海水進(jìn)水口與所述超濾組件出水ロ連通，所述能量回收裝置原海水出水ロ與所述反滲透組件進(jìn)水口連通，所述能量回收裝置濃海水進(jìn)水ロ與所述反滲透組件濃海水出水ロ連通，所述能量回收裝置濃海水出水ロ與所述低溫多效單元海水進(jìn)水口連通。優(yōu)選地，所述低溫多效單元包括與所述能量回收裝置濃海水出ロ連通的多效蒸發(fā)器，與所述多效蒸發(fā)器的蒸汽出ロ連通的輔助換熱器，所述輔助換熱器進(jìn)水ロ與所述海水預(yù)處理単元出水ロ連通，所述輔助換熱器出水ロ與所述超濾組件進(jìn)水口連通。較佳地，所述輔助換熱器為管殼式換熱器。進(jìn)ー步地，上述熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)包括連通所述海水預(yù)處理単元出水口和所述超濾裝置進(jìn)水ロ的第一旁路，以及設(shè)置在所述第一旁路上的開關(guān)閥。進(jìn)ー步地，上述熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)包括兩端分別與所述汽輪機進(jìn)汽口和出汽ロ連通的第二旁路，以及設(shè)置在所述第二旁路上的壓カ調(diào)節(jié)閥和減溫器。優(yōu)選地，所述海水預(yù)處理単元包括沉淀池，與所述沉淀池進(jìn)水口連通原料海水進(jìn)水管路，設(shè)置在所述原料海水進(jìn)水管路上的原海水進(jìn)水泵，以及與所述沉淀池出水ロ連通的海水供水泵。從上述技術(shù)方案可知，在本發(fā)明提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)中，蒸汽進(jìn)入汽輪機膨脹做功，汽輪機帶動高壓泵工作，減少高壓泵消耗的電能；從汽輪機排出的乏汽進(jìn)入低溫多效單元中的多效蒸發(fā)器中換熱，提高了蒸汽利用率。反滲透單元海水回收率較低，所需的壓カ較低，因此能耗較低，海水經(jīng)過反滲透單元的初步濃縮后，進(jìn)入高回收率的低溫多效単元進(jìn)行進(jìn)一步濃縮，提高了回收率。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行海水淡化處理，減少了熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的能耗，并提高了海水回收率。



圖1為本發(fā)明實施例提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記10-海水預(yù)處理單元11-原海水進(jìn)水泵12-海水供水泵20-反滲透單元21-超濾組件22-高壓泵23-反滲透膜組件24-能量回收裝置30-低溫多效單元31多效蒸發(fā)器32-輔助換熱器33-汽輪機41-原料海水進(jìn)水管路42-蒸汽進(jìn)汽管路43-濃海水排放管路44-淡水排放管路。
具體實施例方式現(xiàn)有的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)中，反滲透單元和低溫多效單元各自獨立進(jìn)行海水淡化處理，反滲透單元中的高壓泵消耗很多電能，而低溫多效單元浪費很多蒸汽熱能，導(dǎo)致熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)能耗較高。有鑒于此，本發(fā)明提供了ー種熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，在蒸汽進(jìn)汽管路上上設(shè)置一個汽輪機，并將汽輪機與反滲透單元的高壓泵軸聯(lián)，利用蒸汽膨脹做功帶動高壓泵工作，提供蒸汽熱能的利用率，減少高壓泵消耗的電能，從而減少熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的能耗。為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)包括海水預(yù)處理単元10，與海水預(yù)處理單元10出水ロ連通的反滲透單元20，與反滲透單元20濃海水出水ロ連通的低溫多效單元30，其中，低溫多效單元30的蒸汽進(jìn)汽管路42上設(shè)置有汽輪機33，且汽輪機33與反滲透單元20的高壓泵22軸聯(lián)。在本發(fā)明實施例所提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)中，蒸汽進(jìn)入汽輪機33膨脹做功，汽輪機33帶動高壓泵22工作，從而減少了高壓泵22消耗的電能；從汽輪機33排出的乏汽進(jìn)入低溫多效單元30與進(jìn)入低溫多效單元30的海水換熱，提高了蒸汽利用率。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行海水淡化處理，大大減少了熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的能耗。具體實施時,優(yōu)選地,反滲透單元20包括與海水預(yù)處理單元10出水ロ連通的超濾組件21，與超濾組件21出水ロ連通的高壓泵22，與高壓泵22出水ロ連通的反滲透組件23，以及能量回收裝置24;能量回收裝置24原海水進(jìn)水口與超濾組件21出水ロ連通，能量回收裝置24原海水出水ロ與反滲透組件23進(jìn)水口連通，能量回收裝置24濃海水進(jìn)水ロ與反滲透組件23濃海水出水ロ連通，能量回收裝置24濃海水出水ロ與低溫多效單元30海水進(jìn)水口連通。在進(jìn)行海水淡化處理吋，蒸汽通過蒸汽進(jìn)汽管路42進(jìn)入汽輪機33膨脹做功帶動高壓泵22轉(zhuǎn)動，從汽輪機33排出的乏汽供給低溫多效單元30 ;原料海水通過原料海水進(jìn)水管路41進(jìn)入海水預(yù)處理単元10進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的原海水進(jìn)入超濾組件21，去除原海水中的懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)等，然后分流，一部分原海水通過高壓泵22提升進(jìn)入反滲透膜組件23，另一部分原海水通過能量回收裝置24提升后進(jìn)入反滲透膜組件23，原海水在反滲透膜組件23中分離出淡水和濃海水，產(chǎn)生的淡水通過淡水排放管路44排出，從反滲透膜組件23中排出的濃海水進(jìn)入能量回收裝置24與進(jìn)入能量回收裝置24中原海水交換能量后進(jìn)入低溫多效單元30，蒸發(fā) 濃縮后通過濃海水排放管路43排出熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)。在本實施例所提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)中，在低溫多效單元30的蒸汽進(jìn)汽管路上設(shè)置有汽輪機33，該汽輪機33與高壓泵22軸聯(lián)，優(yōu)選地，高壓泵22通過聯(lián)軸器與汽輪機33軸聯(lián)，高壓泵優(yōu)選為多級式高壓泵。熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)利用蒸汽熱能在汽輪機
33中的膨脹做功帶動高壓泵22工作，從汽輪機33中排出的乏汽進(jìn)入低溫多效單元30，與進(jìn)入低溫多效單元的濃海水換熱，提高了蒸汽利用率，減少了高壓泵對電能的消耗；此外，原海水從超濾組件21流出后分流，一部分原海水通過高壓泵提升壓力，另一部分原海水通過能量回收裝置24提升壓力，也減少高壓泵的能耗；因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行海水淡化處理，減少了熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的耗能。此外，上述熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)中，原海水是經(jīng)反滲透單元20和低溫多效單元30分段濃縮的，即從反滲透單元20排出的濃海水沒有直接排放掉，而是提供給低溫多效單元30進(jìn)ー步蒸法濃縮，從而提高了海水回收率。繼續(xù)參見圖1，上述低溫多效單元30包括與能量回收裝置24濃海水出口連通的多效蒸發(fā)器31，與多效蒸發(fā)器31的蒸汽出ロ連通的輔助換熱器32，輔助換熱器32進(jìn)水ロ與海水預(yù)處理單元10出水ロ連通，輔助換熱器32出水ロ與超濾組件21進(jìn)水口連通。更加詳細(xì)地說，低溫多效單元30包括串聯(lián)的多效蒸發(fā)器31，與多效蒸發(fā)器31最后ー效蒸發(fā)器蒸汽出ロ連通的輔助換熱器32，以及淡水排放管路44和濃海水排放管路43 ;蒸汽通過蒸汽進(jìn)汽管路42首先進(jìn)入汽輪機33膨脹做功帶動高壓泵22轉(zhuǎn)動，從汽輪機33排出的乏汽進(jìn)入多效蒸發(fā)器31的第一效蒸發(fā)器中，與進(jìn)入該效蒸發(fā)器中的濃海水換熱，產(chǎn)生的淡水和濃海水通過對應(yīng)的管路排出熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)；從最后一效蒸發(fā)器排出的蒸汽進(jìn)入輔助換熱器32中，對流經(jīng)輔助換熱器32的原海水加熱，如此設(shè)置，可以進(jìn)ー步提高蒸汽的利用率，減少熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的能耗。較佳地，上述輔助換熱器32為管殼式換熱器，其中蒸汽進(jìn)入管殼式換熱器的換熱管束中，原海水進(jìn)入管殼式換熱器的管殼中。為增加熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的可靠性,優(yōu)選地,上述熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)包括連通海水預(yù)處理単元10出水口和超濾組件21進(jìn)水口的第一旁路，以及設(shè)置在第一旁路上的開關(guān)閥；當(dāng)原海水溫度較高時，經(jīng)過海水預(yù)處理単元10預(yù)處理后的原海水通過第一旁路直接進(jìn)入超濾組件21，不經(jīng)過輔助換熱器32。為增加熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的可靠性,優(yōu)選地,上述熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)包括兩端分別與汽輪機33進(jìn)汽口和出汽ロ連通的第二旁路，以及設(shè)置在第二旁路上的壓カ調(diào)節(jié)閥和減溫器；如此設(shè)置，蒸汽可通過第二旁路進(jìn)入低溫多效單元30，避免當(dāng)汽輪機出現(xiàn)故障吋，熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)無法進(jìn)行海水淡化處理。海水在淡化處理之前，一般需要進(jìn)行的初步處理，去除或減少海水中的雜質(zhì)，如泥沙、黏土、有機物、微生物、機械雜質(zhì)等，這些雜質(zhì)的存在，嚴(yán)重影響海水淡化處理效果；如圖1所示，海水預(yù)處理單元10包括沉淀池12,與沉淀池12進(jìn)水口連通原料海水進(jìn)水管路41,設(shè)置在原料海水進(jìn)水管路41上的原海水進(jìn)水泵11，以及與沉淀池出水ロ連通的海水供水泵13。具體地，原海水進(jìn)水泵11進(jìn)入絮凝沉淀池12，經(jīng)過簡單的加藥、混合、絮凝、沉淀、澄清的過程，得到初步處理的海水。值得ー提的是，在上述實施例中，熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)還包括設(shè)置在各個供水管路上的提升泵，具體 為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，這里不再詳細(xì)描述。綜上所述，在本發(fā)明提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)中，利用汽輪機帶動高壓泵エ作，提高了蒸汽利用率，減少高壓泵消耗的電能；因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行海水淡化處理，減少了熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的能耗，井能提高海水回收率。此外，在本發(fā)明提供的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)中，原海水是經(jīng)反滲透單元和低溫多效單元分段濃縮的，即從反滲透單元排出的濃海水沒有直接排放掉，而是提供給低溫多效單元進(jìn)ー步蒸法濃縮，從而提高了海水回收率。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，包括海水預(yù)處理単元，與所述海水預(yù)處理單元出水ロ連通的反滲透單元，與所述反滲透單元濃海水出水ロ連通的低溫多效單元，其中， 所述低溫多效單元的蒸汽進(jìn)汽管路上設(shè)置有汽輪機，且所述汽輪機與所述反滲透単元的高壓泵軸聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所述汽輪機通過聯(lián)軸器與所述高壓泵軸聯(lián)。
3.如權(quán)利要求2所述的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓泵為多級式高壓栗。
4.如權(quán)利要求1所述的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所述反滲透單元還包括 超濾組件，所述超濾組件進(jìn)水ロ與所述海水預(yù)處理単元出水ロ連通，所述超濾組件出水ロ與所述高壓泵進(jìn)水ロ連通； 反滲透組件，所述反滲透組件進(jìn)水ロ與所述高壓泵出水ロ連通； 能量回收裝置，所述能量回收裝置原海水進(jìn)水口與所述超濾組件出水ロ連通，所述能量回收裝置原海水出水ロ與所述反滲透組件進(jìn)水口連通，所述能量回收裝置濃海水進(jìn)水ロ與所述反滲透組件濃海水出水ロ連通，所述能量回收裝置濃海水出水ロ與所述低溫多效單元海水進(jìn)水口連通。
5.如權(quán)利要求1所述的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫多效單元包括與所述能量回收裝置濃海水出口連通的多效蒸發(fā)器，與所述多效蒸發(fā)器的蒸汽出口連通的輔助換熱器，所述輔助換熱器進(jìn)水ロ與所述海水預(yù)處理単元出水ロ連通，所述輔助換熱器出水ロ與所述超濾組件進(jìn)水ロ連通。
6.如權(quán)利要求5所述的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，其特征在干，所述輔助換熱器為管殼式換熱器。
7.如權(quán)利要求5所述的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，還包括連通所述海水預(yù)處理単元出水口和所述超濾裝置進(jìn)水ロ的第一旁路，以及設(shè)置在所述第一旁路上的開關(guān)閥。
8.如權(quán)利要求1-7任一所述的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，還包括兩端分別與所述汽輪機進(jìn)汽口和出汽ロ連通的第二旁路，以及設(shè)置在所述第二旁路上的壓カ調(diào)節(jié)閥和減溫器。
9.如權(quán)利要求8所述的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所述海水預(yù)處理単元包括沉淀池，與所述沉淀池進(jìn)水口連通原料海水進(jìn)水管路，設(shè)置在所述原料海水進(jìn)水管路上的原海水進(jìn)水泵，以及與所述沉淀池出水ロ連通的海水供水泵。
全文摘要
本發(fā)明涉及海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，用于減少熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的能耗。本發(fā)明公開了一種熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，包括海水預(yù)處理單元，與海水預(yù)處理單元出水口連通的反滲透單元，與反滲透單元濃海水出水口連通的低溫多效單元，其中，低溫多效單元的蒸汽進(jìn)汽管路上設(shè)置有汽輪機，且所述汽輪機與反滲透單元的高壓泵軸聯(lián)。在本發(fā)明中，利用蒸汽膨脹做功帶動高壓泵工作，提供蒸汽熱能的利用率，減少高壓泵消耗的電能，從而減少熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)的能耗。
文檔編號C02F1/16GK103058438SQ20131000241
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者郭惠平, 李雪磊, 白新平, 任克威, 劉治川, 劉學(xué)忠 申請人:中國電子工程設(shè)計院