本發(fā)明涉及反滲透海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是基于ORC驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化系統(tǒng)的啟停及控制方法。

背景技術(shù)：

有機(jī)朗肯循環(huán)簡(jiǎn)稱ORC是一種新型環(huán)保型的發(fā)電技術(shù)，可以廣泛應(yīng)用于各種低溫?zé)崮茴I(lǐng)域，如廢熱回收、太陽(yáng)能集熱、地?zé)岬?，世界各?guó)逐漸將其應(yīng)用于各種領(lǐng)域，主要包括:低溫余熱發(fā)電、低溫太陽(yáng)能發(fā)電海水淡化工程、生物質(zhì)能熱力發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電采熱技術(shù)和燃?xì)馔钙铰?lián)合循環(huán)發(fā)電等；ORC技術(shù)在低溫?zé)峁D(zhuǎn)換過程中有顯著的優(yōu)點(diǎn)和廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)其研究已成為中低溫能源利用技術(shù)的關(guān)鍵和熱點(diǎn)；如何提高ORC系統(tǒng)整體效率，增加膨脹機(jī)的輸出功率，將廢熱得到最大化的利用，成為了有效利用低品位能源的關(guān)鍵性技術(shù)難題。

世界上淡水資源不足，已成為人們?nèi)找骊P(guān)切的問題，作為水資源開源增量的重要手段，海水淡化已經(jīng)成為解決水資源危機(jī)的重要途徑；在眾多的海水淡化技術(shù)中，反滲透海水淡化（SWRO）技術(shù)將是未來重點(diǎn)發(fā)展的方向；SWRO適用于大型、中型或小型各種規(guī)模，是海水淡化技術(shù)中近20年來發(fā)展最快的技術(shù)；除了海灣地區(qū)的國(guó)家外，美洲、亞洲和歐洲，大、中型生產(chǎn)規(guī)模的淡化裝置都以反滲透技術(shù)為首選，反滲透技術(shù)已經(jīng)相對(duì)比較成熟，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，如設(shè)備投資省、能量消耗低、建設(shè)周期短等諸多優(yōu)點(diǎn)，正日益成為海水淡化的主導(dǎo)技術(shù)；雖然反滲透海水淡化技術(shù)應(yīng)用已取得了顯著成效，但反滲透在海水淡化潛力尚未充分發(fā)揮，還有待在膜技術(shù)、能量回收、組器技術(shù)等方面改進(jìn)，尤其是系統(tǒng)優(yōu)化及高壓泵能耗方面進(jìn)行完善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種以膨脹機(jī)作為高壓泵的傳動(dòng)動(dòng)力，將電驅(qū)動(dòng)海水淡化轉(zhuǎn)化為機(jī)械驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化的控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

基于ORC驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化系統(tǒng)的啟停及控制方法，包括啟動(dòng)方法、控制方法和停止方法，其特征在于：所述控制方法包括，通過電磁三通閥控制加熱后的熱媒進(jìn)入冷凝器或者進(jìn)入膨脹機(jī)，以控制膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速在設(shè)定范圍；通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，對(duì)膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)節(jié)；膨脹機(jī)通過聯(lián)軸器或者皮帶直接連接高壓泵旋轉(zhuǎn)；在反滲透膜后的濃水管道上設(shè)置壓力調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)反滲透膜的入口壓力。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述啟動(dòng)方法按順次包括以下步驟：

步驟A、將電磁三通閥開至冷凝器，啟動(dòng)蒸發(fā)器；

步驟B、當(dāng)蒸發(fā)器達(dá)到能夠加熱熱媒的條件時(shí)，啟動(dòng)循環(huán)泵；

步驟C、開啟海水過濾器，將過濾后的海水充滿高壓泵，并將壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)至開位；

步驟D、當(dāng)熱媒溫度和/或壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，將電磁三通閥開至膨脹機(jī)；

步驟E、啟動(dòng)膨脹機(jī)的潤(rùn)滑油泵；

步驟F、調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，從而控制膨脹機(jī)和高壓泵的轉(zhuǎn)速；

步驟G、調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥，從而控制反滲透膜的入口壓力。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述停止方法按順次包括以下步驟：

步驟A、開啟壓力調(diào)節(jié)閥；

步驟B、降低循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，從而降低膨脹機(jī)和高壓泵的轉(zhuǎn)速；

步驟C、將電磁三通閥開至冷凝器；

步驟D、關(guān)閉膨脹機(jī)的潤(rùn)滑油泵、關(guān)閉海水過濾器；

步驟E、停止蒸發(fā)器運(yùn)行，待熱媒溫度降低后關(guān)閉循環(huán)泵。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述控制方法中，在膨脹機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中，通過將電磁三通閥開至冷凝器避免膨脹機(jī)超速。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：通過轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膨脹機(jī)以及高壓泵的轉(zhuǎn)速，通過溫度傳感器、壓力傳感器Ⅰ實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加熱后的熱媒溫度和壓力，通過壓力傳感器Ⅱ?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)反滲透膜的入口壓力。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：當(dāng)膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速超出循環(huán)泵可調(diào)節(jié)范圍時(shí)，報(bào)警裝置自動(dòng)開啟；當(dāng)反滲透膜的入口壓力超出反滲透膜可承受壓力范圍時(shí)，報(bào)警裝置自動(dòng)開啟。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是：

本發(fā)明能夠控制熱媒溫度和/或壓力在達(dá)到設(shè)定值后再進(jìn)入膨脹機(jī)做功，保證膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速在可控范圍內(nèi)。

本發(fā)明的控制方法中通過循環(huán)泵進(jìn)一步調(diào)節(jié)和穩(wěn)定膨脹機(jī)在合適轉(zhuǎn)速上運(yùn)轉(zhuǎn)，膨脹機(jī)直接驅(qū)動(dòng)高壓泵，節(jié)省了發(fā)電機(jī)的費(fèi)用，大大調(diào)高了整體的效率；本發(fā)明用壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)反滲透膜的入口壓力在合適范圍，保證濃海水淡化效果的同時(shí)保護(hù)反滲透膜不受損壞；本發(fā)明在膨脹機(jī)超速工況下，通過將熱媒直接送入冷凝器進(jìn)行緊急停機(jī)，避免造成經(jīng)濟(jì)損失；本發(fā)明在膨脹機(jī)超速和反滲透膜前壓力超壓工況下，具有報(bào)警裝置提醒工作人員注意，以方便及時(shí)采取有效措施。

本發(fā)明的啟動(dòng)方法中在熱媒溫度和/或壓力在未達(dá)到設(shè)定值前先熱媒送入冷凝器中，控制進(jìn)入膨脹機(jī)內(nèi)的熱媒溫度和/或壓力在一定范圍內(nèi)，保證膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速在可控范圍內(nèi)；在開啟高壓泵前首先開啟海水過濾器，將濃海水充滿高壓泵，以保護(hù)高壓泵和滿足高壓泵的啟動(dòng)要求。

本發(fā)明的停止方法中首先通過開啟壓力調(diào)節(jié)閥將反滲透膜內(nèi)不符合淡水質(zhì)量要求的濃水送入濃水罐，然后逐步降低高壓泵轉(zhuǎn)速，停止高壓泵運(yùn)行后關(guān)閉海水過濾器，保證經(jīng)過反滲透膜淡化后進(jìn)入淡水罐的淡水質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、蒸發(fā)器，2、冷凝器，3、膨脹機(jī)，4、循環(huán)泵，5、淡水罐，6、電磁三通閥，7、溫度傳感器，8、壓力傳感器Ⅰ，9、壓力傳感器Ⅱ，10、轉(zhuǎn)速傳感器，11、濃水罐，12、高壓泵，13、壓力調(diào)節(jié)閥，14、反滲透膜，15、過濾器，16、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明：

基于ORC驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化系統(tǒng)的啟停及控制方法，包括啟動(dòng)方法、控制方法和停止方法。

如圖1所示，控制方法包括:通過電磁三通閥6控制加熱后的熱媒進(jìn)入冷凝器2或者進(jìn)入膨脹機(jī)3，具體的：在熱媒溫度和/或壓力未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，將熱媒由蒸發(fā)器1直接進(jìn)入冷凝器2，等到熱媒溫度和/或壓力達(dá)到了設(shè)定值時(shí)，再將熱媒由蒸發(fā)器1進(jìn)入膨脹機(jī)3, 符合要求的熱媒進(jìn)入膨脹機(jī)3，能夠保證膨脹機(jī)3的轉(zhuǎn)速被控制在設(shè)定的范圍內(nèi)；在熱媒進(jìn)入膨脹機(jī)3做功的過程中，檢測(cè)膨脹機(jī)3的轉(zhuǎn)速，并通過調(diào)整循環(huán)泵4的轉(zhuǎn)速對(duì)膨脹機(jī)3的轉(zhuǎn)速進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)節(jié)，保證膨脹機(jī)3的工作狀態(tài)更加平穩(wěn)；膨脹機(jī)3通過聯(lián)軸器或者皮帶直接連接高壓泵12旋轉(zhuǎn)，以膨脹機(jī)3作為高壓泵12的傳動(dòng)動(dòng)力，將電驅(qū)動(dòng)海水淡化轉(zhuǎn)化為機(jī)械驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化，不僅省掉了發(fā)電機(jī)的費(fèi)用，而且還大大提高了整體的效率；在反滲透膜14后的濃水管道上設(shè)置壓力調(diào)節(jié)閥13，以調(diào)節(jié)反滲透膜14的入口壓力，保證反滲透膜14入口壓力在合適范圍內(nèi)。

如圖1所示，啟動(dòng)方法按順次包括以下步驟：

步驟A、將電磁三通閥6開至冷凝器2，啟動(dòng)蒸發(fā)器1，在蒸發(fā)器1工作初期，經(jīng)過加熱的熱媒溫度和/或壓力不能達(dá)到設(shè)定值，需將熱媒直接送入冷凝器2，熱媒經(jīng)過冷凝器2再由循環(huán)泵4送入蒸發(fā)器1繼續(xù)進(jìn)行加熱。

步驟B、當(dāng)蒸發(fā)器1達(dá)到能夠加熱熱媒的條件時(shí)，啟動(dòng)循環(huán)泵4并調(diào)整循環(huán)泵4轉(zhuǎn)速到適合流量，等到蒸發(fā)器1能夠達(dá)到加熱熱媒條件時(shí)再啟動(dòng)循環(huán)泵4，可節(jié)省循環(huán)泵4能耗。

步驟C、開啟海水過濾器15，將過濾后的海水充滿高壓泵12，在高壓泵12啟動(dòng)前先將高壓泵12內(nèi)充滿海水，有利于高壓泵12的啟動(dòng)；將壓力調(diào)節(jié)閥13調(diào)至開位，保護(hù)反滲透膜14不會(huì)因入口壓力過大而被損壞。

步驟D、當(dāng)蒸發(fā)器1將熱媒加熱到溫度和/或壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，將電磁三通閥6開至膨脹機(jī)3，由于熱媒的溫度和/或壓力一定，膨脹機(jī)3的轉(zhuǎn)速也能控制在一定的范圍內(nèi)，便于后續(xù)更精確的調(diào)節(jié)。

步驟E、啟動(dòng)膨脹機(jī)3的潤(rùn)滑油泵11，潤(rùn)滑油影響膨脹機(jī)3的運(yùn)行性能和壽命，需要確保潤(rùn)滑油供給及時(shí)、適量，缺少潤(rùn)滑油會(huì)導(dǎo)致膨脹機(jī)3軸承溫度過高而損毀，潤(rùn)滑油過量則會(huì)降低膨脹機(jī)3的效率。

步驟F、再次調(diào)節(jié)循環(huán)泵4轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)熱媒流量，用以調(diào)節(jié)膨脹機(jī)3輸出功率，將膨脹機(jī)3轉(zhuǎn)速穩(wěn)定到合適轉(zhuǎn)速。

步驟G、調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥13，從而調(diào)節(jié)反滲透膜14的入口壓力，保證反滲透膜14對(duì)濃海水的淡化效果。

如圖1所示，停止方法按順次包括以下步驟：

步驟A、開啟壓力調(diào)節(jié)閥13，將反滲透膜內(nèi)水質(zhì)達(dá)不到淡水要求的濃水引到濃水罐11。

步驟B、逐步降低循環(huán)泵4轉(zhuǎn)速，從而降低熱媒流量，降低膨脹機(jī)3和高壓泵12的轉(zhuǎn)速。

步驟C、將電磁三通閥6開至冷凝器2，停止膨脹機(jī)3和高壓泵12的運(yùn)行；

步驟D、關(guān)閉膨脹機(jī)3的潤(rùn)滑油泵11、關(guān)閉海水過濾器15。

步驟E、停止蒸發(fā)器1運(yùn)行，待熱媒溫度降低后關(guān)閉循環(huán)泵4，最后再關(guān)閉冷凝器2的冷卻系統(tǒng)。

如圖1所示，控制方法中，在膨脹機(jī)3旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)出現(xiàn)膨脹機(jī)3帶動(dòng)高壓泵12運(yùn)轉(zhuǎn)超速時(shí)，通過將電磁三通閥6開至冷凝器2緊急停止膨脹機(jī)3運(yùn)轉(zhuǎn)，避免膨脹機(jī)3和高壓泵12超速；當(dāng)出現(xiàn)反滲透膜14入口超壓時(shí)，通過開啟壓力調(diào)節(jié)閥13降低反滲透膜14入口壓力，避免反滲透膜14被沖毀。

如圖1所示，通過設(shè)置在膨脹機(jī)3或者高壓泵12上的轉(zhuǎn)速傳感器10實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膨脹機(jī)3以及高壓泵12的轉(zhuǎn)速，通過設(shè)置在電磁三通閥6入口的溫度傳感器7和壓力傳感器Ⅰ8實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被蒸發(fā)器1加熱后的熱媒的溫度和壓力，通過設(shè)置在反滲透膜14入口的壓力傳感器Ⅱ9實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反滲透膜14的入口壓力。

如圖1所示，當(dāng)當(dāng)膨脹機(jī)3轉(zhuǎn)速超出循環(huán)泵4可調(diào)節(jié)范圍時(shí)，報(bào)警裝置自動(dòng)開啟；當(dāng)反滲透膜14的入口壓力超出反滲透膜14可承受壓力范圍時(shí)，報(bào)警裝置自動(dòng)開啟，報(bào)警裝置用于引起工作人員的注意。

如圖1所示，經(jīng)過過濾器15過濾的濃海水由高壓泵12送入反滲透膜14，經(jīng)過反滲透膜14的凈化生成淡水，淡水經(jīng)過水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀16進(jìn)行檢測(cè)后送入淡水罐5；開啟壓力調(diào)節(jié)閥13后，減小反滲透膜14的入口壓力，濃海水直接通過濃水管道進(jìn)入濃水罐11。