專利名稱：帶能量回收裝置適于新能源獨立電網的小型海水淡化設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及新能源獨立電網海水淡化技術，具體涉及一種適用于在風能、太陽能 等新能源豐富、但淡水資源和生活用電相對短缺的海島地區應用的帶有能量回收裝置的小 型海水淡化設備。
背景技術：
反滲透海水淡化技術是目前海水淡化技術最主要利用形式，其發展的一個重要目 標是降低運行成本。在運行成本的構成中能耗所占的比重最大，降低能耗是降低海水淡化 成本最有效的手段。反滲透海水淡化能量回收裝置主要有水力透平式和功交換式兩大類。水力透平式 用于與高壓泵串聯安裝，通過降低高壓泵所需揚程達到節能的目的，不需要增壓泵和自動 閥門，單機流量大，但效率較低，特別是低流量時效率更低；功交換式用于與高壓泵并聯安 裝，通過減小高壓泵所需流量達到節能的目的，一般需要配置增壓泵，單機流量較小，可并 聯使用，在很寬的流量范圍內均能達到較高的效率。工程上帶有能量回收裝置的海水淡化設備多用于日產水500m3以上的海水淡化系 統當中，在小型海水淡化系統中由于較難保持較高的回收效率，設備制造成本高等原因的 限制，應用不夠廣泛。在我國，利用新能源(風能、太陽能等)進行海水淡化已有近20年的研究歷史，但目 前仍處在研究或試點運行階段，還沒有規模化運行的實例。對于獨立新能源海水淡化設備的設計與加工，多是按常規項目中的設備進行適當 的更改，以適用于獨立新能源工況條件下的應用。對于裝機小于100m3/d的海水淡化設備在海島的應用尚未有關于能量回收裝置的 應用案例，尤其是在新能源獨立電網海水淡化設備中的應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種適用于新能源獨立電網用的帶有能量回收裝置的小型 海水淡化設備，該設備操作簡單、自動化程度高、成本低，能有效提高利用新能源進行海水 淡化的效率，并可有效地降低海水淡化能耗。為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下
一種帶有能量回收裝置的小型海水淡化設備，包括原水泵、通過進水口與所述原水泵 出水連接的多級過濾裝置，所述多級過濾裝置出水口通過高壓泵連接反滲透膜進水口，所 述反滲透膜的淡水出水口一支路通過管路及補水閥連接清洗水箱補水口，另一支通過管路 及產水閥連接淡水儲水設備；所述反滲透膜的高壓濃鹽水出口一支路通過管路和清洗回水 閥與清洗水箱回水口連接；在所述反滲透膜的高壓濃鹽水出口另一支路連接能量回收裝 置；所述能量回收裝置與所述高壓泵共用一同軸電機，所述電機連接有變頻器。本發明還進一步采用以下技術方案在所述反滲透膜與所述清洗水箱補水口的連接管路上設有電導率表、水流量表，所述 的水流量表連接流量變送器。所述的過濾裝置包括砂濾過濾器、與所述砂濾過濾器連接的精密過濾器及保安過 濾器；在所述砂濾過濾器、精密過濾器及保安過濾器的進水管路上均設有一個三通電動閥； 所述保安過濾器通過所述高壓泵連接所述反滲透膜；在所述砂濾過濾器、精密過濾器及保 安過濾器的進出水管路上以及所述高壓泵出水口與反滲透膜進水口連接管路上均設有一 壓力表。設在所述高壓泵出水口與所述反滲透膜進水口連接管路上的壓力表還連接有一 壓力變送器。所述清洗水箱通過清洗泵與設在所述保安過濾器進水管路上的三通電動閥相連 接。所述原水泵、高壓泵、三通電動閥、壓力變送器、電導率表及流量變送器均與PLC 控制器連接。本發明在適應新能源獨立電網海水淡化系統基礎上，通過在反滲透膜高壓濃鹽水 出口設有能量回收裝置，并與高壓泵通過同軸電機連接，通過該能量回收裝置將高壓濃水 的高壓水能轉化為機械能供所述電機利用實現能量回收，從而有效降低了單位產水能耗。
圖1是本發明實施例提供的帶有能量回收裝置的小型海水淡化設備的結構示意 圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進 行進一步詳細說明。請參見圖1所示，該圖示出了本發明實施例提供的一種帶能量回收裝置適于新 能源獨立電網的小型海水淡化設備的結構；為了便于說明，僅示出了與本發明實施例有關 的部分。參見圖1，一種帶有能量回收裝置的小型海水淡化設備，包括原水泵9、通過進水 口與所述原水泵9出水連接的多級過濾裝置，所述多級過濾裝置出水口通過高壓泵10連接 反滲透膜25進水口，所述反滲透膜25的淡水出水口一支路通過管路及補水閥6連接清洗 水箱22，另一支路通過管路及產水閥7連接淡水儲水設備，所述反滲透膜25的高壓濃鹽水 出口一支路通過管路和清洗回水閥8與清洗水箱回水口連接；在所述反滲透膜25的高壓濃 鹽水出口另一支路連接能量回收裝置11 ;所述的清洗回水閥8為三通電動閥；所述能量回 收裝置11與所述高壓泵10共用一同軸電機13，所述電機13連接有變頻器14。所述的反滲透膜25排出的高壓濃鹽水經連接管路進入能量回收裝置11后，由所 述能量回收裝置11把高壓水能轉化為機械能供電機13再利用，從而實現能量回收。高壓泵10啟動后能量回收裝置11同時啟動，回收高壓濃鹽水能量；設備運行過程 中，隨著風力、太陽能發電設備發電功率的變化，通過變頻器14控制電機13變頻，實現高壓 泵10自動變頻運行，從而提高了新能源利用率和海水淡化設備的效率。
在所述反滲透膜25與所述清洗水箱22補水口的連接管路上還設有電導率表16、 水流量表17以及安全閥27，所述水流量表17連接有流量變送器28。所述反滲透膜25與所述清洗水箱22回水口連接管路上設手動控制閥26。所述的多級過濾裝置包括有砂濾過濾器19、與所述砂濾過濾器19連接的精密過 濾器20及保安過濾器21 ;在所述砂濾過濾器19、精密過濾器20及保安過濾器21的進水管 路上分別設有進水閥I、砂濾出水閥2以及清洗進水閥3，所述進水閥I、砂濾出水閥2以及 清洗進水閥3均為三通電動閥，作為砂濾反洗及反滲透膜沖洗用；所述進水閥I、砂濾出水 閥2通過管路連接，在所述的砂濾過濾器19的進水管路及出水管路上分別設有反洗排放閥 4、正洗排放閥5，設在所述進水閥I、砂濾出水閥2之間；所述保安過濾器21通過所述高壓 泵10連接所述反滲透膜25 ;在所述砂濾過濾器19、精密過濾器20及保安過濾器21的進出 水管路上以及所述高壓泵10出水ロ與反滲透膜25進水口連接管路上均設有ー壓カ表15。其中，設在所述高壓泵10出水ロ與反滲透膜25進水口連接管路上的壓カ表還連 接有一壓カ變送器29。所述清洗水箱22通過清洗泵12與設在保安過濾器21進水管路上的三通電動 閥——清洗進水閥3相連接，用于反滲透膜的沖洗。在所述清洗水箱22上設有高液位開關23、低液位開關24，分別與PLC控制器相連 接，分別用于在清洗水箱22內的液體處于高液位時觸發、關閉所述原水泵9和高壓泵10，在 低液位時觸發、關閉所述清洗泵12。以上所述的各控制閥(除手動控制閥26及安全閥27タト)均由所述PLC控制器18 進行控制協調。所述PLC控制器18并連接所述電導率表16、流量變送器28、壓カ變送器29 及所述的變頻器14，用于通過所述電導率表16、流量變送器28、壓カ變送器29采集、監測產 水的電導率、流量大小、壓カ大小以及控制所述的變頻器14。本發明啟動時，首先啟動增壓泵，海水經砂濾過濾器、保安過濾器后達到高壓泵； 當高壓泵的泵前水壓カ上升到設定值吋，高壓泵啟動，高壓海水進入反滲透膜膜売，開始產 水。初期所產含鹽量較高淡水進入清洗水箱，濃鹽水經能量回收裝置進行高壓能量的轉換， 然后從濃鹽水管道排出；經電導率監測表檢查產水水質合格后，進入正常產水流程切換 產水控制閥，所產淡水通過所述產水控制閥進入產水水箱。需停機時，通過PLC控制器發出停機指令，首先切換補水閥，向清洗水箱內注水， 達到清洗水箱水位上限后，原水泵和高壓泵關閉，停止產水；然后切換清洗回水閥，而后清 洗泵自動啟動，淡水沖洗膜后經常閉電動閥及能量回收裝置排出，清洗水箱內水位降低至 水位下限后，清洗水泵關閉，清洗回水控制閥復位，恢復為待機狀態。本發明在運行過程中通過進水閥I、砂濾出水閥2、清洗進水閥3，反洗排放閥4、正 洗排放閥5、補水閥6、產水閥7、清洗回水閥8、原水泵9、高壓泵10等之間的協調工作，可以 實現砂濾裝置反洗、停機前膜殼沖洗等功能，同時具有遠程和就地手動操作兩種操作模式， 自動化程度高。本發明還具有化學清洗等功能，通過閥門的協調，加藥進行化學清洗，延長反滲透 膜裝置使用壽命。下面對本發明的工作流程結合
如下
I、產水啟停流程運行前需對各閥門的開啟與關閉進行檢查，以確定處于正常待機狀態。正常待機狀態下，進水閥I、砂濾出水閥2、清洗進水閥3開啟；反洗和化學清洗的通路關閉，反洗排放閥4和正洗排放閥5關閉，補水閥6關閉、產水閥7開啟，清洗回水閥8關閉。(I)、產水流程
補水閥6開啟，產水閥7關閉，清洗回水閥8關閉，原水泵9開啟，高壓泵10開啟，能量回收裝置11工作，電導率達到合格標準后，產水閥7開啟，補水閥6關閉。(2)停機流程
補水閥6開啟，產水閥7關閉，清洗水箱注水，清洗水箱水滿，清洗水箱高液位觸發，停 止高壓泵10，停止原水泵9，清洗回水閥8開啟，清洗泵12開啟，清洗水箱低液位觸發，清洗泵12關閉，清洗回水閥8關閉。2、砂濾反洗流程(砂濾反洗為一鍵啟動，通過PLC控制器實現)
啟動砂濾反洗進程后，進水閥I、砂濾出水閥2自動切換，反洗排放閥4開啟，原水泵9開啟，運行10分鐘(可調)后，原水泵9關閉，進水閥I切換，反洗排放閥4關閉、正洗排放閥5開啟，原水泵9開啟并運行2分鐘(可調)，原水泵9關閉；進水閥I切換，反洗排放閥4關閉，正洗排放閥5開啟，原水泵9開啟并運行2分鐘(可調)后，原水泵9關閉，正洗排放閥5開啟，砂濾出水閥2切換。3、化學清洗流程(該化學清洗為手動操作)
化學清洗液準備好后，通過手動操作將清洗進水閥3切換至清洗，同時開啟清洗回水閥8、補水閥6，關閉產水閥7，此時清洗泵12開啟，在運行I. 5小時(可調)后，關閉清洗泵12 ；排放清洗水箱內的清洗液，換淡水后，開啟清洗泵12進行清洗，當清洗水箱水位下降至水位下限時，清洗泵12關閉，清洗完畢。本發明適用于裝機小于100m3/d的海水淡化項目，回收率為27°/Γ32%，產水脫鹽率大于99. 5%，產水水質達到生活飲用水標準；能適應新能源獨立電網的系統需要。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種帶能量回收裝置適于新能源獨立電網的小型海水淡化設備，包括原水泵、通過進水口與所述原水泵出水連接的多級過濾裝置，所述多級過濾裝置出水口通過高壓泵連接反滲透膜進水口，所述反滲透膜的淡水出水口一支路通過管路及補水閥連接清洗水箱補水口，另一支路通過管路及產水閥連接淡水儲水設備；所述反滲透膜的高壓濃鹽水出口一支路通過管路和清洗回水閥與清洗水箱回水口連接；其特征在于，在所述反滲透膜的高壓濃鹽水出口另一支路連接能量回收裝置；所述能量回收裝置與所述高壓泵共用一同軸電機，所述電機連接有變頻器。
2.根據權利要求I所述的帶能量回收裝置適于新能源獨立電網的小型海水淡化設備，其特征在于，在所述反滲透膜與所述清洗水箱補水口的連接管路上設有電導率表、水流量表，所述的水流量表連接流量變送器。
3.根據權利要求I或2所述的帶能量回收裝置適于新能源獨立電網的小型海水淡化設備，其特征在于，所述的多級過濾裝置包括砂濾過濾器、與所述砂濾過濾器連接的精密過濾器及保安過濾器；在所述砂濾過濾器、精密過濾器及保安過濾器的進水管路上均設有一個三通電動閥；所述保安過濾器通過所述高壓泵連接所述反滲透膜；在所述砂濾過濾器、精密過濾器及保安過濾器的進出水管路上以及所述高壓泵出水口與反滲透膜進水口連接管路上均設有一壓力表。
4.根據權利要求3所述的帶能量回收裝置適于新能源獨立電網的小型海水淡化設備，其特征在于，設在所述高壓泵出水口與所述反滲透膜進水口連接管路上的壓力表還連接有一壓力變送器。
5.根據權利要求4所述的帶能量回收裝置適于新能源獨立電網的小型海水淡化設備，其特征在于，所述清洗水箱通過清洗泵與設在所述保安過濾器進水管路上的三通電動閥相連接。
6.根據權利要求5所述的帶能量回收裝置適于新能源獨立電網的小型海水淡化設備，其特征在于，所述原水泵、高壓泵、三通電動閥、壓力變送器、電導率表及流量變送器均與PLC控制器連接。
全文摘要
一種帶能量回收裝置適于新能源獨立電網的小型海水淡化設備，包括原水泵、通過進水口與所述原水泵連接的多級過濾裝置，所述多級過濾裝置出水口經高壓泵連接反滲透膜進水口，所述反滲透膜淡水出水口一支路經管路及補水閥連接清洗水箱，另一支路經管路及產水閥連接淡水儲水設備；所述反滲透膜高壓濃鹽水出口一支路通過管路和清洗回水閥與清洗水箱連接；所述反滲透膜的高壓濃鹽水出口另一支路連接能量回收裝置；所述能量回收裝置與高壓泵共用一同軸電機，所述電機連接變頻器。本發明通過在反滲透膜高壓濃鹽水出口設與高壓泵經電機連接的能量回收裝置，通過該裝置將高壓濃水高壓水能轉為機械能供所述電機利用實現能量回收，有效降低了產水能耗。
文檔編號B01D61/08GK102658029SQ201210164820
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者仇云軍, 馮賓春, 張金接, 王春, 黃立維 申請人:中國水利水電科學研究院, 乾通環境科技(蘇州)有限公司