一種基于有機(jī)朗肯循環(huán)的反滲透海水淡化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種反滲透海水淡化裝置，尤其涉及一種基于有機(jī)朗肯循環(huán)的反滲透海水淡化裝置，屬于工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水資源是人類社會一切生產(chǎn)、生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有水和水資源就沒有人類。21世紀(jì)以來，水資源問題已經(jīng)成為困擾世界各國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的一個(gè)重要的制約因素。目前世界各國常用的局部地區(qū)缺水解決方案有遠(yuǎn)程調(diào)水、地下取水、建造水庫等，但是長期使用造成了水資源枯竭、浪費(fèi)土地、地面下沉和破壞生態(tài)等眾多弊端，不能從根本上解決淡水危機(jī)，無法實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展。
[0003]海水淡化技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已成為世界上公認(rèn)的解決缺水的最佳方案。海水淡化不僅可以增加淡水總量，而且不受時(shí)空和氣候影響。目前海水淡化的主要方法有蒸餾法、電滲析法和反滲透法等。其中，反滲透海水淡化技術(shù)具有無需加熱、能耗少、運(yùn)行過程連續(xù)穩(wěn)定、設(shè)備體積小、操作簡單、適應(yīng)性強(qiáng)等技術(shù)優(yōu)勢，因此得到了廣泛研宄和推廣。
[0004]反滲透淡化技術(shù)是利用高壓泵將原料海水加壓，使其壓力達(dá)到所需的操作壓力，然后使加壓后的原料海水流入反滲透膜壓力容器中進(jìn)行分離，透過反滲透膜的部分成為淡水，未透過反滲透膜的濃鹽水則帶著高壓排出。近年來，反滲透膜技術(shù)、海水的預(yù)處理技術(shù)、高壓濃鹽水的回收技術(shù)等相關(guān)技術(shù)都獲得了長足的發(fā)展，使得反滲透海水淡化的生產(chǎn)成本不斷下降，但是反滲透膜的壽命和高壓泵的能耗仍然制約了反滲透海水淡化的進(jìn)一步推廣。反滲透膜為半透膜，價(jià)格不菲、壽命不長，每年約有50%的衰減；而且由于反滲透膜的阻力大，因此運(yùn)行中需要使用高壓泵持續(xù)提供動力。
[0005]海水中含有多種無機(jī)鹽類、硬度很高，有可能會造成輸送管道的結(jié)垢，而且海水中的懸浮物、膠體物質(zhì)、微生物細(xì)菌等都會對反滲透膜的過濾效果造成影響，因此必須要對海水進(jìn)行預(yù)處理得到原料海水，才能進(jìn)行反滲透過濾。目前較為先進(jìn)的預(yù)處理方法是微濾和納濾等膜技術(shù)，能夠?qū)⒑Ｋ械哪z體顆粒和細(xì)菌數(shù)量減少幾個(gè)數(shù)量級，并脫除海水硬度和總?cè)芙夤腆w；從而避免各種雜質(zhì)堵塞反滲透膜和管道，提高了海水反滲透的操作壓力和過濾速度。
[0006]反滲透膜組件的操作壓力一般為5.0-6.9MPa，從膜組件中排出的濃鹽水的壓力也高達(dá)4.8-6.7MPa，這部分壓力能量具有巨大的回收潛力和經(jīng)濟(jì)意義。能量回收器主要有兩種結(jié)構(gòu):渦輪透平式和壓力交換器。早期使用的透平式能量回收器利用壓力較高的濃鹽水轉(zhuǎn)動渦輪，再通過傳動裝置將其能量輸送至原料海水，能量回收效率為50%~80%。近年獲得推廣的壓力交換器是利用旋轉(zhuǎn)部件和高壓濃鹽水直接接觸，直接將壓力由濃鹽水傳導(dǎo)給原料海水，能量回收率高達(dá)90%以上，且噸水的能量消耗僅為2.6kffho能量回收器能夠?qū)⒏邏簼恹}水中的壓力得到回收，從而大幅降低海水淡化成本。
[0007]目前，世界各國的余熱資源量大面廣，涉及到多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，例如工業(yè)廢氣預(yù)熱、煙氣余熱、乏氣余熱等等。我國的工業(yè)余熱資源總量高達(dá)8億噸標(biāo)煤，占我國總能耗約30%。這些余熱資源無法回收利用而白白浪費(fèi)，非?？上?。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種基于有機(jī)朗肯循環(huán)的反滲透海水淡化裝置，對工業(yè)余熱進(jìn)行了有效回收利用，并進(jìn)一步降低了反滲透海水淡化的能耗和成本。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種基于有機(jī)朗肯循環(huán)的反滲透海水淡化裝置，包括余熱供熱管道和原料海水供水管道，還包括有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)；所述有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括與余熱供熱管道連通的蒸發(fā)器、與蒸發(fā)器的有機(jī)工質(zhì)管道出口相連通的膨脹機(jī)、與膨脹機(jī)出口相連通的凝汽器、與凝汽器的有機(jī)工質(zhì)管道出口相連通的工質(zhì)泵，工質(zhì)泵的出口連通蒸發(fā)器的有機(jī)工質(zhì)管道入口 ；所述蒸發(fā)器還設(shè)置有用于與有機(jī)工質(zhì)換熱的余熱管道，所述凝汽器還設(shè)置有用于與有機(jī)工質(zhì)換熱的原料海水管道；
[0011]所述反滲透系統(tǒng)包括與凝汽器的原料海水管道出口相連通的高壓泵，高壓泵的原料海水出口依次與能量回收器的原料海水管道、再熱器的原料海水管道相連通，再熱器的原料海水管道出口連接反滲透膜；反滲透膜的淡水出口連接淡水箱，反滲透膜的濃鹽水出口連接能量回收器濃鹽水管道的入口，能量回收器濃鹽水管道的出口連接濃鹽水箱；所述余熱供熱管道還通過一分支管路與再熱器的余熱管道相連通，所述分支管路上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)余熱流量的電動調(diào)節(jié)閥。
[0012]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述蒸發(fā)器的余熱管道連通至余熱排放管道A，再熱器的余熱管道連通至余熱排放管道B。
[0013]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述蒸發(fā)器、凝汽器和再熱器均為對流換熱裝置。
[0014]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述能量回收器為壓力交換器。
[0015]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述能量回收器為能量回收率大于80%、鹽排除率大于95%的壓力交換器。
[0016]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型取得的技術(shù)進(jìn)步是:
[0017]本實(shí)用新型提供了一種基于有機(jī)朗肯循環(huán)的反滲透海水淡化裝置，以工業(yè)余熱作為反滲透海水淡化過程的動力，海水淡化過程能耗少、操作方便、產(chǎn)水量高，淡化成本顯著降低，具有良好的應(yīng)用前景，適宜工業(yè)化推廣。
[0018]本實(shí)用新型將工業(yè)余熱轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、來作為反滲透系統(tǒng)的動力，實(shí)現(xiàn)了能源的高效回收；同時(shí)，本實(shí)用新型使用工業(yè)余熱對原料海水進(jìn)行預(yù)熱，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)余熱的有效回收利用，并進(jìn)一步降低了反滲透系統(tǒng)的能耗。有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生的動力直接作為反滲透系統(tǒng)高壓泵的驅(qū)動動力使用，反滲透系統(tǒng)對有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)起到穩(wěn)定的作用，這兩個(gè)系統(tǒng)相互配合、相互增益，形成一個(gè)非常穩(wěn)定的反滲透海水淡化裝置。
[0019]工業(yè)余熱的熱量在有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器中被低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)所吸收，有機(jī)工質(zhì)轉(zhuǎn)化為蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功，從而通過拖動高壓泵來驅(qū)動反滲透系統(tǒng)生產(chǎn)淡水。本實(shí)用新型裝置能夠充分利用低品位能源驅(qū)動海水通過反滲透膜生產(chǎn)淡水，提高了能源的綜合利用效率，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)余熱的有效再利用，有效降低了海水淡化過程的能耗。
[0020]本實(shí)用新型通過凝汽器和再熱器對原料海水進(jìn)行兩步預(yù)熱，預(yù)熱后進(jìn)入反滲透膜的海水溫度達(dá)到38°C ~45°C。適當(dāng)提高原料海水溫度，可以有效降低海水的黏度，提高反滲透膜的通透性，不僅能提高反滲透產(chǎn)水速度，而且對反滲透膜的壽命也非常有益。對于常規(guī)反滲透膜，原料海水溫度高于20°C情況下，每升高1°C，透水量可以增加2°/『3%，有效提高了海水過濾效果。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)反滲透海水淡化裝置中進(jìn)水溫度不可調(diào)的缺點(diǎn)，保證了反滲透膜一直處于最佳進(jìn)水溫度下工作，過濾效果和過濾速度都明顯提高，并大大延長了反滲透膜的使用壽命，進(jìn)而降低了反滲透海水淡化的生產(chǎn)成本。
[0021]本實(shí)用新型還通過能量回收器對反滲透后的濃鹽水進(jìn)行壓力回收，使用濃鹽水的壓力實(shí)現(xiàn)對原料海水的二次加壓，對能量進(jìn)行了有效回收利用，并進(jìn)一步降低了基于有機(jī)朗肯循環(huán)的反滲透海水淡