一种热膜耦合海水淡化系统.pdf

本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种热膜耦合海水淡化系统，用于减少热膜耦合海水淡化系统的能耗。本发明公开了一种热膜耦合海水淡化系统，包括：海水预处理单元，与海水预处理单元出水口连通的反渗透单元，与反渗透单元浓海水出水口连通的低温多效单元，其中，低温多效单元的蒸汽进汽管路上设置有汽轮机，且所述汽轮机与反渗透单元的高压泵轴联。在本发明中，利用蒸汽膨胀做功带动高压泵工作，提供蒸汽热能的利用率，减少高压泵消耗的电能，从而减少热膜耦合海水淡化系统的能耗。

权利要求书一种热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，包括：海水预处理单元，与所述海水预处理单元出水口连通的反渗透单元，与所述反渗透单元浓海水出水口连通的低温多效单元，其中，
所述低温多效单元的蒸汽进汽管路上设置有汽轮机，且所述汽轮机与所述反渗透单元的高压泵轴联。
如权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述汽轮机通过联轴器与所述高压泵轴联。
如权利要求2所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述高压泵为多级式高压泵。
如权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述反渗透单元还包括：
超滤组件，所述超滤组件进水口与所述海水预处理单元出水口连通，所述超滤组件出水口与所述高压泵进水口连通；
反渗透组件，所述反渗透组件进水口与所述高压泵出水口连通；
能量回收装置，所述能量回收装置原海水进水口与所述超滤组件出水口连通，所述能量回收装置原海水出水口与所述反渗透组件进水口连通，所述能量回收装置浓海水进水口与所述反渗透组件浓海水出水口连通，所述能量回收装置浓海水出水口与所述低温多效单元海水进水口连通。
如权利要求1所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述低温多效单元包括：与所述能量回收装置浓海水出口连通的多效蒸发器，与所述多效蒸发器的蒸汽出口连通的辅助换热器，所述辅助换热器进水口与所述海水预处理单元出水口连通，所述辅助换热器出水口与所述超滤组件进水口连通。
如权利要求5所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述辅助换热器为管壳式换热器。
如权利要求5所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，还包括：连通所述海水预处理单元出水口和所述超滤装置进水口的第一旁路，以及设置在所述第一旁路上的开关阀。
如权利要求1‑7任一所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，还包括：两端分别与所述汽轮机进汽口和出汽口连通的第二旁路，以及设置在所述第二旁路上的压力调节阀和减温器。
如权利要求8所述的热膜耦合海水淡化系统，其特征在于，所述海水预处理单元包括：沉淀池，与所述沉淀池进水口连通原料海水进水管路，设置在所述原料海水进水管路上的原海水进水泵，以及与所述沉淀池出水口连通的海水供水泵。

说明书一种热膜耦合海水淡化系统
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种热膜耦合海水淡化系统。
背景技术
热膜耦合技术采用热法和膜法海水淡化相联合的方式对海水进行淡化处理，以满足不同用水需求。
目前，较常用的热膜耦合海水淡化系统采用低温多效海水淡化和反渗透海水淡化的耦合技术，包括：低温多效单元和反渗透单元，以及低温多效单元和反渗透单元共用的海水预处理单元；当运行上述热膜耦合海水淡化系统时，海水预处理单元分别为低温多效单元和反渗透单元提供预处理后的原料海水，低温多效单元和反渗透单元各自独立运行对海水进行淡化处理，排放的浓海水相互混合，排放的淡水按一定比例混合以满足不同用水需求。
不过，上述耦合技术仅是两种海水淡化技术的简单结合，即低温多效单元和反渗透单元共用海水预处理单元，低温多效单元和反渗透单元各自独立运行，没有充分利用这两种海水淡化技术各自具有的优点，其中低温多效单元所需的蒸汽进汽压力一般为0.3公斤，而提供蒸汽源提供的蒸汽压力一般为5公斤，浪费了蒸汽热能；而反渗透单元中的高压泵工作也消耗大量的电能。因此，如何减少热膜耦合海水淡化系统的能耗成为本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热膜耦合海水淡化系统，用于减少热膜耦合海水淡化系统的能耗。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种热膜耦合海水淡化系统，包括：海水预处理单元，与所述海水预处理单元出水口连通的反渗透单元，与所述反渗透单元浓海水出水口连通的低温多效单元，其中，
所述低温多效单元的蒸汽进汽管路上设置有汽轮机，且所述汽轮机与所述反渗透单元的高压泵轴联。
优选地，所述汽轮机通过联轴器与所述高压泵轴联。
较佳地，所述高压泵为多级式高压泵。
优选地，所述反渗透单元还包括：
超滤组件，所述超滤组件进水口与所述海水预处理单元出水口连通，所述超滤组件出水口与所述高压泵进水口连通；
反渗透组件，所述反渗透组件进水口与所述高压泵出水口连通；
能量回收装置，所述能量回收装置原海水进水口与所述超滤组件出水口连通，所述能量回收装置原海水出水口与所述反渗透组件进水口连通，所述能量回收装置浓海水进水口与所述反渗透组件浓海水出水口连通，所述能量回收装置浓海水出水口与所述低温多效单元海水进水口连通。
优选地，所述低温多效单元包括：与所述能量回收装置浓海水出口连通的多效蒸发器，与所述多效蒸发器的蒸汽出口连通的辅助换热器，所述辅助换热器进水口与所述海水预处理单元出水口连通，所述辅助换热器出水口与所述超滤组件进水口连通。
较佳地，所述辅助换热器为管壳式换热器。
进一步地，上述热膜耦合海水淡化系统包括：连通所述海水预处理单元出水口和所述超滤装置进水口的第一旁路，以及设置在所述第一旁路上的开关阀。
进一步地，上述热膜耦合海水淡化系统包括：两端分别与所述汽轮机进汽口和出汽口连通的第二旁路，以及设置在所述第二旁路上的压力调节阀和减温器。
优选地，所述海水预处理单元包括：沉淀池，与所述沉淀池进水口连通原料海水进水管路，设置在所述原料海水进水管路上的原海水进水泵，以及与所述沉淀池出水口连通的海水供水泵。
从上述技术方案可知，在本发明提供的热膜耦合海水淡化系统中，蒸汽进入汽轮机膨胀做功，汽轮机带动高压泵工作，减少高压泵消耗的电能；从汽轮机排出的乏汽进入低温多效单元中的多效蒸发器中换热，提高了蒸汽利用率。反渗透单元海水回收率较低，所需的压力较低，因此能耗较低，海水经过反渗透单元的初步浓缩后，进入高回收率的低温多效单元进行进一步浓缩，提高了回收率。因此，与现有技术相比，采用本发明提供的热膜耦合海水淡化系统进行海水淡化处理，减少了热膜耦合海水淡化系统的能耗，并提高了海水回收率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的热膜耦合海水淡化系统的结构示意图。
附图标记：
10‑海水预处理单元  11‑原海水进水泵  12‑海水供水泵
20‑反渗透单元  21‑超滤组件  22‑高压泵  23‑反渗透膜组件
24‑能量回收装置  30‑低温多效单元  31多效蒸发器  32‑辅助换热器
33‑汽轮机  41‑原料海水进水管路  42‑蒸汽进汽管路
43‑浓海水排放管路  44‑淡水排放管路。
具体实施方式
现有的热膜耦合海水淡化系统中，反渗透单元和低温多效单元各自独立进行海水淡化处理，反渗透单元中的高压泵消耗很多电能，而低温多效单元浪费很多蒸汽热能，导致热膜耦合海水淡化系统能耗较高。
有鉴于此，本发明提供了一种热膜耦合海水淡化系统，在蒸汽进汽管路上上设置一个汽轮机，并将汽轮机与反渗透单元的高压泵轴联，利用蒸汽膨胀做功带动高压泵工作，提供蒸汽热能的利用率，减少高压泵消耗的电能，从而减少热膜耦合海水淡化系统的能耗。
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的热膜耦合海水淡化系统包括：海水预处理单元10，与海水预处理单元10出水口连通的反渗透单元20，与反渗透单元20浓海水出水口连通的低温多效单元30，其中，
低温多效单元30的蒸汽进汽管路42上设置有汽轮机33，且汽轮机33与反渗透单元20的高压泵22轴联。
在本发明实施例所提供的热膜耦合海水淡化系统中，蒸汽进入汽轮机33膨胀做功，汽轮机33带动高压泵22工作，从而减少了高压泵22消耗的电能；从汽轮机33排出的乏汽进入低温多效单元30与进入低温多效单元30的海水换热，提高了蒸汽利用率。因此，与现有技术相比，采用本发明提供的热膜耦合海水淡化系统进行海水淡化处理，大大减少了热膜耦合海水淡化系统的能耗。
具体实施时，优选地，反渗透单元20包括：与海水预处理单元10出水口连通的超滤组件21，与超滤组件21出水口连通的高压泵22，与高压泵22出水口连通的反渗透组件23，以及能量回收装置24；能量回收装置24原海水进水口与超滤组件21出水口连通，能量回收装置24原海水出水口与反渗透组件23进水口连通，能量回收装置24浓海水进水口与反渗透组件23浓海水出水口连通，能量回收装置24浓海水出水口与低温多效单元30海水进水口连通。
在进行海水淡化处理时，蒸汽通过蒸汽进汽管路42进入汽轮机33膨胀做功带动高压泵22转动，从汽轮机33排出的乏汽供给低温多效单元30；原料海水通过原料海水进水管路41进入海水预处理单元10进行预处理，预处理后的原海水进入超滤组件21，去除原海水中的悬浮物质和胶体物质等，然后分流，一部分原海水通过高压泵22提升进入反渗透膜组件23，另一部分原海水通过能量回收装置24提升后进入反渗透膜组件23，原海水在反渗透膜组件23中分离出淡水和浓海水，产生的淡水通过淡水排放管路44排出，从反渗透膜组件23中排出的浓海水进入能量回收装置24与进入能量回收装置24中原海水交换能量后进入低温多效单元30，蒸发浓缩后通过浓海水排放管路43排出热膜耦合海水淡化系统。
在本实施例所提供的热膜耦合海水淡化系统中，在低温多效单元30的蒸汽进汽管路上设置有汽轮机33，该汽轮机33与高压泵22轴联，优选地，高压泵22通过联轴器与汽轮机33轴联，高压泵优选为多级式高压泵。热膜耦合海水淡化系统利用蒸汽热能在汽轮机33中的膨胀做功带动高压泵22工作，从汽轮机33中排出的乏汽进入低温多效单元30，与进入低温多效单元的浓海水换热，提高了蒸汽利用率，减少了高压泵对电能的消耗；此外，原海水从超滤组件21流出后分流，一部分原海水通过高压泵提升压力，另一部分原海水通过能量回收装置24提升压力，也减少高压泵的能耗；因此，与现有技术相比，采用本发明提供的热膜耦合海水淡化系统进行海水淡化处理，减少了热膜耦合海水淡化系统的耗能。
此外，上述热膜耦合海水淡化系统中，原海水是经反渗透单元20和低温多效单元30分段浓缩的，即从反渗透单元20排出的浓海水没有直接排放掉，而是提供给低温多效单元30进一步蒸法浓缩，从而提高了海水回收率。
继续参见图1，上述低温多效单元30包括：与能量回收装置24浓海水出口连通的多效蒸发器31，与多效蒸发器31的蒸汽出口连通的辅助换热器32，辅助换热器32进水口与海水预处理单元10出水口连通，辅助换热器32出水口与超滤组件21进水口连通。更加详细地说，低温多效单元30包括：串联的多效蒸发器31，与多效蒸发器31最后一效蒸发器蒸汽出口连通的辅助换热器32，以及淡水排放管路44和浓海水排放管路43；蒸汽通过蒸汽进汽管路42首先进入汽轮机33膨胀做功带动高压泵22转动，从汽轮机33排出的乏汽进入多效蒸发器31的第一效蒸发器中，与进入该效蒸发器中的浓海水换热，产生的淡水和浓海水通过对应的管路排出热膜耦合海水淡化系统；从最后一效蒸发器排出的蒸汽进入辅助换热器32中，对流经辅助换热器32的原海水加热，如此设置，可以进一步提高蒸汽的利用率，减少热膜耦合海水淡化系统的能耗。
较佳地，上述辅助换热器32为管壳式换热器，其中蒸汽进入管壳式换热器的换热管束中，原海水进入管壳式换热器的管壳中。
为增加热膜耦合海水淡化系统的可靠性，优选地，上述热膜耦合海水淡化系统包括：连通海水预处理单元10出水口和超滤组件21进水口的第一旁路，以及设置在第一旁路上的开关阀；当原海水温度较高时，经过海水预处理单元10预处理后的原海水通过第一旁路直接进入超滤组件21，不经过辅助换热器32。
为增加热膜耦合海水淡化系统的可靠性，优选地，上述热膜耦合海水淡化系统包括：两端分别与汽轮机33进汽口和出汽口连通的第二旁路，以及设置在第二旁路上的压力调节阀和减温器；如此设置，蒸汽可通过第二旁路进入低温多效单元30，避免当汽轮机出现故障时，热膜耦合海水淡化系统无法进行海水淡化处理。
海水在淡化处理之前，一般需要进行的初步处理，去除或减少海水中的杂质，如泥沙、黏土、有机物、微生物、机械杂质等，这些杂质的存在，严重影响海水淡化处理效果；如图1所示，海水预处理单元10包括：沉淀池12，与沉淀池12进水口连通原料海水进水管路41，设置在原料海水进水管路41上的原海水进水泵11，以及与沉淀池出水口连通的海水供水泵13。具体地，原海水进水泵11进入絮凝沉淀池12，经过简单的加药、混合、絮凝、沉淀、澄清的过程，得到初步处理的海水。
值得一提的是，在上述实施例中，热膜耦合海水淡化系统还包括设置在各个供水管路上的提升泵，具体为本领域技术人员所熟知，这里不再详细描述。
综上所述，在本发明提供的热膜耦合海水淡化系统中，利用汽轮机带动高压泵工作，提高了蒸汽利用率，减少高压泵消耗的电能；因此，与现有技术相比，采用本发明提供的热膜耦合海水淡化系统进行海水淡化处理，减少了热膜耦合海水淡化系统的能耗，并能提高海水回收率。
此外，在本发明提供的热膜耦合海水淡化系统中，原海水是经反渗透单元和低温多效单元分段浓缩的，即从反渗透单元排出的浓海水没有直接排放掉，而是提供给低温多效单元进一步蒸法浓缩，从而提高了海水回收率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。