专利名称：带能量回收装置适于新能源独立电网的小型海水淡化设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及新能源独立电网海水淡化技术，具体涉及一种适用于在风能、太阳能 等新能源丰富、但淡水资源和生活用电相对短缺的海岛地区应用的带有能量回收装置的小 型海水淡化设备。
背景技术：
反渗透海水淡化技术是目前海水淡化技术最主要利用形式，其发展的一个重要目 标是降低运行成本。在运行成本的构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。反渗透海水淡化能量回收装置主要有水力透平式和功交换式两大类。水力透平式 用于与高压泵串联安装，通过降低高压泵所需扬程达到节能的目的，不需要增压泵和自动 阀门，单机流量大，但效率较低，特别是低流量时效率更低；功交换式用于与高压泵并联安 装，通过减小高压泵所需流量达到节能的目的，一般需要配置增压泵，单机流量较小，可并 联使用，在很宽的流量范围内均能达到较高的效率。工程上带有能量回收装置的海水淡化设备多用于日产水500m3以上的海水淡化系 统当中，在小型海水淡化系统中由于较难保持较高的回收效率，设备制造成本高等原因的 限制，应用不够广泛。在我国，利用新能源(风能、太阳能等)进行海水淡化已有近20年的研究历史，但目 前仍处在研究或试点运行阶段，还没有规模化运行的实例。对于独立新能源海水淡化设备的设计与加工，多是按常规项目中的设备进行适当 的更改，以适用于独立新能源工况条件下的应用。对于装机小于100m3/d的海水淡化设备在海岛的应用尚未有关于能量回收装置的 应用案例，尤其是在新能源独立电网海水淡化设备中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于新能源独立电网用的带有能量回收装置的小型 海水淡化设备，该设备操作简单、自动化程度高、成本低，能有效提高利用新能源进行海水 淡化的效率，并可有效地降低海水淡化能耗。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种带有能量回收装置的小型海水淡化设备，包括原水泵、通过进水口与所述原水泵 出水连接的多级过滤装置，所述多级过滤装置出水口通过高压泵连接反渗透膜进水口，所 述反渗透膜的淡水出水口一支路通过管路及补水阀连接清洗水箱补水口，另一支通过管路 及产水阀连接淡水储水设备；所述反渗透膜的高压浓盐水出口一支路通过管路和清洗回水 阀与清洗水箱回水口连接；在所述反渗透膜的高压浓盐水出口另一支路连接能量回收装 置；所述能量回收装置与所述高压泵共用一同轴电机，所述电机连接有变频器。本发明还进一步采用以下技术方案在所述反渗透膜与所述清洗水箱补水口的连接管路上设有电导率表、水流量表，所述 的水流量表连接流量变送器。所述的过滤装置包括砂滤过滤器、与所述砂滤过滤器连接的精密过滤器及保安过 滤器；在所述砂滤过滤器、精密过滤器及保安过滤器的进水管路上均设有一个三通电动阀； 所述保安过滤器通过所述高压泵连接所述反渗透膜；在所述砂滤过滤器、精密过滤器及保 安过滤器的进出水管路上以及所述高压泵出水口与反渗透膜进水口连接管路上均设有一 压力表。设在所述高压泵出水口与所述反渗透膜进水口连接管路上的压力表还连接有一 压力变送器。所述清洗水箱通过清洗泵与设在所述保安过滤器进水管路上的三通电动阀相连 接。所述原水泵、高压泵、三通电动阀、压力变送器、电导率表及流量变送器均与PLC 控制器连接。本发明在适应新能源独立电网海水淡化系统基础上，通过在反渗透膜高压浓盐水 出口设有能量回收装置，并与高压泵通过同轴电机连接，通过该能量回收装置将高压浓水 的高压水能转化为机械能供所述电机利用实现能量回收，从而有效降低了单位产水能耗。
图1是本发明实施例提供的带有能量回收装置的小型海水淡化设备的结构示意 图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进 行进一步详细说明。请参见图1所示，该图示出了本发明实施例提供的一种带能量回收装置适于新 能源独立电网的小型海水淡化设备的结构；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例有关 的部分。参见图1，一种带有能量回收装置的小型海水淡化设备，包括原水泵9、通过进水 口与所述原水泵9出水连接的多级过滤装置，所述多级过滤装置出水口通过高压泵10连接 反渗透膜25进水口，所述反渗透膜25的淡水出水口一支路通过管路及补水阀6连接清洗 水箱22，另一支路通过管路及产水阀7连接淡水储水设备，所述反渗透膜25的高压浓盐水 出口一支路通过管路和清洗回水阀8与清洗水箱回水口连接；在所述反渗透膜25的高压浓 盐水出口另一支路连接能量回收装置11 ;所述的清洗回水阀8为三通电动阀；所述能量回 收装置11与所述高压泵10共用一同轴电机13，所述电机13连接有变频器14。所述的反渗透膜25排出的高压浓盐水经连接管路进入能量回收装置11后，由所 述能量回收装置11把高压水能转化为机械能供电机13再利用，从而实现能量回收。高压泵10启动后能量回收装置11同时启动，回收高压浓盐水能量；设备运行过程 中，随着风力、太阳能发电设备发电功率的变化，通过变频器14控制电机13变频，实现高压 泵10自动变频运行，从而提高了新能源利用率和海水淡化设备的效率。
在所述反渗透膜25与所述清洗水箱22补水口的连接管路上还设有电导率表16、 水流量表17以及安全阀27，所述水流量表17连接有流量变送器28。所述反渗透膜25与所述清洗水箱22回水口连接管路上设手动控制阀26。所述的多级过滤装置包括有砂滤过滤器19、与所述砂滤过滤器19连接的精密过 滤器20及保安过滤器21 ;在所述砂滤过滤器19、精密过滤器20及保安过滤器21的进水管 路上分别设有进水阀I、砂滤出水阀2以及清洗进水阀3，所述进水阀I、砂滤出水阀2以及 清洗进水阀3均为三通电动阀，作为砂滤反洗及反滲透膜冲洗用；所述进水阀I、砂滤出水 阀2通过管路连接，在所述的砂滤过滤器19的进水管路及出水管路上分别设有反洗排放阀 4、正洗排放阀5，设在所述进水阀I、砂滤出水阀2之间；所述保安过滤器21通过所述高压 泵10连接所述反渗透膜25 ;在所述砂滤过滤器19、精密过滤器20及保安过滤器21的进出 水管路上以及所述高压泵10出水ロ与反滲透膜25进水口连接管路上均设有ー压カ表15。其中，设在所述高压泵10出水ロ与反滲透膜25进水口连接管路上的压カ表还连 接有一压カ变送器29。所述清洗水箱22通过清洗泵12与设在保安过滤器21进水管路上的三通电动 阀——清洗进水阀3相连接，用于反渗透膜的冲洗。在所述清洗水箱22上设有高液位开关23、低液位开关24，分别与PLC控制器相连 接，分别用于在清洗水箱22内的液体处于高液位时触发、关闭所述原水泵9和高压泵10，在 低液位时触发、关闭所述清洗泵12。以上所述的各控制阀(除手动控制阀26及安全阀27タト)均由所述PLC控制器18 进行控制协调。所述PLC控制器18并连接所述电导率表16、流量变送器28、压カ变送器29 及所述的变频器14，用于通过所述电导率表16、流量变送器28、压カ变送器29采集、监测产 水的电导率、流量大小、压カ大小以及控制所述的变频器14。本发明启动时，首先启动增压泵，海水经砂滤过滤器、保安过滤器后达到高压泵； 当高压泵的泵前水压カ上升到设定值吋，高压泵启动，高压海水进入反滲透膜膜売，开始产 水。初期所产含盐量较高淡水进入清洗水箱，浓盐水经能量回收装置进行高压能量的转换， 然后从浓盐水管道排出；经电导率监测表检查产水水质合格后，进入正常产水流程切換 产水控制阀，所产淡水通过所述产水控制阀进入产水水箱。需停机时，通过PLC控制器发出停机指令，首先切换补水阀，向清洗水箱内注水， 达到清洗水箱水位上限后，原水泵和高压泵关闭，停止产水；然后切換清洗回水阀，而后清 洗泵自动启动，淡水冲洗膜后经常闭电动阀及能量回收装置排出，清洗水箱内水位降低至 水位下限后，清洗水泵关闭，清洗回水控制阀复位，恢复为待机状态。本发明在运行过程中通过进水阀I、砂滤出水阀2、清洗进水阀3，反洗排放阀4、正 洗排放阀5、补水阀6、产水阀7、清洗回水阀8、原水泵9、高压泵10等之间的协调工作，可以 实现砂滤装置反洗、停机前膜壳冲洗等功能，同时具有远程和就地手动操作两种操作模式， 自动化程度高。本发明还具有化学清洗等功能，通过阀门的协调，加药进行化学清洗，延长反滲透 膜装置使用寿命。下面对本发明的工作流程结合
如下
I、产水启停流程运行前需对各阀门的开启与关闭进行检查，以确定处于正常待机状态。正常待机状态下，进水阀I、砂滤出水阀2、清洗进水阀3开启；反洗和化学清洗的通路关闭，反洗排放阀4和正洗排放阀5关闭，补水阀6关闭、产水阀7开启，清洗回水阀8关闭。(I)、产水流程
补水阀6开启，产水阀7关闭，清洗回水阀8关闭，原水泵9开启，高压泵10开启，能量回收装置11工作，电导率达到合格标准后，产水阀7开启，补水阀6关闭。(2)停机流程
补水阀6开启，产水阀7关闭，清洗水箱注水，清洗水箱水满，清洗水箱高液位触发，停 止高压泵10，停止原水泵9，清洗回水阀8开启，清洗泵12开启，清洗水箱低液位触发，清洗泵12关闭，清洗回水阀8关闭。2、砂滤反洗流程(砂滤反洗为一键启动，通过PLC控制器实现)
启动砂滤反洗进程后，进水阀I、砂滤出水阀2自动切换，反洗排放阀4开启，原水泵9开启，运行10分钟(可调)后，原水泵9关闭，进水阀I切换，反洗排放阀4关闭、正洗排放阀5开启，原水泵9开启并运行2分钟(可调)，原水泵9关闭；进水阀I切换，反洗排放阀4关闭，正洗排放阀5开启，原水泵9开启并运行2分钟(可调)后，原水泵9关闭，正洗排放阀5开启，砂滤出水阀2切换。3、化学清洗流程(该化学清洗为手动操作)
化学清洗液准备好后，通过手动操作将清洗进水阀3切换至清洗，同时开启清洗回水阀8、补水阀6，关闭产水阀7，此时清洗泵12开启，在运行I. 5小时(可调)后，关闭清洗泵12 ；排放清洗水箱内的清洗液，换淡水后，开启清洗泵12进行清洗，当清洗水箱水位下降至水位下限时，清洗泵12关闭，清洗完毕。本发明适用于装机小于100m3/d的海水淡化项目，回收率为27°/Γ32%，产水脱盐率大于99. 5%，产水水质达到生活饮用水标准；能适应新能源独立电网的系统需要。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种带能量回收装置适于新能源独立电网的小型海水淡化设备，包括原水泵、通过进水口与所述原水泵出水连接的多级过滤装置，所述多级过滤装置出水口通过高压泵连接反渗透膜进水口，所述反渗透膜的淡水出水口一支路通过管路及补水阀连接清洗水箱补水口，另一支路通过管路及产水阀连接淡水储水设备；所述反渗透膜的高压浓盐水出口一支路通过管路和清洗回水阀与清洗水箱回水口连接；其特征在于，在所述反渗透膜的高压浓盐水出口另一支路连接能量回收装置；所述能量回收装置与所述高压泵共用一同轴电机，所述电机连接有变频器。
2.根据权利要求I所述的带能量回收装置适于新能源独立电网的小型海水淡化设备，其特征在于，在所述反渗透膜与所述清洗水箱补水口的连接管路上设有电导率表、水流量表，所述的水流量表连接流量变送器。
3.根据权利要求I或2所述的带能量回收装置适于新能源独立电网的小型海水淡化设备，其特征在于，所述的多级过滤装置包括砂滤过滤器、与所述砂滤过滤器连接的精密过滤器及保安过滤器；在所述砂滤过滤器、精密过滤器及保安过滤器的进水管路上均设有一个三通电动阀；所述保安过滤器通过所述高压泵连接所述反渗透膜；在所述砂滤过滤器、精密过滤器及保安过滤器的进出水管路上以及所述高压泵出水口与反渗透膜进水口连接管路上均设有一压力表。
4.根据权利要求3所述的带能量回收装置适于新能源独立电网的小型海水淡化设备，其特征在于，设在所述高压泵出水口与所述反渗透膜进水口连接管路上的压力表还连接有一压力变送器。
5.根据权利要求4所述的带能量回收装置适于新能源独立电网的小型海水淡化设备，其特征在于，所述清洗水箱通过清洗泵与设在所述保安过滤器进水管路上的三通电动阀相连接。
6.根据权利要求5所述的带能量回收装置适于新能源独立电网的小型海水淡化设备，其特征在于，所述原水泵、高压泵、三通电动阀、压力变送器、电导率表及流量变送器均与PLC控制器连接。
全文摘要
一种带能量回收装置适于新能源独立电网的小型海水淡化设备，包括原水泵、通过进水口与所述原水泵连接的多级过滤装置，所述多级过滤装置出水口经高压泵连接反渗透膜进水口，所述反渗透膜淡水出水口一支路经管路及补水阀连接清洗水箱，另一支路经管路及产水阀连接淡水储水设备；所述反渗透膜高压浓盐水出口一支路通过管路和清洗回水阀与清洗水箱连接；所述反渗透膜的高压浓盐水出口另一支路连接能量回收装置；所述能量回收装置与高压泵共用一同轴电机，所述电机连接变频器。本发明通过在反渗透膜高压浓盐水出口设与高压泵经电机连接的能量回收装置，通过该装置将高压浓水高压水能转为机械能供所述电机利用实现能量回收，有效降低了产水能耗。
文档编号B01D61/08GK102658029SQ201210164820
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者仇云军, 冯宾春, 张金接, 王春, 黄立维 申请人:中国水利水电科学研究院, 乾通环境科技(苏州)有限公司