[發(fā)明專利]一種海水反滲透與制冷系統(tǒng)的耦合裝置及其操作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010572233.0
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN102050506A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李應(yīng)林;吳薇;衛(wèi)梁彥;趙孝保
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/44
• 分類號(hào): C02F1/44;F25B1/00;F25B31/02;C02F103/08
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種海水反滲透與制冷系統(tǒng)的耦合裝置及其操作方法，屬于海水淡化及空調(diào)制冷的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水對于人類的生存與發(fā)展具有重要意義，而能被人類利用的淡水資源僅占全球水總儲(chǔ)量的0.77%。隨著淡水資源短缺的形勢日趨嚴(yán)峻，人們寄希望于新的淡水資源的開發(fā)。海洋水占全球水總儲(chǔ)量的96.5%，而人類有近七成居住在距大海不到120公里的地方，因此海水淡化成為新水源開發(fā)的必然趨勢。

海水反滲透淡化法屬于一種膜分離技術(shù)，反滲透膜是一種具有半透性能的薄膜。利用選擇性半透膜裝置，當(dāng)給海水施加大于滲透壓的壓力時(shí)，海水中的水分子可以通過滲透膜，海水中的鹽分則被滲透膜隔離。海水反滲透淡化過程一般包括取水、預(yù)處理、反滲透膜、能量回收和產(chǎn)品水后處理等工藝流程。反滲透海水淡化的工藝技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備材料的改進(jìn)和提高促進(jìn)了其技術(shù)革新，尤其是預(yù)處理技術(shù)發(fā)展迅速；用于海水淡化、苦咸水淡化、廢水再生利用、超純水的反滲透膜正在向耐高壓、高脫鹽率、低污染膜等方向發(fā)展；膜制備工藝水平和膜性能迅速提高，用于海水淡化的反滲透膜的脫鹽率達(dá)到99.8%；能量回收技術(shù)經(jīng)過多次技術(shù)升級(jí)，已使反滲透海水淡化的電耗從20世紀(jì)80年代的6～8kWh/m³降低到3～4?kWh/m³。這些技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)了反滲透淡化技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

但反滲透的預(yù)處理過程要求嚴(yán)格，在海水溫度低的情況下需加熱處理，如無可利用熱源加熱海水，其制水成本將大幅提高；同時(shí)反滲透技術(shù)利用電能，只適用于有電源的各種場合。

燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵屬于熱泵的一種，與電驅(qū)動(dòng)熱泵不同的是：燃?xì)鉄岜猛ㄟ^燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)代替電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。目前電力供應(yīng)過程中由于電力峰谷差的存在，一年中大部分時(shí)期電量有富余，巨大的電力投資形成浪費(fèi)。而一到高峰期，電力又趨緊張，這是目前電力市場一個(gè)不容忽視的問題。使用燃?xì)庾鳛闊岜抿?qū)動(dòng)能源，具有削減夏季高峰電量、填補(bǔ)夏季燃?xì)獾凸燃皽p少環(huán)境污染等多重優(yōu)勢，具有一定的社會(huì)意義。但是原動(dòng)機(jī)（內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等）在低負(fù)荷區(qū)域尤其是在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其平均熱效率低，排放量偏大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足和缺陷，提供一種海水反滲透與制冷系統(tǒng)的耦合裝置，能夠提高海水淡化過程中反滲透膜的工作效率，同時(shí)避免原動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供使用該耦合裝置的操作方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明裝置采用的技術(shù)方案是：

一種海水反滲透與制冷系統(tǒng)的耦合裝置，其特征在于，所述耦合裝置由海水反滲透系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)組成，所述海水反滲透系統(tǒng)包括預(yù)處理器、高壓泵、反滲透膜組件、能量回收裝置、濃鹽水箱、和淡水箱，高壓泵與能量回收裝置之間軸聯(lián)；所述制冷系統(tǒng)由開式壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器依次構(gòu)成循環(huán)回路；所述動(dòng)力系統(tǒng)由原動(dòng)機(jī)模塊和動(dòng)力傳遞裝置構(gòu)成，其中，原動(dòng)機(jī)模塊由原動(dòng)機(jī)、過濾器、循環(huán)泵、板式換熱器依次構(gòu)成環(huán)路，原動(dòng)機(jī)和動(dòng)力傳遞裝置之間軸聯(lián)；所述板式換熱器與海水反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理器串聯(lián)，所述能量回收裝置與動(dòng)力傳遞裝置之間通過離合器軸聯(lián)，所述開式壓縮機(jī)與動(dòng)力傳遞裝置之間通過離合器軸聯(lián)。

本發(fā)明使用上述裝置的操作方法采用的技術(shù)方案是：

在海水淡化和制冷空調(diào)聯(lián)合模式下，離合器閉合，開式壓縮機(jī)的輸入軸通過離合器與動(dòng)力傳遞裝置軸聯(lián)，能量回收裝置通過離合器與動(dòng)力傳遞裝置軸聯(lián)，原動(dòng)機(jī)與動(dòng)力傳遞裝置軸聯(lián)，制冷系統(tǒng)和海水反滲透系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行；原動(dòng)機(jī)保持在額定工況下運(yùn)行，動(dòng)力傳遞裝置將原動(dòng)機(jī)的輸出軸功按照一定的比例分配給開式壓縮機(jī)的輸入軸和能量回收裝置的輸入軸；當(dāng)制冷系統(tǒng)的需求負(fù)荷越小時(shí)，動(dòng)力傳遞裝置分配給開式壓縮機(jī)的輸入軸的功率比例越小，動(dòng)力傳遞裝置分配給能量回收裝置的輸入軸的功率比例越大。

在利用天然氣作為驅(qū)動(dòng)熱源的基礎(chǔ)上，本發(fā)明裝置的有益效果有：1）利用原動(dòng)機(jī)缸套回收的余熱來加熱進(jìn)入預(yù)處理器的海水，使得進(jìn)入預(yù)熱處理器的海水溫度保持在25～30℃范圍內(nèi)，從而提高反滲透膜的工作效率；2）將海水反滲透系統(tǒng)耦合原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的制冷系統(tǒng)，可將原動(dòng)機(jī)保持在額定工況下運(yùn)行，避免其在低負(fù)荷區(qū)甚至在怠速區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高原動(dòng)機(jī)的熱效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明海水反滲透與制冷系統(tǒng)耦合裝置的循環(huán)流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

如圖1所示，海水反滲透與制冷系統(tǒng)的耦合裝置主要由海水反滲透系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)組成。