岛用反渗透淡化装置控制系统的节能优化设计
发布时间：2012-2-2 14:03
发布者：李宽
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作者：王金燕,俞永江,苏立永 引言 反渗透法和蒸馏法是当前主流的海水淡化技术，其技术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，因此降低能耗是降低海水淡化成本最有效的手段。反渗透海水淡化的能量消耗主要是电耗，包括高压泵和其他水泵。特别是高压泵的能耗，约占系统运行能耗的70%～90%。本文以永兴岛100 m3/d反渗透海水淡化装置为例，从工艺流程、硬件配置和软件开发等几方面对装置节能降耗进行了探讨，重点阐述了PLC+人机界面控制系统的优化设计，为今后海岛海水淡化装置的研制提供技术支持。 工艺流程 进料海水经预处理，去除悬浮固体及其他有害物，然后经高压泵增压后，进入反渗透膜设备，产出的淡水经后处理设施供用户使用，浓盐水自反渗透膜设备排出。反渗透工艺流程图如图1。反渗透海水淡化系统设计时应综合考虑海水水质、水温、运行压力、产水水质、产水量以及回收率等因素，要求选择合适的预处理工艺以及膜组件，实现装置的长期稳定、经济运行。反渗透海水淡化工艺包括取水模块、预处理模块、反渗透模块及清洗模块等。其中，反渗透模块是装置的核心和关键，主要由高压泵、能量回收装置和反渗透膜三大关键部件组成[3]。 工艺设计优化 (1)取水方法。合理选择反渗透海水淡化系统的取水方式，对有效降低海水浊度、减少海水中细菌、藻类、贝壳等微生物对系统的影响，以及降低预处理难度、提高反渗透膜组件平均产水通量等方面至关重要。 针对永兴岛地理位置及施工条件，本装置选择沉井式取水方法。 (2)预处理工艺。针对反渗透系统对预处理要求较高的特点，设计采用多介质过滤器、超滤膜单元和过滤精度为5μm的保安过滤器组合构成预处理工艺，保证后续系统进水水质SDI<3，浊度<0.5NTU，满足反渗透系统最佳运行条件。 (3)反渗透膜组件。新型反渗透膜组件的研发提高了单支膜组件的产水量和脱盐率，从而降低淡化系统吨水能耗。本装置设计选用陶氏公司SW30HRLE-400，标称单支膜组件产水量28m3/d，稳定脱盐率达99.75%。 (4)能量回收。反渗透海水淡化过程需消耗大量电能提升进水压力以克服水的渗透压，而从反渗透膜壳排出的浓水余压高达5.5～6.5MPa。按照40%回收率计算，排放的浓盐水中还蕴含约60%的进料水压力能量，将这一部分能量回收变成进水能量可大幅降低反渗透海水淡化的能耗，而这一目标的实现有赖于利用能量回收技术。本装置设计选用美国ERI公司的PX-30S转子式压力交换能量回收装置[3]，它可回收浓水压力能的96%，使反渗透主体产水能耗降至4KWh以下。 下载全文： 
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