基于ORC驱动反渗透海水淡化系统的启停及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ORC驱动反渗透海水淡化系统的启停及控制方法，属于反渗透海水淡化技术领域，包括启动方法、控制方法和停止方法，控制方法包括通过电磁三通阀控制加热后的热媒进入冷凝器或者进入膨胀机，以控制膨胀机的转速在设定范围；通过调节循环泵的转速，对膨胀机的转速进行进一步调节；膨胀机通过联轴器或者皮带直接连接高压泵旋转；在反渗透膜后的浓水管道上设置压力调节阀，以调节反渗透膜的入口压力；本发明专利技术能够控制热媒温度和/或压力在达到设定值后再进入膨胀机做功，保证膨胀机的转速在可控范围内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及反渗透海水淡化
，尤其是基于ORC驱动反渗透海水淡化系统的启停及控制方法。
技术介绍
有机朗肯循环简称ORC是一种新型环保型的发电技术，可以广泛应用于各种低温热能领域，如废热回收、太阳能集热、地热等，世界各国逐渐将其应用于各种领域，主要包括:低温余热发电、低温太阳能发电海水淡化工程、生物质能热力发电、地热能发电采热技术和燃气透平联合循环发电等；ORC技术在低温热功转换过程中有显著的优点和广阔的应用前景，对其研究已成为中低温能源利用技术的关键和热点；如何提高ORC系统整体效率，增加膨胀机的输出功率，将废热得到最大化的利用，成为了有效利用低品位能源的关键性技术难题。世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题，作为水资源开源增量的重要手段，海水淡化已经成为解决水资源危机的重要途径；在众多的海水淡化技术中，反渗透海水淡化（SWRO）技术将是未来重点发展的方向；SWRO适用于大型、中型或小型各种规模，是海水淡化技术中近20年来发展最快的技术；除了海湾地区的国家外，美洲、亚洲和欧洲，大、中型生产规模的淡化装置都以反渗透技术为首选，反渗透技术已经相对比较成熟，具有较强的优势，如设备投资省、能量消耗低、建设周期短等诸多优点，正日益成为海水淡化的主导技术；虽然反渗透海水淡化技术应用已取得了显著成效，但反渗透在海水淡化潜力尚未充分发挥，还有待在膜技术、能量回收、组器技术等方面改进，尤其是系统优化及高压泵能耗方面进行完善。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种以膨胀机作为高压泵的传动动力，将电驱动海水淡化转化为机械驱动反渗透海水淡化的控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：基于ORC驱动反渗透海水淡化系统的启停及控制方法，包括启动方法、控制方法和停止方法，其特征在于：所述控制方法包括，通过电磁三通阀控制加热后的热媒进入冷凝器或者进入膨胀机，以控制膨胀机的转速在设定范围；通过调节循环泵的转速，对膨胀机的转速进行进一步调节；膨胀机通过联轴器或者皮带直接连接高压泵旋转；在反渗透膜后的浓水管道上设置压力调节阀，以调节反渗透膜的入口压力。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述启动方法按顺次包括以下步骤：步骤A、将电磁三通阀开至冷凝器，启动蒸发器；步骤B、当蒸发器达到能够加热热媒的条件时，启动循环泵；步骤C、开启海水过滤器，将过滤后的海水充满高压泵，并将压力调节阀调至开位；步骤D、当热媒温度和/或压力达到设定值时，将电磁三通阀开至膨胀机；步骤E、启动膨胀机的润滑油泵；步骤F、调节循环泵的转速，从而控制膨胀机和高压泵的转速；步骤G、调节压力调节阀，从而控制反渗透膜的入口压力。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述停止方法按顺次包括以下步骤：步骤A、开启压力调节阀；步骤B、降低循环泵转速，从而降低膨胀机和高压泵的转速；步骤C、将电磁三通阀开至冷凝器；步骤D、关闭膨胀机的润滑油泵、关闭海水过滤器；步骤E、停止蒸发器运行，待热媒温度降低后关闭循环泵。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述控制方法中，在膨胀机旋转过程中，通过将电磁三通阀开至冷凝器避免膨胀机超速。本专利技术技术方案的进一步改进在于：通过转速传感器实时监测膨胀机以及高压泵的转速，通过温度传感器、压力传感器Ⅰ实时监测加热后的热媒温度和压力，通过压力传感器Ⅱ实时监测反渗透膜的入口压力。本专利技术技术方案的进一步改进在于：当膨胀机转速超出循环泵可调节范围时，报警装置自动开启；当反渗透膜的入口压力超出反渗透膜可承受压力范围时，报警装置自动开启。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：本专利技术能够控制热媒温度和/或压力在达到设定值后再进入膨胀机做功，保证膨胀机的转速在可控范围内。本专利技术的控制方法中通过循环泵进一步调节和稳定膨胀机在合适转速上运转，膨胀机直接驱动高压泵，节省了发电机的费用，大大调高了整体的效率；本专利技术用压力调节阀调节反渗透膜的入口压力在合适范围，保证浓海水淡化效果的同时保护反渗透膜不受损坏；本专利技术在膨胀机超速工况下，通过将热媒直接送入冷凝器进行紧急停机，避免造成经济损失；本专利技术在膨胀机超速和反渗透膜前压力超压工况下，具有报警装置提醒工作人员注意，以方便及时采取有效措施。本专利技术的启动方法中在热媒温度和/或压力在未达到设定值前先热媒送入冷凝器中，控制进入膨胀机内的热媒温度和/或压力在一定范围内，保证膨胀机的转速在可控范围内；在开启高压泵前首先开启海水过滤器，将浓海水充满高压泵，以保护高压泵和满足高压泵的启动要求。本专利技术的停止方法中首先通过开启压力调节阀将反渗透膜内不符合淡水质量要求的浓水送入浓水罐，然后逐步降低高压泵转速，停止高压泵运行后关闭海水过滤器，保证经过反渗透膜淡化后进入淡水罐的淡水质量。附图说明图1是本专利技术原理结构示意图；其中，1、蒸发器，2、冷凝器，3、膨胀机，4、循环泵，5、淡水罐，6、电磁三通阀，7、温度传感器，8、压力传感器Ⅰ，9、压力传感器Ⅱ，10、转速传感器，11、浓水罐，12、高压泵，13、压力调节阀，14、反渗透膜，15、过滤器，16、水质监测仪。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明：基于ORC驱动反渗透海水淡化系统的启停及控制方法，包括启动方法、控制方法和停止方法。如图1所示，控制方法包括:通过电磁三通阀6控制加热后的热媒进入冷凝器2或者进入膨胀机3，具体的：在热媒温度和/或压力未达到设定值时，将热媒由蒸发器1直接进入冷凝器2，等到热媒温度和/或压力达到了设定值时，再将热媒由蒸发器1进入膨胀机3, 符合要求的热媒进入膨胀机3，能够保证膨胀机3的转速被控制在设定的范围内；在热媒进入膨胀机3做功的过程中，检测膨胀机3的转速，并通过调整循环泵4的转速对膨胀机3的转速进行进一步调节，保证膨胀机3的工作状态更加平稳；膨胀机3通过联轴器或者皮带直接连接高压泵12旋转，以膨胀机3作为高压泵12的传动动力，将电驱动海水淡化转化为机械驱动反渗透海水淡化，不仅省掉了发电机的费用，而且还大大提高了整体的效率；在反渗透膜14后的浓水管道上设置压力调节阀13，以调节反渗透膜14的入口压力，保证反渗透膜14入口压力在合适范围内。如图1所示，启动方法按顺次包括以下步骤：步骤A、将电磁三通阀6开至冷凝器2，启动蒸发器1，在蒸发器1工作初期，经过加热的热媒温度和/或压力不能达到设定值，需将热媒直接送入冷凝器2，热媒经过冷凝器2再由循环泵4送入蒸发器1继续进行加热。步骤B、当蒸发器1达到能够加热热媒的条件时，启动循环泵4并调整循环泵4转速到适合流量，等到蒸发器1能够达到加热热媒条件时再启动循环泵4，可节省循环泵4能耗。步骤C、开启海水过滤器15，将过滤后的海水充满高压泵12，在高压泵12启动前先将高压泵12内充满海水，有利于高压泵12的启动；将压力调节阀13调至开位，保护反渗透膜14不会因入口压力过大而被损坏。步骤D、当蒸发器1将热媒加热到温度和/或压力达到设定值时，将电磁三通阀6开至膨胀机3，由于热媒的温度和/或压力一定，膨胀机3的转速也能控制在一定的范围内，便于后续更精确的调节。步骤E、启动膨胀机3的润滑油泵11，润滑油影响膨胀机3的运行性能和寿命，需要确保润滑油供给及时、适量，缺少润滑油会导致膨胀机3轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ORC驱动反渗透海水淡化系统的启停及控制方法，包括启动方法、控制方法和停止方法，其特征在于：所述控制方法包括，通过电磁三通阀（6）控制加热后的热媒进入冷凝器（2）或者进入膨胀机（3），以控制膨胀机（3）的转速在设定范围；通过调节循环泵（4）的转速，对膨胀机（3）的转速进行进一步调节；膨胀机（3）通过联轴器或者皮带直接连接高压泵（12）旋转；在反渗透膜（14）后的浓水管道上设置压力调节阀（13），以调节反渗透膜（14）的入口压力。

【技术特征摘要】
1.基于ORC驱动反渗透海水淡化系统的启停及控制方法，包括启动方法、控制方法和停止方法，其特征在于：所述控制方法包括，通过电磁三通阀（6）控制加热后的热媒进入冷凝器（2）或者进入膨胀机（3），以控制膨胀机（3）的转速在设定范围；通过调节循环泵（4）的转速，对膨胀机（3）的转速进行进一步调节；膨胀机（3）通过联轴器或者皮带直接连接高压泵（12）旋转；在反渗透膜（14）后的浓水管道上设置压力调节阀（13），以调节反渗透膜（14）的入口压力。2.根据权利要求1所述的基于ORC驱动反渗透海水淡化系统的启停及控制方法，其特征在于：所述启动方法按顺次包括以下步骤：步骤A、将电磁三通阀（6）开至冷凝器（2），启动蒸发器（1）；步骤B、当蒸发器（1）达到能够加热热媒的条件时，启动循环泵（4）；步骤C、开启海水过滤器（15），将过滤后的海水充满高压泵（12），并将压力调节阀（13）调至开位；步骤D、当热媒温度和/或压力达到设定值时，将电磁三通阀（6）开至膨胀机（3）；步骤E、启动膨胀机（3）的润滑油泵；步骤F、调节循环泵（4）的转速，从而控制膨胀机（3）和高压泵（12）的转速；步骤G、调节压力调节阀（13），从而控制反渗透膜（14）的入口压力。3.根据权利要求1或2所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢学旺，刘秀龙，李智，李静宜，赵晓利，
申请(专利权)人：河北省电力勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：河北;13