[RU]

Система (10А( для опреснения морской воды включает в себя теплообменный узел для нагревания подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды, использующий по меньшей мере одно или больше из отработавшей охлаждающей воды, топочного газа и пара, произведенных газовым двигателем, и нагревающую среду, использованную в системе теплового насоса, и систему на основе мембраны обратного осмоса, размещенную по потоку ниже теплообменного узла, для разделения подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды на фильтрат и концентрат. Система для опреснения морской воды согласно изобретению может производить фильтрат экономически эффективными и устойчивыми путями даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды, осуществляя эффективный нагрев и управление морской водой.

(57) Реферат / Формула:

Система (10А( для опреснения морской воды включает в себя теплообменный узел для нагревания подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды, использующий по меньшей мере одно или больше из отработавшей охлаждающей воды, топочного газа и пара, произведенных газовым двигателем, и нагревающую среду, использованную в системе теплового насоса, и систему на основе мембраны обратного осмоса, размещенную по потоку ниже теплообменного узла, для разделения подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды на фильтрат и концентрат. Система для опреснения морской воды согласно изобретению может производить фильтрат экономически эффективными и устойчивыми путями даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды, осуществляя эффективный нагрев и управление морской водой.

---

1411261
СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ
Настоящее изобретение относится к системе для опреснения морской воды. Уровень техники
Обычно, в качестве одного из технических методов для получения пресной воды из морской воды, используется технология опреснения морской воды (в дальнейшем называется системой мембраны обратного осмоса), в которой находящаяся под давлением морская вода подается на RO мембраны (мембраны обратного осмоса) для удаления растворенных солей из морской воды.
Для повышения скорости восстановления мембран обратного осмоса были предложены системы нагрева подаваемой на мембраны обратного осмоса морской воды (например, смотри. 1 и 2 патентной литературы).
Согласно 1 патентной литературы, в качестве системы для нагревания подаваемой на мембраны обратного осмоса морской воды предложена система парового нагрева или теплообменная система, объединенная с работающим на нефти или угле бойлером.
Кроме того, согласно 2 патентной литературы, предложенная система для опреснения включает в себя теплообменник, в котором подаваемая на мембранные фильтры морская вода и отклоненная от мембранных фильтров морская вода протекают, чтобы нагревать подаваемую морскую воду.
В другом случае, в производящей ультрачистую воду системе, применена система теплового насоса между резервуаром для неочищенной воды и производящей ультрачистую воду системой, чтобы нагревать подаваемую воду путем использования отходящего тепла отработанной воды (например, JP 11-267643, JP 2005-1443013, JP 634808).
Техническая проблема
В последние годы для некоторых проектов требовалась система для опреснения морской воды даже в условиях при низкой температура воде в определенный период года (например, ниже 5 °С). Когда предусматривается опреснять морскую воду с более низким, чем определенный, температурным уровнем (например, 5 °С), обычно используют тепловые системы для опреснения (например, технологию многоэтапного мгновенного испарения, технологию многократного испарения и технологию испарения со сжатием пара).
Как правило, в системе для опреснения морской воды на основе мембраны обратного осмоса, обычно размещены по потоку выше системы на основе мембраны обратного осмоса системы для предварительной обработки. Поскольку работа системы для предварительной обработки сильно зависит от температуры подаваемой морской воды, температура подаваемой к системе для предварительной обработки морской воды предпочтительно должна быть выше определенного температурного уровня (например, 5°С).
Как итог, когда к системе для предварительной обработки подается морская вода с низкой температурой, работа системы для предварительной обработки в значительной степени нарушается. Это дает основание полагать, что температура, подаваемой к системе для предварительной обработки морской воды предпочтительно должна быть доведена выше, чем до определенного уровня (например, 5°С).
Когда морская вода с низкой температурой подается к системе на основе мембраны обратного осмоса, мембрана обратного осмоса физически отвердевает или замерзает, следствием чего является значительное нарушение работы или полное повреждение системы на основе мембраны обратного осмоса. Когда мембраны обратного осмоса становятся физически отвердевшими или замерзшими, они должны быть заменены новыми мембранами, так восстановить проницаемость мембран трудно.
Кроме того, когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды уменьшается, проницаемость мембран обратного осмоса снижается. Чтобы обеспечить требующуюся проницаемость, давление подачи морской воды к системе на основе мембраны обратного осмоса должно быть увеличено. Однако, эксплуатация мембран обратного осмоса в условиях высокого давления способствует физическому уплотнению мембран обратного осмоса. В частности, мембраны обратного осмоса с необратимым физическим уплотнением должны быть заменены новыми, поскольку проницаемость мембран восстановить трудно.
Как итог, когда морская вода с низкой температурой подается к системе на основе мембраны обратного осмоса без нагревания, работа системы на основе мембраны обратного осмоса в значительной степени нарушается. Это дает основание полагать, что температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды должна быть повышена выше, чем до определенного уровня (например, 5°С).
Некоторые технические подходы предложены для нагревания морской воды, чтобы решить упомянутые выше проблемы. Метод нагревания, раскрытый в JP 11-267643, требует потребления большого количества топлива и большого объема хранилищ для топлива, поскольку в качестве источников тепла используется пар, выработанный
бойлерами, работающими на нефти или работающими на угле. Кроме этого, этот метод является малоэффективным с точки зрения затрат и редко доступным, поскольку бойлеры работают только тогда, когда температура морской воды находится ниже определенного уровня (например, 5°С).
Согласно методу нагревания, описанному в 2 JP 2005-1443013, в качестве источников тепла используется часть фильтрата. В тех случаях, когда температура подаваемой воды низкая и требуется, соответственно, большое количество тепла, этим методом трудно предоставить достаточное количество тепла для нагрева подаваемой воды путем использования только лишь фильтрата.
Метод нагрева, раскрытый в JP 63-4808, рассчитан на неочищенную воду с температурой от 5 до 20°С. В тех случаях, когда неочищенная вода имеет низкую температуру (например, 5°С), этот метод не очень подходит с экономической и эксплуатационной точек зрения, поскольку требуются большая производительность теплового насоса и большое потребление электрической энергии.
Как констатировано выше, эти подходы, раскрытые в указанных источниках информации, являются технически сложными, чтобы экономически эффективно и стабильно производить пресную воду (фильтрат), для опреснения имеющей низкую температуру морской воды с использованием обратного осмоса.
Следовательно, должны быть разработаны и коммерциализированы усовершенствованные системы на основе мембраны обратного осмоса, чтобы производить пресную воду экономически эффективными и стабильно, которые могут применяться в морских условиях с низкой температурой морской воды (например, ниже 5°С) при эффективных технологиях нагрева морской воды и управления температурой.
Настоящее изобретение учитывает изложенные выше технические проблемы. Целью настоящего изобретения является, предоставить систему для опреснения морской воды для экономически эффективного и устойчивого производства пресной воды при эффективном нагреве и управлении морской водой.
Решение проблемы
Чтобы решить вышеупомянутые проблемы, согласно первому аспекту настоящего изобретения система для опреснения морской воды включает в себя: теплообменный узел для нагрева подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды, используя, по меньшей мере, одно или больше из отработавшей охлаждающей воды, топочного газа и пара, произведенных газовым двигателем, и нагревающую среду, используемую для системы теплового насоса; и систему на основе мембраны обратного
осмоса, которая расположена по потоку ниже теплообменного узла и разделяет подаваемую к системе на основе мембраны обратного осмоса морскую воду на фильтрат и концентрат.
Согласно второму аспекту, в системе для опреснения морской воды по первому аспекту, теплообменный узел включает в себя первый теплообменник для осуществления теплообмена между подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой, подаваемой через первый ответвленный трубопровод для морской воды, ответвленный от подающего трубопровода для морской воды для системы на основе мембраны обратного осмоса, и отработавшей охлаждающей водой, произведенной газовым двигателем, и третий теплообменник для осуществления теплообмена между второй нагревающей средой, обменявшейся теплом с охлаждающей средой, циркулирующей в системе теплового насоса, и подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой. Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода, поданная через второй ответвленный трубопровод морской воды, ответвленный от подающего трубопровода морской воды, непосредственно нагревается во втором ответвленном трубопроводе морской воды с использованием топочного газа и пара как источников тепла, или нагревается опосредованно с использованием первой нагревающей среды, обменявшейся теплом с топочным газом и паром. Первый отводящий трубопровод для концентрата для подачи концентрата в пятый теплообменник, осуществляющий обмен теплом между третьей нагревающей средой, обменявшейся теплом с охлаждающей средой, циркулирующей в системе теплового насоса, и концентратом, и сбрасывающий затем концентрат в море.
Согласно третьему аспекту, в системе для опреснения морской воды по первому аспекту, теплообменный узел включает в себя первый теплообменник для осуществления теплообмена между подаваемой в систему на основе мембраны обратного осмоса морской водой, подаваемой через первый ответвленный трубопровод для морской воды, ответвленный от подающего трубопровода для морской воды, для подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды и отработавшей охлаждающей водой, произведенной газовым двигателем, и третий теплообменник для осуществления теплообмена между второй нагревающей средой, обменявшейся теплом с охлаждающейся средой, циркулирующей в системе теплового насоса, и подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой. Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода, поданная через второй ответвленный трубопровод морской воды, ответвленный от подающего трубопровода для морской воды, нагревается непосредственно во втором ответвленном трубопроводе для морской воды с
использованием топочного газа и пара как источников тепла или нагревается опосредованно с использованием первой нагревающей среды, обменявшейся теплом с топочным газом и паром. Система, кроме того, включает в себя: подающий трубопровод для морской воды для подачи подаваемой морской воды к пятому теплообменнику; заборный трубопровод для морской воды для забора подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды из потока выше теплообменного узла и подачи забранной подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды в поток ниже теплообменного узла; и шестой теплообменник для осуществления теплообмена между подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой, забранной в заборный трубопровод для морской воды, и концентратом во втором отводящем трубопроводе для концентрата для сливания концентрата из системы на основе мембраны обратного осмоса в море.
Согласно четвертому аспекту, в системе для опреснения морской воды по третьему аспекту, соединены второй трубопровод для сливания концентрата и подающий морскую воду к теплообменному узлу трубопровод.
Согласно пятому аспекту, система для опреснения морской воды согласно любому от первого до четвертого аспектов, кроме того, включает в себя: систему для предварительной обработки для удаления взвешенных веществ, находящихся в подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воде, систему для предварительной обработки, расположенную по потоку выше или по потоку ниже теплообменного узла; переключающие клапаны для переключения подаваемого потока морской воды подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды и контроллеры температуры для измерения температуры подаваемой системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды, чтобы управлять переключающими клапанами, переключающие клапаны и контроллеры температуры, размещенные в одной, или обеих, секции между теплообменным узлом и системой для предварительной обработки и секции по потоку ниже системы для предварительной обработки и теплообменного узла, но по потоку выше системы на основе мембраны обратного осмоса. С учетом температуры подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды, контроллеры температуры управляют переключающими клапанами, чтобы переключать поток подаваемой морской воды к системе на основе мембраны обратного осмоса.
Согласно шестому аспекту, система для опреснения морской воды по любому от первого до четвертого аспектов, кроме того, включает в себя переключающие клапаны для переключения потока концентрата и контроллеры температуры для измерения
температуры концентрата, чтобы управлять этими переключающими клапанами. С учетом температуры концентрата, контроллеры температуры управляет переключающими клапанами, чтобы переключать поток концентрата.
Согласно седьмому аспекту, система для опреснения воды согласно любому от первого до четвертого аспектов, кроме того, включает в себя очищающий узел для очистки мембран обратного осмоса в системе на основе мембраны обратного осмоса. Очищающий узел размещен по потоку ниже системы на основе мембраны обратного осмоса. Очищающий узел включает в себя резервуар для фильтрата для хранения фильтрата, очищающие насосы для подачи фильтрата в резервуаре для фильтрата на мембраны обратного осмоса системы на основе мембраны обратного осмоса, нагревающий узел для нагревания фильтрата в резервуаре для фильтрата и контроллер температуры для измерения температуры фильтрата в резервуаре для фильтрата, чтобы управлять нагревающим узлом, и с учетом температуры фильтрата в резервуаре для фильтрата, контроллер температуры управляет нагревающим узлом, чтобы нагревать фильтрат, или управляет очищающими насосами, чтобы подавать фильтрат к системе на основе мембраны обратного осмоса.
Согласно восьмому аспекту, система для опреснения морской воды по любому от первого до четвертого аспектов, кроме того, включает в себя узел для впрыскивания коагулянта и/или флокулянта для подачи химикатов, чтобы вызывать коагуляцию взвешенных веществ, находящихся в подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воде, узел подачи коагулянта и/или флокулянта, расположенный, по потоку выше системы для предварительной обработки.
Согласно девятому аспекту, в системе для опреснения морской воды по любому от первого четвертого аспектов, теплообменный узел нагревает подаваемую к системе на основе мембраны обратного осмоса морскую воду, чтобы она имела температуру в пределах диапазона от 5°С до 30°С.
Технический результат изобретения
Система для опреснения морской воды согласно настоящему изобретению позволяет экономически эффективными и устойчивыми способами производить пресную воду (фильтрат) на основе эффективного нагрева и контролирования морской воды, даже в таких морских условиях как низкая температура морской воды.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является блок-схемой системы для опреснения морской воды по настоящему
изобретению согласно первому варианту осуществлению настоящего изобретения.
Фиг. 2 является блок-схемой системы теплового насоса согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 3 показывает пример альтернативной компоновки переключающих клапанов.
Фиг. 4 является блок-схемой системы для опреснения морской воды согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 является блок-схемой системы для опреснения морской воды согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6 является блок-схемой системы для опреснения морской воды согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 7 является блок-схемой другой системы для опреснения морской воды согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 8 является блок-схемой другой системы для опреснения морской воды согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 является блок-схемой системы для опреснения морской воды согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 10 является блок-схемой другой системы для опреснения морской воды согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 11 является блок-схемой другой системы для опреснения морской воды согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 12 является блок-схемой другой системы для опреснения морской воды согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 13 является блок-схемой другой системы для опреснения морской воды согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 14 является блок-схемой другой системы для опреснения морской воды согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Первое осуществление
Система для опреснения морской воды
Фиг. 1 является блок-схемой системы для опреснения морской воды согласно первому варианту осуществления. Как показано на фиг. 1, система 10А для опреснения морской воды включает в себя теплообменный узел 11, систему 12 для предварительной обработки, систему 13 на основе мембраны обратного осмоса и первый отводящий трубопровод LI 1А для концентрата.
Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15
подается из моря 16 к теплообменному узлу 11, проходя через подающий трубопровод L12 для морской воды, насосом 17. Для регулирования интенсивности потока подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15, в подающем морскую воду трубопроводе L12 размещен регулирующий клапан VII. Теплообменный узел
Теплообменный узел 11 размещен по потоку выше системы 12 для предварительной обработки и нагревает подаваемую к системе на основе мембраны обратного осмоса морскую воду 15, используя одно или больше из отработавшей охлаждающей воды 21, топочного газа 22 и пара 23, произведенных газовым двигателем 20, и вторую нагревающую среду 35, использованную в системе теплового насоса 24.
Теплообменный узел 11 включает в себя первый теплообменник 31, второй теплообменник 32, третий теплообменник 33, четвертый теплообменник 36 и бойлер 27, работающий на топочном газе.
Первый теплообменник 31 осуществляет теплообмен между подаваемой к системе на основе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15А, поданной через первый ответвленный трубопровод L13-1 для морской воды, ответвленный от подающего трубопровода L12 для морской воды, для подачи подаваемой к системе на основе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, и отработавшей охлаждающей водой 21, произведенной газовым двигателем 20.
Второй теплообменник 32 осуществляет теплообмен между подаваемой к системе на основе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15В, поданной через второй ответвленный трубопровод L13-2, ответвленный от подающего трубопровода L12 для морской воды, и первой нагревающей средой 34, которая нагревается путем обмена теплом с топочным газом 22 и паром 23, произведенными газовым двигателем 20.
Третий теплообменник 33 осуществляет теплообмен между второй нагревающей средой 35, которая обменялась теплом с охлаждающей средой 47, циркулирующей в системе теплового насоса 24, и подаваемой к системе на основе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15С, поданной через третий ответвленный трубопровод L13-3 для морской воды, ответвленный от второго ответвленного трубопровода L13-2 для морской воды.
Четвертый теплообменник 36 осуществляет теплообмен между паром 23, произведенным газовым двигателем 20, и первой нагревающей средой 34. 27 осуществляет теплообмен между топочным газом 22, произведенным газовым двигателем 20, и первой нагревающей средой 34.
Газовый двигатель
Газовый двигатель 20 вырабатывает электрическую энергию генератором 26, используя тепловую энергию, произведенную путем сжигания топливного газа. Электрическая энергия, полученная при выработке энергии, подается для работы каждого из компонентов в системе 10А для опреснения морской воды. Топливный газ является горючим газом, включающим углеводород или тому подобное. Топочный газ 22, произведенный газовым двигателем 20, подается к бойлеру 27, работающему на топочном газе. Пар 23, произведенный газовым двигателем 20, подается к четвертому теплообменнику 36. Охлаждающая вода для охлаждения вала газового двигателя 20, сливается как отработавшая охлаждающая вода 21 в трубопровод L15 для дренажной циркуляции и обменивается теплом с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15А в первом теплообменнике 31. Следует обратить внимание на то, что данное осуществление включает в себя лишь один газовый двигатель 20, тем не менее, оно не ограничено данной компоновкой и, при необходимости, может быть скомпоновано с включением большого числа газовых двигателей. Кроме того, в данном осуществлении, газовый двигатель 20 размещен в качестве примера, однако, оно не ограничено газовым двигателем 20. Могут быть использованы любые другие системы, вырабатывающие энергию и тепло (например, отработавшая охлаждающая вода, пар, топочный газ). Например, могут быть использованы другие двигатели внутреннего сгорания, включая газовую турбину или тому подобное.
Пар 23, произведенный газовым двигателем 20, обменивается теплом с первой нагревающей средой 34, циркулирующей по трубопроводу L16-1 для циркуляции нагревающей среды, в четвертом теплообменнике 36. Первая нагревающая среда 34 циркулирует через бойлер 27, работающий на топочном газе, второй теплообменник 32 и четвертый теплообменник 36, по трубопроводу L16-1 для циркуляции нагревающей среды.
Топочный газ 22, произведенный газовым двигателем 20, обменивается теплом с первой нагревающей средой 34 в бойлере 27, работающем на топочном газе. Первая нагревающая среда 34, которая обменялась теплом в четвертом теплообменнике 36, обменивается теплом с топочным газом 22 в бойлере 27, работающем на топочном газе, и затем подается ко второму теплообменнику 32.
Первый ответвленный трубопровод L13-1 для морской воды и второй ответвленный трубопровод L13-2 для морской воды размещены, чтобы ответвляться от подающего трубопровода L12 для морской воды. Третий ответвленный трубопровод L13-3 для морской воды размещен, чтобы ответвляться от второго ответвленного
трубопровода LI3-2 для морской воды. От первого до третьего, ответвленные трубопроводы L13-1 - L13-3 для морской воды соединены с подающим трубопроводом L14-1 для нагретой морской воды.
Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15, поданная к теплообменному узлу 11 через подающий трубопровод L12 для морской воды, то есть, подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15А подается к первому теплообменнику 31 через первый ответвленный трубопровод L13-1 для морской воды, а подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15В подается ко второму теплообменнику 32 через второй ответвленный трубопровод L13-2 для морской воды. Часть подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15В, то есть, подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15С подается к третьему теплообменнику 33 через третий ответвленный трубопровод L13-3 для морской воды. Регулирующие клапаны V12 - VI4 размещены на ответвленных, от первого до третьего, трубопроводах L13-1 -L13-3, чтобы регулировать интенсивность потока подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15А, подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15В и подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15С, поданной к каждому из трубопроводов.
Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15А, поданная к первому теплообменнику 31 через первый ответвленный трубопровод L13-1 для морской воды нагревается, в первом теплообменнике 31, путем обмена теплом с отработавшей охлаждающей водой 21, произведенной газовым двигателем 20.
Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15В, поданная ко второму теплообменнику 32 через второй ответвленный трубопровод L13-2 для морской воды нагревается, во втором теплообменнике 32, путем обмена теплом с первой нагревающей средой 34, циркулирующей в трубопроводе L16-1 для нагревающей среды.
Таким образом, первая нагревающая среда 34 нагревается в бойлере 27, работающем на топочном газе, и четвертом теплообменнике 36, обмениваясь теплом с топочным газом 22 и паром 23, а затем подается ко второму теплообменнику 32, чтобы нагревать подаваемую к системе на основе мембраны обратного осмоса морскую воду 15В, которая подается ко второму теплообменнику 32 через второй ответвленный трубопровод L13-2 для морской воды, обмениваясь теплом с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15В.
Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15А
нагревается в первом теплообменнике 31, затем направляется к подающим трубопроводам L14-1 и L14-2 для нагретой морской воды через первый ответвленный трубопровод L13-1 для морской воды в качестве нагретой морской воды 38А, а затем направляется к системе 12 для предварительной обработки. Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15В нагревается во втором теплообменнике 32, затем подается к подающим трубопроводам L14-1 и L14-2 для нагретой морской воды через второй ответвленный трубопровод L13-2 в качестве нагретой морской воды 38В, а затем подается к системе 12 для предварительной обработки. Система теплового насоса
Система теплового насоса 24 нагревает вторую нагревающую среду 35 путем использования третьей нагревающей среды 41. Компоновка системы 24 теплового насоса показана на фиг. 2. Как показано на фиг. 2, система 24 теплового насоса включает в себя испаритель 42, компрессор 43, конденсационный аппарат 44 и расширительный клапан 45, соединенные посредством системы труб 46. Следует обратить внимание на то, что осуществление включает лишь одну систему 24 теплового насоса. Однако оно не ограничено этой компоновкой, и, при необходимости, может быть размещено большое число систем тепловых насосов.
Испаритель 42 испаряет охлаждающую среду 47 путем использования третьей нагревающей среды 41. Третья нагревающая среда 41 циркулирует в испарителе 42 и пятом теплообменнике 48 через трубопровод L16-2 для циркуляции нагревающей среды. Третья нагревающая среда 41 циркулирует под воздействием насоса.
Компрессор 43 сжимает охлаждающую среду и подает охлаждающую среду к конденсационному аппарату 44. Могут применяться поршневой тип, центробежный тип или тому подобные типы компрессора 43. Могут применяться механизм управления включением-выключением, механизм управления числом операций, механизм управления RPM скоростью вращения (оборотов в минуту) или тому подобные механизмы управления производительностью компрессора 43. Следует обратить внимание на то, что, что осуществление включает в себя лишь один компрессор 43. Тем не менее, оно не ограничено данной компоновкой, и, при необходимости, может быть размещено большое число компрессоров.
Конденсационный аппарат 44 конденсирует охлаждающую среду 47 посредством использования второй нагревающей среды 35. Вторая нагревающая среда 35 циркулирует в конденсационном аппарате 44 и третьем теплообменнике 33 по трубопроводу L16-3 для циркуляции нагревающей среды. Вторая нагревающая среда 35 циркулирует под воздействием насоса.
Расширительный клапан 45 регулирует интенсивность потока и давление охлаждающей среды 47, циркулирующей в испарителе 42 и конденсационном аппарате 44.
В системе теплового насоса 24, во-первых, охлаждающая среда 47 сжимается компрессором 43 и затем подается к конденсационному аппарату 44 под высоким давлением. Затем, охлаждающая среда 47 обменивается теплом со второй нагревающей средой 35 в конденсационном аппарате 44, высвобождая при конденсации тепло. Таким образом, вторая нагревающая среда 35 нагревается. Затем охлаждающая среда 47 подается к испарителю 42 через расширительный клапан 45, чтобы обмениваться теплом с третьей нагревающей средой 41 в испарителе 42. При этом охлаждающая среда 47 испаряется и абсорбирует тепло из третьей нагревающей среды 41. Затем, охлаждающая среда 47 подается к компрессору 43 и циркулирует, непрерывно нагревая при этом вторую нагревающую среду 35.
Концентрат 62, отделенный системой 13 на основе мембраны обратного осмоса, подается к пятому теплообменнику 48 через первый отводящий трубопровод L11A для концентрата. Третья нагревающая среда 41 обменивается теплом с концентратом 62 в пятом теплообменнике 48, а затем обменивается теплом с охлаждающей средой 47 в испарителе 42 в системе теплового насоса 24. Вторая нагревающая среда 35, нагретая в конденсационном аппарате 44 в системе 24 теплового насоса, обменивается теплом с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15С, поданной к третьему теплообменнику 33.
Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15С подается к третьему теплообменнику 33 через третий ответвленный трубопровод L13-3 для морской воды, чтобы обмениваться теплом со второй нагревающей средой 35 в третьем теплообменнике 33.
После нагрева в третьем теплообменнике 33 подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15С подается к подающим трубопроводам L14-1 и L14-2 для нагретой морской воды через третий ответвленный трубопровод L13-3 для морской воды в качестве нагретой морской воды 38С и затем подается к системе 12 для предварительной обработки.
Нагретая морская вода от 38А до 38С при определенном температурном уровне, (например, 5°С) подается к системе 12 для предварительной обработки в качестве нагретой воды 38D через подающие трубопроводы L14-1 и L14-2 для нагретой морской воды.
Таким образом, в теплообменном узле 11, подаваемая к системе на основе
мембраны обратного осмоса морская вода 15А и 15В нагревается в первом теплообменнике 31 и втором теплообменнике 32 с использованием отработавшей охлаждающей воды 21, топочного газа 22 и пара 23, произведенных газовым двигателем 20, и, также, подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15С нагревается третьим теплообменником 33 и пятым теплообменником 48. Как итог, даже когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 ниже, чем определенный температурный уровень, (например, 5 °С), подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 может быть подана к системе 12 для предварительной обработки и системе 13 на основе мембраны обратного осмоса после предварительного нагрева до необходимого для работы системы 12 для предварительной обработки и системы 13 на основе мембраны обратного осмоса температурного уровня.
Когда установлена высокая рабочая температура, давление подачи морской воды к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса будет снижено, но потребление энергии на нагрев возрастет. Когда установлена низкая рабочая температура, потребление энергии будет снижено, но давление подачи морской воды к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса возрастет. Как описано выше, достигнута компромиссная зависимость между потреблением энергии для нагрева и давлением подачи морской воды в системе 13 на основе мембраны обратного осмоса. Это дает основание полагать, что рабочая температура может быть оптимизирована.
Рабочая температура предпочтительно находится в диапазоне от 5°С до 30°С, более предпочтительно от 5°С до 15°С и еще более предпочтительно от 5°С до 10°С. Наиболее предпочтительная величина рабочей температуры 5°С. Рабочая температура определяется для конкретного проекта, так как диапазон рабочей температуры зависит от экологических условий, в которых устанавливаются система 12 для предварительной обработки и система 13 на основе мембраны обратного осмоса.
Теплообменный узел 11 может повышать температуру (Ti) подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15, подаваемой к подающему трубопроводу L12 для морской воды до температуры (Тг) нагретой морской воды 38D. Температура Тг должна быть равна минимальной температуре, которая не ухудшает работу системы 12 для предварительной обработки и системы 13 на основе мембраны обратного осмоса. Температура Тг находится предпочтительно в диапазоне от 5°С до 30°С, более предпочтительно от 5°С до 15°С и еще более предпочтительно от 5°С до 10°С. Наиболее предпочтительная величина температуры Тг составляет около 5°С. Когда Ti ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), теплообменный узел 11
нагревает подаваемую к системе на основе мембраны обратного осмоса морскую воду 15 до Тг, определенного температурного уровня (например, 5°С). Следует обратить внимание на то, что указанный температурный диапазон определяется с учетом конкретного проекта, так как температурный диапазон, который не приводит к нарушению работы системы 12 для предварительной обработки и системы на основе системы 13 на основе мембраны обратного осмоса зависит от экологических условий, в которых установлены система 12 для предварительной обработки и система 13 на основе мембраны обратного осмоса.
В данном осуществлении теплообменный узел 11 интегрирован как с газовым двигателем 20, так и системой теплового насоса 24 в качестве источников для нагрева. Тем не менее, осуществление не ограничено данной компоновкой, и теплообменный узел 11 может использовать или газовый двигатель 20, или систему 24 теплового насоса в качестве источников нагрева.
Впрыскивающий коагулянт и/или флокулянт узел 52 для подачи коагулянта и/или флокулянта 51 в нагретую морскую воду 38D размещен в подающем трубопроводе L14-1 для нагретой морской воды по потоку выше системы 12 для предварительной обработки. Путем впрыскивания коагулянта и/или флокулянта 51 в нагретую морскую воду 38D впрыскивающим коагулянт и/или флокулянт узлом 52, усиливается коагуляция взвешенных веществ, находящихся в нагретой морской воде 38D (подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15).
Таким образом, в системе 12 для предварительной обработки может быть удалено находящееся в нагретой морской воде 38 D взвешенное вещество.
В качестве коагулянта и/или флокулянта 51 могут быть использованы, как правило, известные коагулянты и флокулянты, например, неорганические коагулянты на основе железа, такие как хлорид трехвалентного железа (FeCb) и сульфат трехвалентного железа (Fe2(S04)3), неорганические коагулянты на основе алюминия, такие как сульфат алюминия (А12(804)з) и полихлорированный алюминий (РАС), полиэлектролитные флокулянты, такие как флокулянты на основе полиакриламида или тому подобные. В качестве добавки к коагулянту, например, может быть использованы, например, активированный диоксид кремния или альгинат натрия.
В данном осуществлении, размещен впрыскивающий коагулянт и/или флокулянт узел 52. Тем не менее, оно не ограничено данной компоновкой, и впрыскивающий коагулянт и/или флокулянт узел 52 может быть не размещен.
Система для предварительной обработки
Из системы 12 для предварительной обработки нагретая морская вода 38D
(подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15) подается к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса через подающий трубопровод L14-3 для нагретой морской воды. Взвешенные вещества, находящиеся в нагретой морской воде 38D, удаляются в системе 12 для предварительной обработки. Типом системы 12 для предварительной обработки может быть, например, технология коагуляционного осаждения, технология песчаной фильтрации, технология мембранной фильтрации и технология флотации растворенным воздухом. В системе 12 для предварительной обработки может быть применена одна из этих технологий или комбинация из этих технологий.
После удаления взвешенных веществ из нагретой морской воды 38D в системе 12 для предварительной обработки, к нагретой морской воде 38D подкачивающим насосом 49 прилагается давление, и она подается к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса через подающий трубопровод L14-3 для нагретой морской воды.
Система на основе мембраны обратного осмоса
В системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, нагретая морская вода 38D (подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15) разделяется на фильтрат (пресная вода) 61 и концентрат 62. Система 13 на основе мембраны обратного осмоса является опресняющей системой, в которой применяется технология на основе мембраны обратного осмоса, включающая мембраны 63 обратного осмоса. В системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, находящаяся под давлением нагретая морская вода 38D подается на мембрану 63 обратного осмоса, так что растворенные в нагретой морской воде 38D соли могут удаляться, и производится фильтрат 61.
Данное осуществление включает только лишь одну линию системы 13 на основе мембраны обратного осмоса. Тем не менее, оно не ограничено данной компоновкой, и, при необходимости, может быть размещено большое число линий. Кроме того, осуществление включает в себя лишь одну ступень системы 13 на основе мембраны обратного осмоса. Тем не менее, оно не ограничено данной компоновкой, и, при необходимости, может быть предусмотрено большое число ступеней.
Система 13 на основе мембраны обратного осмоса состоит, например, из модуля на основе мембраны обратного осмоса, элементы обратного осмоса которого заключены в резервуар высокого давления. Мембрана 63 обратного осмоса является разделительной мембраной, которая отклоняет растворенное вещество и позволяет проникать только лишь растворителю. К нагретой морской воде 38D прилагается давление подкачивающим насосом 49, чтобы она имела такое же давление, или выше, чем осмотическое давление, а
затем она подается к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, чтобы стать разделенной на фильтрат 61 и концентрат 62. Таким образом, производится фильтрат 61.
Типами мембраны обратного осмоса могут быть спирально намотанная мембрана или мембрана из полого волокна. Материалом мембраны обратного осмоса могут быть соединения на основе полиамида или соединения на основе целлюлозы.
Фильтрат 61 подается к внешним устройствам для потребителей воды через трубопровод L21 для фильтрата. Концентрат 62 сливается через первый отводящий трубопровод LI 1А для концентрата.
Первый отводящий трубопровод L11A для концентрата присоединен к пятому теплообменнику 48 для осуществления теплообмена между третьей нагревающей средой 41, которая обменялась теплом с охлаждающей средой 47, циркулирующей в системе теплового насоса 24, и концентратом 62. Через первый отводящий трубопровод L11A для концентрата, концентрат 62 подается к пятому теплообменнику 48 и затем сбрасывается в море 16. Концентрат 62 подается к пятому теплообменнику 48 через первый трубопровод L11A для сливания концентрата, чтобы обмениваться теплом с третьей нагревающей средой 41 в пятом теплообменнике 48, а затем сливается в море 16.
Таким образом, система 10А для опреснения морской воды согласно данному осуществлению нагревает подаваемую к системе на основе мембраны обратного осмоса морскую воду 15 в теплообменом узле 11, посредством использования тепловой энергии отработавшей охлаждающей воды, пара и топочного газа, произведенных газовым двигателем 20, в качестве внешних источников тепла для нагрева подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15. Когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 ниже, чем определенный уровень (например, 5°С), общее количество тепловой энергии, необходимое для нагрева подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15, может быть обеспечено совместной работой газового двигателя 20 и системы 24 теплового насоса. Кроме того, для приведения в действие системы 10А для опреснения морской воды может быть использована электрическая энергия, получаемая при выработке энергии газовым двигателем 20.
Система 10А для опреснения морской воды согласно данному осуществлению может экономически эффективно и устойчиво производить пресную воду (фильтрат) благодаря эффективному нагреву и управлению морской водой, как это описано ниже. (1) При применении описанного в 1 патентной литературы метода, согласно которому морская вода нагревается паром в бойлере, данный метод имеет мало технической гибкости для дизайна процесса. С другой стороны, система 1 OA для опреснения морской
воды согласно осуществлению реализует метод для нагрева подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 в теплообменном узле 11, путем использования тепловой энергии отработавшей охлаждающей воды, пара и топочного газа, произведенных посредством газового двигателя 20, и путем использования тепловой энергии имеющего невысокую температуру концентрата 62, извлеченной из системы теплового насоса 24. По этой причине, ряд других, чем система 10А для опреснения морской воды согласно данному осуществлению, дизайнов процесса применимо к методам нагрева подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15, согласно системам для опреснения морской воды осуществлений от второго до пятого, описанным ниже. Следовательно, данное осуществление может предоставить оптимальную систему для опреснения морской воды, соответствующую ограничивающим факторам места ее расположения, экологическим условиям или тому подобному, имеющего место быть там, где устанавливается система для опреснения морской воды.
(2) Согласно, описанному в 1 патентной литературы, методу для нагрева морской воды паром бойлера должны быть в наличии очень большие склады для топлива вследствие очень большого потребления ископаемых топлив. С другой стороны, система 1 OA для опреснения морской воды согласно данному осуществлению реализует метод для нагрева подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морская воды 15 в теплообменном узле 11, путем использования тепловой энергии отработавшей охлаждающей воды, пара и топочного газа, произведенных газовым двигателем 20, и путем использования тепловой энергии имеющего невысокую температуру концентрата воды 62, извлеченной из системы теплового насоса 24. По этой причине, система 10А для опреснения морской воды согласно данному осуществлению дает возможность уменьшить емкость складов для ископаемого топлива и сделать размещение этих складов более компактным. Следовательно, данное осуществление может предоставить систему для опреснения морской воды, менее чувствительную к ограничивающим факторам места ее расположения.
(3) В методе для нагрева морской воды паром бойлера, описанном в 1 патентной литературы, имеют место быть большие эксплуатационные расходы во время от средне-до долгосрочных эксплуатационных работ вследствие очень большого потребления ископаемых топлив. С другой стороны, система 10А для опреснения морской воды согласно данному осуществлению реализует метод нагрева подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 в теплообменном узле 11, с использованием тепловой энергии отработавшей охлаждающей воды, пара и топочного газа, произведенных газовым двигателем 20, и с использованием тепловой энергии
(2)
имеющего невысокую температуру концентрата 62, извлеченной из системы 24 теплового насоса. Следовательно, осуществление дает возможность уменьшить потребление ископаемого топлива, снизить эксплуатационные расходы и расходы на протяжении жизненного цикла, предоставляя при этом эффективную в отношении затрат систему для опреснения морской воды.
(4) Метод для нагрева морской воды паром бойлера, раскрытый в 1 патентной литературы, чувствителен к социальным и экономическим условиям вследствие очень большого потребления ископаемых топлив. С другой стороны, в системе 10А для опреснения морской воды 15 согласно данному осуществлению реализован метод для нагрева морской воды 15 для системы на основе мембраны обратного осмоса в теплообменном узле 11, с использованием тепловой энергии отработавшей охлаждающей воды, пара и топочного газа, произведенных газовым двигателем 20, и использованием тепловой энергии имеющей низкотемпературного концентрата 62, извлеченной из системы теплового насоса 24. Следовательно, данное осуществление дает возможность ослабить влияние таких социальных и экономических факторов и, при этом, предоставить устойчивую систему для опреснения морской воды в отношении колебания внешних факторов, включая социальные и экономические условия.
Как описано выше, система 10А для опреснения морской воды согласно данному осуществлению дает возможность производить фильтрат 61 экономически эффективными и устойчивыми путями, посредством эффективного нагрева и управления подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15. Система 10А для опреснения морской воды согласно данному осуществлению включает в себя теплообменный узел 11, систему 12 для предварительной обработки, систему 13 на основе мембраны обратного осмоса и первый отводящий трубопровод L11A для концентрата. Система 10А для опреснения морской воды согласно данному осуществлению включает в себя теплообменный узел 11, который осуществляет теплообмен подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15А и 15В в первом теплообменнике 31, втором теплообменнике 32, четвертом теплообменнике 36 и бойлере 27, работающем на топочном газе, с использованием отработавшей охлаждающей воды 21, топочного газа 22 и пара 23, произведенных газовым двигателем 20. Кроме того, концентрат 62, отделенный в системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, обменивается теплом с третьей нагревающей средой 41 в пятом теплообменнике 48, а подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15С обменивается теплом со второй нагревающей средой 35 в третьем теплообменнике 33 посредством системы 24 теплового насоса.
Таким путем, как итог, даже когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 может быть подана к системе 12 для предварительной обработки после предварительного нагрева выше определенного температурного уровня (например, выше 5°С). Следовательно, система 10А для опреснения морской воды согласно настоящему осуществлению, может осуществлять операцию предварительной обработки экономически эффективными и устойчивыми путями даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды, за счет эффективного нагрева и управления морской водой. Кроме того, даже когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 может быть нагрета выше определенного температурного уровня (например, 5°С) и затем подана к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса. Следовательно, система 1 OA для опреснения морской воды согласно данному осуществлению в состоянии производить фильтрат 61 экономически эффективными и устойчивыми путями, даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды, за счет эффективного нагрева и управления морской водой.
Управление потоками
Будет описано управление потоками нагретой морской воды 38D и концентрата 62. В подающем трубопроводе L14-1 для нагретой морской воды, расположенном между теплообменным узлом 11 и системой 12 для предварительной обработки, размещены переключающий клапан V21 для переключения потока нагретой морской воды 38D (подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15) и контроллер 66-1 температуры для измерения температуры нагретой морской воды 38D (подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15) для управления переключающим клапаном V21. В подающем трубопроводе L14-3 для нагретой морской воды, расположенном между системой 12 для предварительной обработки и системой 13 на основе мембраны обратного осмоса, размещен переключающий клапан V22 и контролер 66-2 температуры. Переключающие клапаны V21 и V22 обеспечивают автоматическое переключение потоков подающих трубопроводов L14-1 и L14-2 для нагретой морской воды посредством управления контроллерами 66-1 и 66-2 температуры. Следует обратить внимание на то, что может быть размещен или комплект из переключающего клапана V21 и контролера 66-1 температуры между теплообменным узлом 11 и системой 12 для предварительной
обработки, или из переключающий клапан V22 и контроллер 66-2 температуры между системой 12 для предварительной обработки и системой 13 на основе мембраны обратного осмоса.
Если температура нагретой морской воды 38D, измеренная контроллером 66-1, ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), переключающий клапан V21 автоматически подключает поток, так что нагретая морская вода 38D может удаляться из процесса через отводящий трубопровод L31-1 для морской воды. Если температура нагретой морской воды 38D, измеренная контроллером 66-1 выше, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), переключающий клапан V21 автоматически переключает поток, так что нагретая морская вода 38D может быть подана к системе 12 для предварительной обработки через подающий трубопровод L14-2 для нагретой морской воды.
То есть контроллер 66-1 температуры и переключающий клапан V21 в подающем трубопроводе L14-1 для нагретой морской воды могут переключать поток нагретой морской воды 38D так, чтобы он не подавался к системе 12 для предварительной обработки, если температура нагретой морской воды 38D, подаваемой к системе 12 для предварительной обработки, ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С). Вследствие этого, предотвращается ухудшение работы системы 12 для предварительной обработки. Поскольку нагретая морская вода 38D подается к системе 12 для предварительной обработки, если температура нагретой морской воды 38D, подаваемой к системе 12 для предварительной обработки, выше, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), предотвращается ухудшение работы системы 12 для предварительной обработки и расположенной ниже по потоку системы 13 на основе мембраны обратного осмоса. Как итог, переключение потока нагретой морской воды 38D с учетом температуры нагретой морской воды 38D контроллером 66-1 температуры делает возможной устойчивую работу системы 12 для предварительной обработки.
Если температура нагретой морской воды 38D, измеренная контроллером 66-2 температуры, ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), переключающий клапан V22 автоматически переключает поток, так что нагретая морская вода 38D могла удаляться из процесса через отводящий трубопровод L13-2 для морской воды. Если температура нагретой морской воды 38D, измеренная контроллером 66-2 температуры, выше, чем определенный контрольный уровень (например, 5°С), переключающий клапан V21 автоматически переключает поток, так что нагретая морская вода 38D может подаваться к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса через подающий трубопровод L14-3 для нагретой морской воды.
То есть, контроллер 66-2 температуры и переключающий клапан V22 в подающем трубопроводе L14-3 для нагретой морской воды, могут переключать поток нагретой морской воды 38D так, чтобы он не подавался к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, если температура нагретой морской воды 38D, подаваемой к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С). При этом предотвращается ухудшение работы системы 13 на основе мембраны обратного осмоса. Поскольку, нагретая морская вода 38D подается к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, если температура нагретой морской воды 38D, подаваемой к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, выше, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), предотвращается нарушение работы системы 13 на основе мембраны обратного осмоса. Как итог, переключение потока нагретой морской воды 38D с учетом температуры нагретой морской воды 38D контроллером 66-2 температуры делает возможной устойчивую работу системы 12 на основе мембраны обратного осмоса.
В первом отводящем трубопроводе L11A трубопроводе для концентрата и вторых отводящих трубопроводах Ы1ВиЫ1С для концентрата для сливания концентрата 62 из системы 13 на основе мембраны обратного осмоса, размещены переключающий клапан V23 для переключения потока концентрата 62 и контроллер 66-3 температуры для измерения температуры концентрата 62, чтобы управлять переключающим клапаном. Переключающий клапан V23 является автоматическим клапаном, переключающим поток концентрата 62, при управлении контроллером 66-3 температуры. Контроллер 66-3 температуры измеряет температуру концентрированной воды 62 и управляет переключающим клапаном V23, чтобы переключать поток концентрата 62 с учетом температуры концентрата 62.
Когда температура концентрата 62, измеренная контроллером 66-3 температуры, ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), переключающий клапан V23 автоматически переключает поток, так что концентрат 62 удаляется из процесса через отводящий трубопровод L31-3 для концентрата. Когда температура концентрата 62, измеренная контроллером 66-3 температуры, выше, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), переключающий клапан V21 автоматически переключает поток, чтобы концентрат 62 мог подаваться к пятому теплообменнику 48 через отводящий трубопровод L31-3A для концентрата.
То есть, контроллер 66-3 температуры и переключающий клапан V23 в первом отводящем трубопроводе LI 1А для концентрата могут переключать поток концентрата 62 так, чтобы он не подавался к пятому теплообменнику 48, когда температура концентрата
62 , подаваемого к пятому теплообменнику 48, ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С). При этом исключается ухудшение теплообменной работы пятого теплообменника 48. Когда температура концентрата 62, подаваемого к пятому теплообменнику 48, выше, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), концентрат 62 подается к пятому теплообменнику 48, так что может обеспечиваться достаточная теплообменная производительность пятого теплообменника 48. Как итог, переключение потока первого отводящего трубопровода L11A для концентрата с учетом температуры концентрата 62 контроллером 66-3 температуры делает возможной устойчивую работу пятого теплообменника 48.
Данное осуществление предусматривает трехходовые клапаны в качестве переключающих клапанов от V21 до V23. Тем не менее, оно не ограничено этой компоновкой. Пример альтернативных компоновок переключающего клапана показан на фиг. 3. Как показано на фиг. 3, вместо одного комплекта трехходового клапана могут быть размещены два комплекта двухходовых клапанов, управляемых и переключаемых контроллерами 66-1 - 66-3 температуры.
В данном осуществлении, описание сделано для системы 10А для опреснения морской воды, включающей контроллеры 66-1 - 66-3 температуры и переключающие клапаны V21 - V23. Тем не менее, оно не ограничено данной компоновкой. Могут быть размещены, по меньшей мере, один или больше комплектов контроллера 66-1 температуры и переключающего клапана V21, контроллера 66-2 температуры и переключающего клапана V22, а также контроллера 66-3 температуры и переключающего клапана V23. Кроме того, может быть не размещено никакого из контроллеров 66-1 - 66-3 температуры и управляющих клапанов V21 - V23.
Очистка мембраны обратного осмоса
Будет описана очистка мембран 63 обратного осмоса. Очищающий узел 70 для очистки мембран 63 обратного осмоса системы 13 на основе на мембраны обратного осмоса размещен в трубопроводе L21 для фильтрата, который по потоку находится ниже системы 13 на основе мембраны 63 обратного осмоса. Очищающий узел 70 включает в себя резервуар 71 для фильтрата, нагревающий узел 72, очищающий насос 73 и контроллер 66-4 температуры. Резервуар 71 для фильтрата накапливает фильтрат 61, произведенный системой 13 на основе мембраны 63 обратного осмоса. Нагревающий узел 72 нагревает фильтрат 61 в резервуаре 71 для фильтрата до определенного температурного уровня (например, 5°С или выше). Нагревающий узел 72 ограничен не в обязательном порядке и, например, могут быть применены нагреватели. Очищающий насос 73 подает фильтрат воду 61 в резервуаре 71 для фильтрата на мембраны 63
обратного осмоса системы 13 на основе мембраны обратного осмоса. Контроллер 66-4 температуры измеряет температуру фильтрата 61 в резервуаре 71 для фильтрата. С учетом измеренной температуры, контроллер 66-4 температуры управляет нагревающим узлом 72, чтобы нагревать фильтрат 61, или управляет очищающим насосом 73, чтобы подавать фильтрат 61 к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса в качестве очищающей воды 74.
Когда система 13 на основе мембраны обратного осмоса должна быть очищена, ответственным за очистку мембран 63 обратного осмоса является контроллер 66-4 температуры, то есть, за подачу части фильтрата 61 в резервуаре 71 для фильтрата в качестве очищающей воды 74 к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, через подающий трубопровод L41 для очищающей воды очищающим насосом 73.
В процессе очистки, температура очищающей воды 74 предпочтительно является определенньм температурным уровнем (например, 5°С или выше). То есть, контроллер 66-4 температуры измеряет температуру фильтрата 61 в резервуаре 71 для фильтрата, и когда температура выше, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), очищающий насос 73 начинает подавать часть фильтрата 61, в качестве очищающей воды 74, к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, чтобы очищать мембраны 63 обратного осмоса. Когда температура фильтрата 61 в резервуаре 71 для фильтрата ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), нагревающий узел 72 нагревает фильтрат 61 до определенного температурного уровня. Когда температура фильтрата 61 превышает определенный температурный уровень (например, 5°С), очищающий насос 73 начинает подавать часть фильтрата 61, в качестве очищающей воды 74, к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, чтобы очищать мембраны 63 обратного осмоса.
Мембраны 63 обратного осмоса системы 13 на основе мембраны обратного осмоса должны очищаться периодически (например, каждые три - шесть месяцев). Очищающий узел 70 в трубопроводе L21 для фильтрата может очищать мембраны 63 обратного осмоса системы 13 на основе мембраны обратного осмоса.
В данном осуществлении, определенным температурным уровнем является предпочтительно 5 С или выше, более предпочтительно 10°С или выше и еще более предпочтительно 15°С или выше. Следует обратить внимание на то, что рабочая температура определяется конкретно для каждого проекта, так как диапазон температуры определенного температурного уровня зависит от условий окружающей среды того места, где размещена система 13 на основе мембраны обратного осмоса.
Узел 76 для впрыскивания очищающего химиката для добавления очищающего
химиката 75 к очищающей воде 74 может быть размещен в подающем трубопроводе L41 для очищающей воды. Обычно в качестве очищающего химиката 75 могут быть использованы хорошо известные химикаты, такие как щавелевая кислота, лимонная кислота и каустическая сода.
Подающий очищающие химикаты узел 76 в подающем трубопроводе L41 для очищающей воды позволяет очистить мембраны 63 обратного осмоса как путем промывки фильтратом 61, так и путем химической очистки фильтратом 61 и очищающим химикатом 75.
То есть система 10А для опреснения морской воды согласно данному осуществлению позволяет очищать мембраны 63 обратного осмоса системы 13 на основе мембраны обратного осмоса как путем промывки фильтратом 61, так и путем химической очистки фильтратом 61 и очищающим химикатом 75.
Второе осуществление
Система для опреснения морской воды согласно второму осуществлению настоящего изобретения будет описана со ссылками на приложенные чертежи. Компоновка системы для опреснения морской воды согласно данному осуществлению аналогична компоновке системы для опреснения морской воды согласно первому осуществлению настоящего изобретения, показанной на фиг. 1. Следовательно, компоненты, такие же, как и компоненты системы для опреснения морской воды согласно первому осуществлению, сопровождены такими же легендами и символами, и описание данной системы не приводится.
Фиг. 4 является блок-схемой системы для опреснения морской воды согласно второму осуществлению настоящего изобретения. Как показано на фиг. 4, система 10В для опреснения морской воды имеет такую же компоновку, как и система 10А для опреснения морской воды согласно первому осуществлению настоящего изобретения, показанная на фиг. 1, за исключением того, что данная система 10В для опреснения морской воды включает в себя заборный трубопровод L51 для морской воды, шестой теплообменник 81 и подающий морскую воду к теплообменнику трубопровод L52 и что концентрат 62 подается не к пятому теплообменнику 48, а к шестому теплообменнику 81 через второй отводящий трубопровод LI 1В для концентрата.
Заборный трубопровод L51 для морской воды размещен для ответвления от подающего трубопровода L12 для морской воды. Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15D забирается по потоку выше теплообменного узла 11 и подается по потоку ниже теплообменного узла 11 через заборный трубопровод L51 для морской воды. Шестой теплообменник 81 осуществляет
теплообмен между подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15D, забранной через заборный трубопровод L51 для морской воды, и концентратом 62, удаленным из системы 13 на основе мембраны обратного осмоса во второй отводящий трубопровод L11B для концентрата. Мощность потока подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15, подаваемой к заборному трубопроводу L51 для морской воды контролируется регулировочным клапаном VI5.
Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15D, забранная из подающего трубопровода L12 для морской воды в заборный трубопровод L51 для морской воды, обменивается теплом с концентратом 62 в шестом теплообменнике 81 и затем подается в качестве нагретой морской воды 38Е, в подающий трубопровод L14-1 для нагретой морской воды, и смешивается с нагретой морской водой 38D. Нагретая морская вода 38D, смешанная с нагретой морской водой 38Е, подается к системе 12 для предварительной обработки в качестве нагретой морской воды 38F.
Кроме того, концентрат 62 обменивается теплом с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15D в шестом теплообменнике 81, а затем сливается в море 16.
Через подающий трубопровод L52 для морской воды к теплообменнику, подаваемая к теплообменнику морская вода 18, закачанная из моря 16 насосом 82, подается к пятому теплообменнику 48 для обмена теплом с третьей нагревающей средой 41. Подаваемая к теплообменнику 18 морская вода 18, поданная к подающему трубопроводу L52 для морской воды к теплообменнику обменивается теплом с третьей нагревающей средой 41 в пятом теплообменнике 48 и затем сливается в море 16.
Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15С подается к третьему теплообменнику 33 через третий ответвленный трубопровод L13-3 для морской воды для обмена теплом со второй нагревающей средой 35 в третьем теплообменнике 33, а значит нагревается.
В пятом теплообменнике 48, третья нагревающая среда 41 нагревается вследствие обмена теплом с подаваемой к теплообменнику морской водой 18. Третья нагревающая среда 41 обменивается теплом с охлаждающей средой 47 в испарителе 42 системы теплового насоса 24. Вторая нагревающая среда 35, нагретая в конденсационном аппарате 44 системы теплового насоса 24 подается к третьему теплообменнику 33 и обменивается теплом с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15С, которая подается к системе 12 для предварительной обработки. Нагретая морская вода 38 С, нагретая посредством обмена теплом в третьем теплообменнике 33 смешивается с другой нагретой морской водой 38А, 38В и 38Е. Смешанная нагретая морская вода
подается, как нагретая морская вода 38F к системе 12 для предварительной обработки через подающий трубопровод L14-1 для нагретой морской воды.
Таким образом, как итог, даже когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 имеет температуру ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 может быть подана к системе 12 для предварительной обработки после предварительного нагрева выше определенного температурного уровня (например, 5°С). Следовательно, система 10В для опреснения морской воды согласно данному осуществлению может осуществлять операцию предварительной обработки экономически эффективными и устойчивыми путями даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды, путем эффективного нагрева и управления морской водой. Кроме того, даже когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 может быть нагрета выше определенного температурного уровня (например, 5°С) и затем подана к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса. Следовательно, система 10В для опреснения морской воды согласно данному осуществлению может экономически эффективными и устойчивыми путями производить фильтрат 61 даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды, путем эффективного нагрева и управления морской водой.
Кроме того, система 10В опреснения морской воды согласно данному осуществлению реализует метод для нагрева подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 в теплообменном узле 11, путем использования тепловой энергии отработавшей охлаждающей воды, пара и топочного газа, произведенных газовым двигателем 20, и путем использования тепловой энергии имеющей низкую температуру подаваемой к теплообменнику морской воды 18, извлеченную из системы теплового насоса 24, то есть, потенциальной тепловой энергии всей морской воды. Следовательно, данное осуществление позволяет предоставить оптимальную систему опреснения морской воды, соответствующую ограничивающим факторам местоположения, экологическим условиям и тому подобному, характерному для места, где устанавливается система опреснения морской воды.
Третье осуществление
Система для опреснения морской воды согласно третьему осуществлению настоящего изобретения будет описана со ссылками на приложенные чертежи. Компоновка системы для опреснения морской воды согласно данному осуществлению
аналогична компоновке системы для опреснения морской воды согласно первому и второму осуществлениям настоящего изобретения, показанной на фигурах 1 и 4. Следовательно, компоненты, такие же, как и компоненты системы для опреснения морской воды согласно первому и второму осуществлениям, сопровождены теми же самыми ссылочными легендами и символами обозначениями, и описание этой системы не приводится.
Фиг. 5 является блок-схемой системы для опреснения морской воды согласно второму осуществлению настоящего изобретения. Как показано на фиг. 5, система ЮС для опреснения морской воды согласно данному осуществлению имеет такую же компоновку, как и система 10В для опреснения морской воды согласно второму осуществлению настоящего изобретения, показанная на фиг. 4, за исключением того, что второй отводящий трубопровод Ы 1С для концентрата присоединен к подающему морскую воду к теплообменнику трубопроводу L52.
Второй отводящий трубопровод Ы 1С для концентрата присоединен к подающему морскую воду к теплообменнику трубопроводу L52. Таким образом, через подающий морскую воду к теплообменнику трубопровод L52 смешанная вода 83, которая является смесью подаваемой к теплообменнику морской воды 18, закачиваемой из моря 16 насосом 82, и концентрата 62, подается к пятому теплообменнику 48 для обмена теплом с третьей нагревающей средой 41.
Смешанная вода 83 обменивается теплом с третьей нагревающей средой 41 в пятом теплообменнике 48, а затем сливается в море 16.
В пятом теплообменнике 48, третья нагревающая среда 41 нагревается, обмениваясь теплом со смешанной водой 83, которая является смесью концентрата 62 и подаваемой к теплообменнику морской воды 18. Третья нагревающая среда 41 обменивается теплом с охлаждающей средой 47 в испарителе 42 системы теплового насоса 24. Вторая нагревающая среда 35, нагретая в конденсационном аппарате 44 системы теплового насоса 24, подается к третьему теплообменнику 33 и обменивается теплом с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15С, которая подается к системе 12 для предварительной обработки. Нагретая морская вода 38С, нагретая посредством обмена теплом в третьем теплообменнике 33, смешивается с другой нагретой морской водой 38А, 38В и 38Е. Смешанная морская вода подается как нагретая вода 38F к системе 12 для предварительной обработки через подающий трубопровод L14-1 для нагретой морской воды.
Таким образом, как итог, даже когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 ниже определенного температурного
уровня (например, 5°С), подаваемая к системе 15 на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 может быть подана к системе 12 для предварительной обработки после предварительного нагрева выше определенного температурного уровня (например, 5°С). Следовательно, система ЮС для опреснения морской воды согласно данному осуществлению может осуществлять предварительную обработку экономически эффективными и устойчивыми путями даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды, путем эффективного нагрева и управления морской водой. Кроме того, даже когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская воды 15 может быть нагрета выше определенного температурного уровня (например, 5°С) и затем подана к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса. Следовательно, система ЮС для опреснения морской воды согласно данному осуществлению может производить фильтрат 61 экономически эффективными и устойчивыми путями даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды, путем эффективного нагрева и управления морской водой.
Четвертое осуществление
Система для опреснения морской воды согласно четвертому осуществлению настоящего изобретения будет описана со ссылками на приложенные чертежи. Компоновка системы для опреснения морской воды согласно данному осуществлению аналогична компоновке системы для опреснения морской воды согласно первому осуществлению настоящего изобретения, показанной на фиг. 1. Следовательно, компоненты, такие же, как и компоненты системы для опреснения морской воды согласно первому осуществлению, сопровождены теми же самыми легендами и символами, и описание системы не приводится.
Фиг. 6 является блок-схемой системы для опреснения морской воды согласно четвертому осуществлению настоящего изобретения. Как показано на фиг. 6, система 10D-1 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению имеет такую же компоновку, как и система 10А для опреснения морской воды согласно первому осуществлению настоящего изобретения, показанная на фиг. 1, за исключением того, что вместо осуществления опосредованного теплообмена топочного газа 22 и пара 23 с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15В во втором теплообменнике 32 через первую нагревающую среду 34, как показано на фиг. 1 системы 10А для опреснения морской воды первого осуществления, подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15В обменивается теплом
непосредственно, через четвертый теплообменник 36 и бойлер 27, работающий на топочном газе, без использования нагревающей среды.
Как показано на фиг. 6, четвертый теплообменник 36 осуществляет теплообмен между паром 23, произведенным газовым двигателем 20, и подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15В, а бойлер 27, работающий на топочном газе, осуществляет теплообмен между топочным газом 22, произведенным газовым двигателем 20, и подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15В. Второй ответвленный трубопровод L13-2 для морской воды расположен так, чтобы теплообмен мог осуществляться между топочным газом 22 и паром 23 в бойлере 27, работающем на топочном газе, и четвертом теплообменнике 36. Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15В подается к четвертому теплообменнику 36 через второй ответвленный трубопровод L13-2 для морской воды для обмена теплом с паром 23, произведенным газовым двигателем 20, и нагревается в четвертом теплообменнике 36. После нагрева путем обмена теплом в четвертом теплообменнике 36 подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15В подается к бойлеру 27, работающему на топочном газе, для обмена теплом с топочным газом 22 и нагревается еще более.
После нагрева путем обмена теплом в четвертом теплообменнике 36 и бойлере 27, работающем на топочном газе, подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15В как нагретая морская вода 38В смешивается с нагретой морской водой 38А и 38С и подается к подающему трубопроводу L14-1 для нагретой морской воды. Смешанная нагретая морская вода затем подается к системе 12 для предварительной обработки как нагретая морская вода 38D.
Таким образом, как итог, когда подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 имеет температуру ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 может быть подана к системе 12 для предварительной обработки после предварительного нагрева выше определенного температурного уровня (например, 5°С). Следовательно, система 10D-1 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению может осуществить операцию предварительной обработки экономически эффективными и устойчивыми путями, даже в таких морских условиях местности, как низкая температура морской воды, путем эффективного нагрева и управления морской водой. Кроме того, даже когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), подаваемая к системе на основе мембраны
обратного осмоса морская вода 15 может быть нагрета выше определенного температурного уровня (например, 5°С) и затем подана к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса. Следовательно, система 10D-1 согласно данному осуществлению позволяет производить фильтрат 61 экономически эффективными и устойчивыми путями даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды путем эффективного нагрева и управления морской водой.
В данном осуществлении описание сделано для компоновки, в которой вместо осуществления опосредованного теплообмена топочного газа 22 и пара 23 с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15В, как показано на фиг. 1 системы 10А для опреснения морской воды первого осуществления, топочный газ 22 и пар 23 обмениваются теплом непосредственно с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15В. Тем не менее, осуществление не ограничено этой компоновкой. Описанная выше компоновка может быть применена также к системе 10В для опреснения морской воды второго осуществления, показанной на фиг. 4, и системе ЮС для опреснения морской воды третьего осуществления, показанной на фиг. 5.
Фигуры 7 и 8 показывают альтернативные компоновки системы для опреснения морской воды согласно данному осуществлению. Как показано на фиг. 7, система 10D-2 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению скомпонована так, что, вместо осуществления опосредованного теплообмена топочного газа 22 и пара 23 с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15В во втором теплообменнике 32 через первую нагреваемую среду 34, как показано на фиг. 4 системы 10В для опреснения морской воды во втором осуществлении, подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15В обменивается теплом непосредственно через четвертый теплообменник 36 и бойлер 27, работающий на топочном газе, без использования нагревающей среды. Кроме того, как показано на фиг. 8, система 10D-3 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению скомпонована так, что, вместо осуществления опосредованного теплообмена топочного газа 22 и пара 23 с подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой 15В во втором теплообменнике 32 через первую нагревающую среду 34, как показано на фиг. 5 системы ЮС для опреснения морской воды в третьем осуществлении, подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15В обменивается теплом непосредственно через четвертый теплообменник 36 и бойлер 27, работающий на топочном газе, без использования нагревающей среды.
Таким образом, как итог, даже когда температура подаваемой к системе на основе
мембраны обратного осмоса морской воды 15 ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), подаваемая к системе 15 на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 может быть подана к системе 12 для предварительной обработки после предварительного нагрева выше определенного температурного уровня (например, 5°С). Следовательно, системы 10D-2 и 10D-3 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению могут осуществлять предварительную обработку экономически эффективными и устойчивыми путями даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды, за счет эффективного нагрева и управления морской водой. Кроме того, даже когда температура подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15 ниже, чем определенный температурный уровень (например, 5°С), подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 может быть нагрета выше определенного температурного уровня (например, 5°С) и затем подана к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса. Следовательно, системы 10D-2 и 10D-3 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению могут производить фильтрат 61 экономически эффективными и устойчивыми путями, даже в таких морских условиях, как низкая температура морской воды является низкой, за счет эффективного нагрева и управления морской водой. Пятое осуществление
Система для опреснения морской воды согласно пятому осуществлению настоящего изобретения будет описана со ссылками на приложенные чертежи. Компоновка системы для опреснения морской воды согласно данному осуществлению аналогична компоновке системы для опреснения морской воды согласно первому осуществлению настоящего изобретения, показанной на фиг. 1. Следовательно, компоненты, такие же, как и компоненты системы для опреснения морской воды согласно первому осуществлению, сопровождены теми же самыми легендами и символами, и описание системы не приводится.
Фиг. 9 является блок-схемой системы для опреснения морской воды согласно пятому осуществлению настоящего изобретения. Как показано на фиг. 9, система 10Е-1 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению имеет такую же компоновку, как и система 10А для опреснения морской воды согласно первому осуществлению настоящего изобретения, показанная на фиг. 1, за исключением того, что система 12 для предварительной обработки и впрыскивающий коагулянт и/или флокулянт узел 52 в системе 10А на основе мембраны обратного осмоса первого осуществления, показанной на фиг. 1, размещена по потоку выше теплообменного узла 11. Следует обратить внимание на то, что в данном осуществлении, поскольку система 12 для
предварительной обработки размещена по потоку выше теплообменного узла 11, контроллер 66-1 температуры, переключающий клапан V21 и отводящий трубопровод L31-1 для морской воды, показанные на фиг. 1, не размещены.
В системе 10Е-1 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению размещена система 12 для предварительной обработки по потоку выше теплообменного узла 11. Подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15, закачиваемая насосом из моря 16, подается к системе 12 для предварительной обработки через подающий трубопровод L12 для морской воды. Взвешенные вещества, находящиеся в подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воде 15, удаляются в системе 12 для предварительной обработки. Затем подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 после обработки в системе 12 для предварительной обработки подается к теплообменному узлу 11 для нагрева, а затем подается к системе 13 на основе мембраны обратного осмоса, чтобы произвести фильтрат 61.
В системе 10Е-1 для опреснения морской воды настоящего осуществления, поскольку система 12 для предварительной обработки размещена по потоку выше теплообменного узла 11, взвешенные вещества, находящиеся в подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воде 15 могут быть предварительно удалены в системе 12 для предварительной обработки, так что осветленная подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода 15 может быть подана к теплообменному узлу 11. Соответственно, могут быть предотвращены закупоривание, образование осадка или тому подобное в трубах, интегрированных в теплообменный узел 11, так что может быть повышена надежность и коэффициент готовности системы 10Е-1 для опреснения морской воды. Кроме того, в системе 10Е-1 для опреснения морской воды данного осуществления, поскольку система 12 для предварительной обработки размещена по потоку выше теплообменного узла 11, количество подаваемой к теплообменному узлу 11 воды может быть уменьшено на количество промывочной воды в системе 12 для предварительной обработки. Следовательно, может быть уменьшено количество тепла, обмениваемого в теплообменном узле 11, позволяя системе 10Е-1 для опреснения морской воды сберегать энергию.
В данном осуществлении, описание сделано для компоновки, в которой вместо установки теплообменного узла 11 и системы 12 для предварительной обработки в указанном порядке вдоль направления потока подаваемой к системе 15 на основе мембраны обратного осмоса морской воды 15, как показано на фиг. 1 системы 10А для опреснения морской воды в первом осуществлении, система 12 для предварительной
обработки размещена по потоку выше теплообменного узла 11. Тем не менее, данное осуществление не ограничено этой компоновкой. Компоновка, описанная выше, может быть аналогично применена также к системе 1ОВ для опреснения морской воды второго осуществления, показанной на фиг. 4, системе ЮС для опреснения морской воды третьего осуществления, показанной на фиг. 5, и системам 10D-1 - 10D-3 для опреснения морской воды четвертого осуществления, показанным на фигурах 6-8.
Фигуры 10-14 показывают альтернативные компоновки системы для опреснения морской воды согласно данному осуществлению. Как показано на фиг. 10, система ЮЕ-2 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению скомпонована так, что вместо установки системы 12 для предварительной обработки по потоку ниже теплообменного узла 11, как показано на фиг. 4 системы 10В для опреснения морской воды во втором осуществлении, система 12 для предварительной обработки размещена по потоку выше теплообменного узла 11.
Кроме того, как показано на фиг. 11, система 10Е-3 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению скомпонована так, что вместо установки системы 12 для предварительной обработки по потоку ниже теплообменного узла 11, как показано на фиг. 5 системы ЮС в третьем осуществлении, система 12 для предварительной обработки размещена по потоку выше теплообменного узла 11.
Кроме того, как показано на фиг. 12, система ЮЕ-4 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению скомпонована так, что вместо установки системы 12 для предварительной обработки по потоку ниже теплообменного узла 11, как показано на фиг. 6 системы 10D-1 в четвертом осуществлении, система 12 для предварительной обработки размещена по потоку выше теплообменного узла 11.
Кроме того, как показано на фиг. 13, система ЮЕ-5 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению скомпонована так, что вместо установки системы 12 для предварительной обработки по потоку ниже теплообменного узла 11, как показано на фиг. 7 системы 10D-2 для опреснения морской воды в четвертом осуществлении, система 12 для предварительной обработки по потоку размещена выше теплообменного узла 11.
Кроме того, как показано на фиг. 14, система ЮЕ-6 для опреснения морской воды согласно данному осуществлению скомпонована так, что вместо установки системы 12 для предварительной обработки по потоку ниже теплообменного узла 11, показано на фиг. 8 системы 10D-3 для опреснения морской воды в четвертом осуществлении, система 12 для предварительной обработки по потоку размещена выше теплообменного узла 11.
В системах ЮЕ-2 - ЮЕ-6 для опреснения морской воды данного осуществления как показанные на фигурах 10 - 14, поскольку система 12 для предварительной обработки
размещена по потоку выше теплообменного узла 11, взвешенные вещества в подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воде 15 могут быть предварительно удалены в системе 12 для предварительной обработки, так что осветленная морская вода 15 для системы на основе мембраны обратного осмоса может быть подана к теплообменному узлу И. Соответственно, также в системах 10Е2 - ЮЕ-6 для опреснения морской воды согласно настоящему изобретению может быть предотвращено закупоривание, образование осадка и тому подобное в трубах, интегрированных в теплообменный узел 11, так что может быть повышена надежность и коэффициент готовности систем ЮЕ-2 - ЮЕ-6 для опреснения морской воды. Кроме того, в системах ЮЕ-2 - ЮЕ-6 для опреснения морской воды данного осуществления, поскольку система 12 для предварительной обработки размещена по потоку выше теплообменного узла 11, количество подаваемой к теплообменному узлу 11 воды может быть уменьшено на количество промывочной воды в системе 12 для предварительной обработки. Следовательно, может быть уменьшено количество тепла, обмениваемого в теплообменном узле 11, давая возможность системам ЮЕ-2 - ЮЕ-6 для опреснения морской воды сберегать энергию.
Как описано выше, система для опреснения, реализующая технологию мембраны обратного осмоса для производства пресной воды из морской воды, рассмотрена применительно к системам 10А - ЮЕ-6 согласно данному осуществлению. Тем не менее, данное осуществление не ограничено данной компоновкой. Система для опреснения может быть применена к другим, чем морская вода, источникам воды, например, солоноватой воде. Кроме того, изобретение может быть аналогично применено к системе обратного осмоса, включающей не только систему для опреснения, но и систему для производства ультрачистой воды, систему для обработки воды, систему для обработки дренажных жидкостей, систему для обработки отработавшей воды, систему для обработки сточных вод и другие системы для обработки воды.
Список ссылочных позиций
10А, 10В, ЮС, 10D-1 - 10D-3, ЮЕ-1- 10Е6 - система для опреснения морской воды
11 - теплообменный узел
12 - система для предварительной обработки
13 - система на основе мембраны обратного осмоса
15, 15А - 15D - подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода
16-море 17, 82 - насос
18 - подаваемая к теплообменнику морская вода
20 - газовый двигатель
21 - отработавшая охлаждающая вода
22 - топочный газ
23 - пар
24 - система теплового насоса
26 - генератор
27 - бойлер, работающий на топочном газе
31 - первый теплообменник
32 - второй теплообменник
33 - третий теплообменник
34 - первая нагревающая среда
35 - вторая нагревающая среда
36 - четвертая нагревающая среда
38А, 38В, 38С, 38D, 38Е, 38F - нагретая морская вода
41 - третья нагревающая среда
42 - испаритель
43 - компрессор
44 - конденсационный аппарат
45 - расширительный клапан
46 - трубопроводы
47 - охлаждающая среда
48 - пятый теплообменник
49 - подкачивающий насос
51 - коагулянт и/или флокулянт
52 - впрыскивающий коагулянт и/или флокулянт узел
53 - фильтрат
54 - концентрат
55 - мембрана обратного осмоса (RO мембрана) 66-1, 66-2, 66-3, 66-4 -контроллер температуры
70 - очищающий узел
71 - резервуар для фильтрата
72 - нагревающей узел (нагреватель)
73 - очищающий насос
74 - очищающая вода
75 - очищающий химикат
76 - узел для подачи очищающего химиката 81 - шестой теплообменник
83 - смешанная вода
LI 1А - первый отводящий трубопровод для концентрата
L11B,L11C - второй отводящий трубопровод для концентрата
L12 - подающий трубопровод для морской воды
L13-1 - первый ответвленный трубопровод для морской воды
L13-2 - второй ответвленный трубопровод для морской воды
L13-3 - третий ответвленный трубопровод для морской воды
L14-1 - L14-3 - подающий трубопровод для нагретой морской воды
L15 - циркуляционный трубопровод для сливаемой воды
L16-1 - L16-3 - циркуляционный трубопровод для нагревающей среды
L21 - трубопровод для фильтрата
L31-1 - L31-2 - отводящий трубопровод для морской воды
L31 -3 - отводящий трубопровод для концентрата
L41 - подающий трубопровод для очищающей воды
L51 - заборный трубопровод для морской воды
L52 - подающий морскую воду трубопровод к теплообменнику
VII - V14 - регулирующий клапан
V21 - V23 - переключающий клапан
X - любой узел, требующий подачи энергии
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система для опреснения морской воды, включающая в себя
теплообменный узел для нагревания подаваемой к системе на основе мембраны
обратного осмоса морской воды, использующий, по меньшей мере, одну из следующих сред: отработавшую охлаждающую воду, топочный газ и пар, произведенные газовым двигателем, и нагревающую среду, использованную в системе теплового насоса, а также
систему на основе мембраны обратного осмоса, которая расположена по потоку ниже теплообменного узла и предназначена для разделения подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды на фильтрат и концентрат.
2. Система для опреснения морской воды по п. 1, отличающаяся тем, что
теплообменный узел включает в себя первый теплообменник, предназначенный для
осуществления теплообмена между подаваемой к системе на основе мембраны обратного
осмоса морской водой и отработавшей охлаждающей водой, произведенной газовым
двигателем, подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой,
подаваемой через первый ответвленный трубопровод для морской воды, ответвленный от
подающего трубопровода для морской воды для подачи подаваемой к системе на основе
мембраны обратного осмоса морской воды к системе на основе мембраны обратного
осмоса, и
третий теплообменник для осуществления теплообмена между второй нагревающей средой, обменявшейся с теплом с охлаждающей средой, циркулирующей в системе теплового насоса, и подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой, при этом
подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода, подаваемая через второй ответвленный трубопровод для морской воды, ответвленный от подающего трубопровода для морской воды, нагревается непосредственно во втором ответвленном трубопроводе для морской воды с использованием топочного газа и пара как источников тепла, или нагревается опосредованно с использованием первой нагревающей среды, обменявшейся теплом с топочным газом и паром, и
первый отводящий трубопровод для концентрата для подачи концентрата к пятому теплообменнику, осуществляющему теплообмен между третьей нагревающей средой, обменявшейся теплом с охлаждающей средой, циркулирующей в системе теплового насоса, и концентратом, и затем сливающий концентрат в море.
3. Система для опреснения морской воды по п.1, отличающаяся тем, что
теплообменный узел включает в себя первый теплообменник, предназначенный для осуществления теплообмена между подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой, подаваемой через первый ответвленный трубопровод для морской воды, ответвленный от подающего трубопровода для морской воды, для подачи подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды к системе на основе мембраны обратного осмоса и отработавшей охлаждающей водой, произведенной газовым двигателем, и
третий теплообменник для осуществления теплообмена между второй нагревающей средой, обменявшейся теплом с охлаждающей средой, циркулирующей в системе теплового насоса, и подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой, при этом
подаваемая к системе на основе мембраны обратного осмоса морская вода, поданная через второй ответвленный трубопровод для морской воды, ответвленный от подающего трубопровода для морской воды, нагревается непосредственно во втором ответвленном трубопроводе для морской воды, используя топочный газ и пар в качестве источников тепла или нагревается опосредованно, используя первую нагревающую среду, обменявшуюся теплом с топочным газом и паром,
и включающая
подающий морскую воду трубопровод к теплообменнику для доставки подаваемой к теплообменнику морской воды к пятому теплообменнику;
заборный трубопровод для морской воды для забора подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды из потока выше теплообменного узла и доставки забранной подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды в поток ниже теплообменного узла, и
шестой теплообменник для осуществления теплообмена между подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской водой, забранной в заборный трубопровод для морской воды, и концентратом во втором отводящем трубопроводе для концентрата для сливания концентрата из системы на основе мембраны обратного осмоса в море.
4. Система для опреснения морской воды по п. 3, отличающаяся тем, что второй отводящий трубопровод для концентрата и подающий морскую воду трубопровод к теплообменнику соединены.
5. Система для опреснения морской воды по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что включает в себя
систему для предварительной обработки для удаления взвешенных веществ,
находящихся в подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воде, система для предварительной обработки, размещаемая по потоку выше или ниже теплообменного узла;
переключающий клапан для переключения потока подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды и контроллер температуры для измерения температуры подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды, чтобы управлять переключающим клапаном, переключающий клапан и контроллер температуры, размещенные или в одной, или в обеих, секции между теплообменным узлом и системой для предварительной обработки и секции по потоку ниже системы для предварительной обработки и теплообменного узла, но по потоку выше системы на основе мембраны обратного осмоса, при этом
контроллер температуры управляет переключающим клапаном с учетом температуры подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды, чтобы переключать поток подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воды.
6. Система для опреснения морской воды по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что включает в себя переключающий клапан для переключения потока концентрата и контроллер температуры для измерения температуры концентрата, чтобы управлять этим переключающим клапаном, при этом
контроллер температуры управляет переключающим клапаном с учетом температуры концентрата, чтобы переключать поток концентрата.
7. Система для опреснения морской воды по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что включает в себя очищающий узел для очистки мембран обратного осмоса системы на основе мембраны обратного осмоса, очищающий узел, размещаемый по потоку ниже системы на основе мембраны обратного осмоса, при этом
очищающий узел включает в себя резервуар для фильтрата для накопления фильтрата, очищающий насос для доставки фильтрата в резервуаре для фильтрата на мембраны обратного осмоса системы на основе мембраны обратного осмоса, нагревающий узел для нагревания фильтрата в резервуаре для фильтрата и контроллер температуры для измерения температуры фильтрата в резервуаре для фильтрата воды, чтобы управлять нагревающим узлом, и
контролер температуры управляет нагревающим узлом, с учетом температуры фильтрата в резервуаре для фильтрата, чтобы нагревать фильтрат, или управлять очищающим насосом, чтобы доставлять фильтрат к системе на основе мембраны обратного осмоса.
8. Система для опреснения морской воды по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что включает в себя впрыскивающий коагулянт и/или флокулянт узел для впрыскивания коагулянта и/ли флокулянта, чтобы коагулировать взвешенные вещества, находящиеся в подаваемой к системе на основе мембраны обратного осмоса морской воде, впрыскивающий коагулянт и/или флокулянт узел, размещенный по потоку выше системы для предварительной обработки.
9. Система для опреснения морской воды по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что теплообменный узел нагревает подаваемую к системе на основе мембраны обратного осмоса морскую воду до температуры в диапазоне от 5°С до 30°С.
8.
8.
FIG.3
L14-1 (L11)
> ~V21(V22, V23)
V21(V22, V23) -L31-1(L31-2, L31-3)
IOd-9202l-VHWd
ewet
1/13
PMHA-12026-PCT
1/13
PMHA-12026-PCT
2/13
РМНА-12026-РСТ
РМНА-12026-РСТ
2/13
РМНА-12026-РСТ
РМНА-12026-РСТ
2/13
РМНА-12026-РСТ
РМНА-12026-РСТ
5/13
РМНА-12026-РСТ
5/13
РМНА-12026-РСТ
7/13
РМНА-12026-РСТ
8/13
8/13
10/13
РМНА-12026-РСТ
10/13
РМНА-12026-РСТ
РМНА-12026-РСТ
РМНА-12026-РСТ