CN201909485U - 一种将膜分离技术用于地热水除杂的系统 - Google Patents

Abstract

一种将膜分离技术用于地热水除杂的系统，主要由汽水分离器(1)、发电机组一(2)、换热器(3)、膜分离设备(4)、闪蒸器(5)、发电机组二(6)和用户供暖系统(7)组成，其特片在于：汽水分离器(1)的进口端通过水管外接地热井(8)，汽水分离器(1)的顶部出口端分支一与发电机组一(2)的进口端相接，分支二连换热器(3)的进口端相接，换热器(3)的出口端直接与用户供暖系统(7)相连，冷凝水管(9)一端和换热器(3)接通，另一端从换热器(3)引出外接用户供暖系统(7)，汽水分离器(1)的底部出口端与膜分离设备(4)的进口端相连，膜分离设备(4)的出口端分支一直接与用户供暖系统(7)相连，分支二和闪蒸器(5)的入口端相连，闪蒸器(5)的出口与发电机组二(6)串联相接，达到设计目的。

Description

一种将膜分离技术用于地热水除杂的系统

技术领域

本实用新型涉及一种地热水的除杂系统，尤其是一种将膜分离技术用于地热水除杂的系统。

背景技术

上个世纪七十年代初以来，由于能源短缺，地热能作为一种具有广阔开发前景的新能源日益受到关注。地热能除了用于发电之外，更为大量地直接用于采暖、制冷、医疗洗浴和各种形式的工农业用热，以及水产养殖等。地热能的取用，通常以汽水混合物的形式被直接从地下取出。地热水中由于含有大量的矿物杂质，如Ca²⁺、Mg²⁺、S^2-、CO₃ ^2-等，很容易结垢，给后续工艺和设备带来影响。

膜分离技术，被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高新技术之一。由于不需要使液体沸腾，也不需要使气体液化，与其他传统的分离方法相比，膜分离具有能耗低、分离效率高、设备简单、无相变、无污染等优点。该技术已经在化工、医药、食品、生物、饮用水、三废水处理等领域方面获得了广泛应用，并将对21世纪的工业技术改造产生深远的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的研制一种解决上述问题，结构简单，除杂效果佳，工艺成本低的，无污染，绿色环保的将膜分离技术用于地热水除杂的系统。

本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型主要由汽水分离器、发电机组一、换热器、膜分离设备、闪蒸器、发电机组二和用户供暖系统组成，其特片在于：汽水分离器的进口端通过水管外接地热井，汽水分离器的顶部出口端分支一与发电机组一的进口端相接，汽水分离器的顶部出口端分支二并连换热器的进口端相接，换热器的出口端直接与用户供暖系统相连，冷凝水管一端和换热器接通，另一端从换热器引出外接用户供暖系统，汽水分离器的底部出口端与膜分离设备的进口端相连，膜分离设备的出口端分支一直接与用户供暖系统相连，膜分离设备的出口端分支二和闪蒸器的入口端相连，闪蒸器的出口与发电机组二串联相接，其中，换热器是常规的管壳式换热器，用冷水与蒸汽换热，蒸汽走壳程，冷水走管程，经换热后的热水即可直接输送至用户供暖系统，膜分离设备所用的膜材料为无机亲水膜，能耐受热水高温、选择透过水、吸附杂质，其材料为陶瓷吸附膜，膜分离设备的结构为板框式结构，达到设计目的。

在系统应用时，本实用新型的汽水分离器的进口端通过水管外接地热井，其工作进程是：

第一步，从地热井出口处的水蒸气经汽水分离器，实现蒸气和热水的分离。

第二步，蒸气直接作用于发电机组一发电，同时，部分蒸气经换热器换热后输送至用户供暖系统供暖。

第三步，热水经膜分离设备，除去其中的杂质后，直接输送至用户端供暖系统供暖，同时，部分热水经闪蒸器蒸发后作用于发电机组二发电。

在上述进程中，从地热井出口的水蒸气混合物，经过汽水分离器，轻组分蒸气向上流动并从汽水分离器塔顶出，重组分水向下流动并从汽水分离器塔底出，实现汽水的两相分离。

从汽水分离器顶部出来的蒸汽可直接作用于发电机组一发电，也可经过换热器换热后，将热水输送至用户供暖系统供暖。

从汽水分离器底部出来的含杂质的地热水，经膜分离设备除杂后，可直接输送至用户供暖系统供暖，也可经闪蒸汽蒸发后用于发电。

经过膜分离设备处理前的热水富含Ca²⁺、Mg²⁺、S^2-、CO₃ ^2-等杂质，热水的温度低于当地大气压下水的沸点。

膜为无机膜并具有亲水基团，能耐受热水的温度，并且能吸附热水中的杂质，其材料可以是陶瓷吸附膜或者其他满足条件的膜材料。

膜为亲水膜，膜下游的除去杂质的热水及时输送走，从而形成膜两侧的水势差，以此为推动力，无需外加动力或只需很小的外加压力，即可实现地热水除杂。

膜分离设备的结构可以使板框式、圆管式、螺旋卷式、中空纤维式或者其他满足条件的结构。

本实用新型具有以下优点：

1、经由本实用新型的实施，将地热井出口的汽水混合物进行汽水分离，热蒸汽直接用于发电或者换热后用于供暖；热水经膜分离设备除杂后直接用于供暖或者经闪蒸用于发电。经汽水分离，蒸汽和热水分别利用，一方面提高了热量的利用效率；另一方面，由于杂质为重组分，在分离过程中随热水和蒸汽分离，从而使分离器顶部出去的蒸汽纯度高，不易对后续的设备和管道造成结垢的影响。

2、经由本实用新型的实施，膜分离设备，可除去地热水中的杂质，如Ca²⁺、Mg²⁺、S^2-、CO₃ ^2-等，使得经膜分离后的热水可直接输送至用户供暖系统，不易在后续管道和设备中结垢。

3、经由本实用新型的实施，膜分离设备采用以无机亲水膜为分离介质，以膜两侧的水势差为推动力，无需外加动力或只需很小的外加压力，即可对混合物中的水和杂质进行分离。与其他传统的分离方法相比，膜分离具有过程简单、经济性好、无相变、节能高效、可连续操作等优点。

4、经由本实用新型的实施，设备简单，与传统的机械分离技术相比，膜分离设备尺寸小、效率高、占地面积少、能耗低，节约成本。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型实施例一的流程结构示意图。

在图中，1汽水分离器、2发电机组一、3换热器、4膜分离设备、5闪蒸器、6发电机组二、7用户供暖系统、8地热井、9冷凝水管

具体实施方式

图1中所示，本实用新型主要由汽水分离器1、发电机组一2、换热器3、膜分离设备4、闪蒸器5、发电机组二6和用户供暖系统7组成，其特片在于：汽水分离器1的进口端通过水管外接地热井8，汽水分离器1的顶部出口端分支一与发电机组一2的进口端相接，汽水分离器1的顶部出口端分支二连换热器3的进口端相接，换热器3的出口端直接与用户供暖系统7相连，冷凝水管9一端和换热器3接通，另一端从换热器3引出外接用户供暖系统7，汽水分离器1的底部出口端与膜分离设备4的进口端相连，膜分离设备4的出口端分支一直接与用户供暖系统7相连，膜分离设备4的出口端分支二和闪蒸器5的入口端相连，闪蒸器5的出口与发电机组二6串联相接，其中，换热器3是常规的管壳式换热器，用冷水与蒸汽换热，蒸汽走壳程，冷水走管程，经换热后的热水即可直接输送至用户供暖系统7，膜分离设备4所用的膜材料为无机亲水膜，能耐受热水高温、选择透过水、吸附杂质，其材料为陶瓷吸附膜，膜分离设备4的结构为板框式结构，达到设计目的。

在应用时，从地热井8出口的高温汽水混合物，首先进入汽水分离器1，根据比重不同，重的水通过汽水分离器1的下部排水孔排出，轻的气通过汽体分离器1的顶部排气孔排出，从而实现蒸气和热水的分离，从汽水分离器1顶部出口的干蒸汽可直接作用于发电机组一2发电，也可以和换热器3中的冷水进行热量交换，得到热水，直接输送至用户供暖系统7用于供暖或者其它用途，从汽水分离器1底部排出的热水，输送至膜分离设备4，经膜吸附除杂后，得到除去Ca²⁺、Mg²⁺、S^2-、CO₃ ^2-等杂质的干净地热水，从膜分离设备4出口的洁净热水，可直接输送至用户供暖系统7用于供暖，也可经闪蒸器5蒸发后作用于发电机组二6发电。

本实用新型结构简单，除杂效果佳，工艺成本低的，无污染，绿色环保，广泛应用于将膜分离技术用于地热水除杂的系统领域。

Claims (3)

1.一种将膜分离技术用于地热水除杂的系统，主要由汽水分离器(1)、发电机组一(2)、换热器(3)、膜分离设备(4)、闪蒸器(5)、发电机组二(6)和用户供暖系统(7)组成，其特片在于：汽水分离器(1)的进口端通过水管外接地热井(8)，汽水分离器(1)的顶部出口端分支一与发电机组一(2)的进口端相接，汽水分离器(1)的顶部出口端分支二连换热器(3)的进口端相接，换热器(3)的出口端直接与用户供暖系统(7)相连，冷凝水管(9)一端和换热器(3)接通，另一端从换热器(3)引出外接用户供暖系统(7)，汽水分离器(1)的底部出口端与膜分离设备(4)的进口端相连，膜分离设备(4)的出口端分支一直接与用户供暖系统(7)相连，膜分离设备(4)的出口端分支二和闪蒸器(5)的入口端相连，闪蒸器(5)的出口与发电机组二(6)串联相接。

2.根据权利要求1所述的一种将膜分离技术用于地热水除杂的系统，其特征是所述换热器(3)是管壳式换热器。

3.根据权利要求1所述的一种将膜分离技术用于地热水除杂的系统，其特征是所述膜分离设备(4)是板框式结构，其膜材料是无机亲水膜。