專利名稱：一種電吸附除鹽節(jié)能系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，特別是涉及一種電吸附除鹽節(jié)能系統(tǒng)及方法。
技術(shù)背景
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的突飛猛進(jìn)發(fā)展，能源和水資源短缺的矛盾日益加劇。
電吸附水處理技術(shù)是利用吸附水中離子的現(xiàn)象，使水中溶解的鹽類在電極表面富 集濃縮而實(shí)現(xiàn)水的除鹽/淡化的新型技術(shù)。其作用原理如圖1所示。含有各類離子的原水 從一端進(jìn)入由陰、陽(yáng)電極形成的通道，最終從另一端流出。原水在陰、陽(yáng)電極之間流動(dòng)時(shí)， 由于受到電場(chǎng)的作用，水中的離子將分別向帶相反電荷的電極遷移，并被該電極吸附，儲(chǔ)存 在電極表面所形成的雙電層中，從而使通道中的溶解鹽類的濃度大大降低，實(shí)現(xiàn)水的除鹽/ 淡化。
從理論上講，電吸附的工作過(guò)程所需的能耗主要是用于離子的遷移，而在實(shí)際運(yùn) 用中，其能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于理論計(jì)算值。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電吸附除鹽節(jié)能系統(tǒng)及方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)實(shí)際能耗較大 的問(wèn)題。
本發(fā)明提供的一種電吸附除鹽節(jié)能系統(tǒng)，包括兩組電吸附模塊，交替進(jìn)入再生階 段和工作階段；電能回收單元，位于所述兩組電吸附模塊之間，回收進(jìn)入再生階段電吸附模 塊所存儲(chǔ)的電能，以及將回收的電能充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，電能回收單元為充放電控制裝置，將進(jìn)入再生階段電 吸附模塊所存儲(chǔ)的部分直流電能直接充到進(jìn)入工作階段電吸附模塊上。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，電能回收單元包括可控逆變裝置，將進(jìn)入再生階段電 吸附模塊所存儲(chǔ)的直流電能逆變后反饋回交流電網(wǎng)；以及可控整流裝置，將交流電網(wǎng)中的 交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，并施加到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，電能回收單元為雙向升降壓DC/DC變換裝置，進(jìn)行降 壓能量轉(zhuǎn)換，將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的部分直流電能充到進(jìn)入工作階段的電吸 附模塊上，以及進(jìn)行升壓能量轉(zhuǎn)換，使處于再生階段的電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能進(jìn)一步充 到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
進(jìn)一步，雙向升降壓DC/DC變換裝置包括四個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件和一個(gè)電感；其中， 第一功率開(kāi)關(guān)器件與第二功率開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)；第三功率開(kāi)關(guān)器件與第四功率開(kāi)關(guān)器件串 聯(lián)；第一功率開(kāi)關(guān)器件和第三功率開(kāi)關(guān)器件的正極通過(guò)電感連接；第二功率開(kāi)關(guān)器件和第 四功率開(kāi)關(guān)器件的正極直接相連；第一功率開(kāi)關(guān)器件的負(fù)極和第二功率開(kāi)關(guān)器件的正極與 一組電吸附模塊連接；第三功率開(kāi)關(guān)器件的負(fù)極和第四功率開(kāi)關(guān)器件的正極與另一組電吸 附模塊連接。
本發(fā)明提供的一種電吸附除鹽節(jié)能方法，包括下列步驟將電吸附除鹽系統(tǒng)中進(jìn)入再生階段的電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能回收；將回收的電能充到電吸附除鹽系統(tǒng)中進(jìn)入工 作階段的電吸附模塊上。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)充放電控制裝置將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存 儲(chǔ)的部分直流電能直接充到進(jìn)入工作階段電吸附模塊上。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)可控逆變裝置將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ) 的直流電能逆變后反饋回交流電網(wǎng)；通過(guò)可控整流裝置將交流電網(wǎng)中的交流電能轉(zhuǎn)換為直 流電能，并施加到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)雙向升降壓DC/DC變換裝置進(jìn)行降壓能量轉(zhuǎn)換， 將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的部分直流電能充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上；以 及進(jìn)行升壓能量轉(zhuǎn)換，使處于再生階段的電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能進(jìn)一步充到進(jìn)入工作階 段的電吸附模塊上。
在電吸附除鹽系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其實(shí)際能耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于理論計(jì)算值， 即浪費(fèi)了很大一部分可以加以回收利用的能耗。本發(fā)明將現(xiàn)有技術(shù)予以釋放的電能回收再 利用，因此可大幅降低實(shí)際能耗，降低運(yùn)營(yíng)成本。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)原理示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖6為圖5中雙向升降壓DC/DC變換裝置403的具體電路圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例中的方法步驟流程圖8為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的步驟流程圖9為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的步驟流程圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)有技術(shù)中電吸附工作/再生過(guò)程實(shí)際即是電能的儲(chǔ)存/釋放過(guò)程，當(dāng)電吸附模 塊需再生時(shí)，將正、負(fù)極短接，將其儲(chǔ)存的電能完全釋放，方能實(shí)現(xiàn)電吸附模塊的再生。電吸 附除鹽過(guò)程即是超級(jí)電容器的充放電過(guò)程，在放電過(guò)程中，電能是一種浪費(fèi)，同時(shí)初始短接 電流也較大。經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，電吸附模塊是雙電層結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于一個(gè)電容器，可以充放 電，并且雙電層的充放電是可逆的，即電能具有可回收性。因此，可采用兩組電吸附模塊交 替工作，一組模塊再生時(shí)，另一組模塊工作，可將進(jìn)入再生階段的電吸附模塊短接時(shí)釋放的 電能供給進(jìn)入工作階段的電吸附模塊，用于工作。這樣既可節(jié)約電能，使得實(shí)際能耗減小， 又可避免直接短接的大電流放電對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損害。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括第一組電吸附模塊101， 第二組電吸附模塊102和位于兩組電吸附模塊之間的電能回收單元103。
其中，兩組電吸附模塊，交替進(jìn)入再生階段和工作階段。4
電能回收單元103，回收進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能，以及將回收的電 能充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
可見(jiàn)，本實(shí)施例雖然原理簡(jiǎn)單，實(shí)施容易，成本較低，僅增加了電能回收單元103， 但可將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能回收并充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上， 使得在現(xiàn)有技術(shù)中被釋放掉的部分電能得以再利用，因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能耗要低，而且 由于存在充放電過(guò)程，使得可避免直接短接的大電流放電對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損害。
為了達(dá)到更優(yōu)的效果，本發(fā)明還提供了優(yōu)選實(shí)施例，參見(jiàn)圖3所示，包括第一組 電吸附模塊201，第二組電吸附模塊202和位于兩組電吸附模塊之間的充放電控制裝置 203。
其中，兩組電吸附模塊，交替進(jìn)入再生階段和工作階段。
充放電控制裝置203將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的部分直流電能直接充 到進(jìn)入工作階段電吸附模塊上，直到兩組模塊的電壓達(dá)到平衡，即可實(shí)現(xiàn)電能的回收再利用。
可見(jiàn)，本實(shí)施例雖然原理簡(jiǎn)單，實(shí)施容易，成本較低，僅增加了充放電控制裝置 203，但可將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的部分直流電能直接充到進(jìn)入工作階段電吸 附模塊上，以此不斷循環(huán)交替運(yùn)行，使得在現(xiàn)有技術(shù)中被釋放掉的部分電能得以再利用，因 此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能耗要低，而且由于存在充放電過(guò)程，使得可避免直接短接的大電流放 電對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損害。
為了達(dá)到更優(yōu)的效果，本發(fā)明還提供了優(yōu)選實(shí)施例。整流是把交流電變?yōu)橹绷麟?的過(guò)程，利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?，可以把方向和大小交變的電流變換為直流電。逆變 是與整流相對(duì)應(yīng)的一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程，即將低電壓變?yōu)楦唠妷海阎绷麟娮兂山涣麟姷倪^(guò)程。具 體參見(jiàn)圖4所示，本實(shí)施例包括第一組電吸附模塊301和第二組電吸附模塊302，位于兩 組電吸附模塊之間的可控逆變裝置303、交流電網(wǎng)304以及可控整流裝置305。本實(shí)施例及 圖4均以一個(gè)完整轉(zhuǎn)換過(guò)程為例，即第一組電吸附模塊301為將進(jìn)入再生階段電吸附模塊， 第二組電吸附模塊302為進(jìn)入工作階段的電吸附模塊，如此循環(huán)，不再贅述。
其中，兩組電吸附模塊，交替進(jìn)入再生階段和工作階段。
可控逆變裝置303，將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的直流電能逆變后反饋回 交流電網(wǎng)304;以及可控整流裝置305，將交流電網(wǎng)304中的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，并施 加到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
可見(jiàn)，本實(shí)施例增加了可控逆變裝置303和可控整流裝置305，并利用交流電網(wǎng) 304作為存儲(chǔ)媒介，使得在現(xiàn)有技術(shù)中被釋放掉的部分電能得以再利用，因此相對(duì)于現(xiàn)有技 術(shù)能耗要低，而且由于存在充放電過(guò)程，使得可避免直接短接的大電流放電對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損害。
為了達(dá)到更優(yōu)的效果，本發(fā)明還提供了優(yōu)選實(shí)施例，參見(jiàn)圖5所示，包括第一組 電吸附模塊401，第二組電吸附模塊402和位于兩組電吸附模塊之間的雙向升降壓DC/DC變 換裝置403。
其中，兩組電吸附模塊，交替進(jìn)入再生階段和工作階段。
雙向升降壓DC/DC變換裝置403，進(jìn)行降壓能量轉(zhuǎn)換，將進(jìn)入再生階段電吸附模塊 所存儲(chǔ)的部分直流電能充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上，以及進(jìn)行升壓能量轉(zhuǎn)換，使處于再生階段的電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能最大程度的充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上，并 進(jìn)一步降低進(jìn)入再生階段的電吸附模塊的電壓。
更為詳盡的，雙向升降壓DC/DC變換裝置403的具體電路可參見(jiàn)圖6所示，包括 四個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件和一個(gè)電感。圖6中兩個(gè)電容代表兩組電吸附模塊。
其中，第一功率開(kāi)關(guān)器件Wl與第二功率開(kāi)關(guān)器件W2串聯(lián)；第三功率開(kāi)關(guān)器件W3 與第四功率開(kāi)關(guān)器件W4串聯(lián)；第一功率開(kāi)關(guān)器Wl件和第三功率開(kāi)關(guān)器件W3的正極通過(guò)電 感L連接；第二功率開(kāi)關(guān)器件W2和第四功率開(kāi)關(guān)器件W4的正極直接相連；第一功率開(kāi)關(guān)器 件Wl的負(fù)極和第二功率開(kāi)關(guān)器件W2的正極與一組電吸附模塊Cl連接；第三功率開(kāi)關(guān)器件 W3的負(fù)極和第四功率開(kāi)關(guān)器件W4的正極與另一組電吸附模塊C2連接。
當(dāng)左側(cè)的電吸附模塊Cl進(jìn)行再生時(shí)，右側(cè)的電吸附模塊C2進(jìn)行工作；反之，當(dāng)右 側(cè)的電吸附模塊C2進(jìn)行再生時(shí)，左側(cè)的電吸附模塊Cl進(jìn)行工作。中間部分為雙向升降壓 DC/DC變換裝置。當(dāng)能量交換開(kāi)始時(shí)，進(jìn)入再生階段的電吸附模塊的電壓為額定電壓，而進(jìn) 行工作的電吸附模塊的電壓為零，這時(shí)雙向升降壓DC/DC變換裝置進(jìn)行降壓能量轉(zhuǎn)換。當(dāng) 兩組電吸附模塊的電壓平衡以后，處于再生階段的電吸附模塊的電壓將低于處于工作階段 的電吸附模塊的電壓，這時(shí)雙向升降壓DC/DC變換裝置進(jìn)行升壓能量轉(zhuǎn)換，使處于再生階 段的電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能最大程度的充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上，并進(jìn)一步降 低進(jìn)入再生階段的電吸附模塊的電壓。
可見(jiàn)，本實(shí)施例增加了雙向升降壓DC/DC變換裝置403，使得在現(xiàn)有技術(shù)中被釋放 掉的部分電能得以再利用，因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能耗要低，而且由于存在充放電過(guò)程，使得 可避免直接短接的大電流放電對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損害。本實(shí)施例的雙向升降壓DC/DC變換裝置 403主要采用了四個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件，不僅功率開(kāi)關(guān)器件少，而且可以大大降低無(wú)源器件的容 量，從而最大限度地降低系統(tǒng)的硬件成本。同時(shí)可以靈活控制系統(tǒng)的輸出電壓的升降，穩(wěn)定 水處理的工藝過(guò)程。不僅如此，通過(guò)系統(tǒng)的控制可以選擇電流控制方式，使水處理過(guò)程更加 高效節(jié)能。
如圖7所示，為本發(fā)明實(shí)施例的電吸附除鹽節(jié)能方法的步驟流程圖，包括下列步 驟
501、將電吸附除鹽系統(tǒng)中進(jìn)入再生階段的電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能回收。
501、將回收的電能充到電吸附除鹽系統(tǒng)中進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
可見(jiàn)，本實(shí)施例雖然原理簡(jiǎn)單，實(shí)施容易，成本較低，但可將進(jìn)入再生階段電吸附 模塊所存儲(chǔ)的電能回收并充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上，使得在現(xiàn)有技術(shù)中被釋放掉 的部分電能得以再利用，因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能耗要低，而且由于存在充放電過(guò)程，使得可 避免直接短接的大電流放電對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損害。
為了達(dá)到更優(yōu)的效果，本發(fā)明還提供了優(yōu)選實(shí)施例，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，電吸附 除鹽系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的配置是交替運(yùn)行的兩組電吸附模塊，本實(shí)施例中統(tǒng)稱為第一組電吸附模塊 和第二組電吸附模塊，參見(jiàn)圖8所示，包括下列步驟
601、當(dāng)?shù)谝唤M電吸附模塊在工作時(shí)，第二組電吸附模塊就處于再生狀態(tài)。
602、當(dāng)?shù)诙M電吸附模塊再生將要完成的同時(shí)，第一組電吸附模塊工作也會(huì)在同 時(shí)完成，而在兩組電吸附模塊交換工作狀態(tài)之前需要把第一組電吸附模塊上的電能釋放到 第二組電吸附模塊上，本實(shí)施例直接通過(guò)充放電控制裝置將需要放電的第一組電吸附模塊上的電壓直接施加到第二組電吸附模塊的兩側(cè)，等到二者電壓達(dá)到平衡以后，即停止回收。
603、第二組電吸附模塊進(jìn)入工作狀態(tài)，第一組電吸附模塊進(jìn)入再生狀態(tài)。
604、同理步驟602，第二組電吸附模塊放電，第一組電吸附模塊充電。
可見(jiàn)，本實(shí)施例可將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的部分直流電能直接充到進(jìn) 入工作階段電吸附模塊上，以此不斷循環(huán)交替運(yùn)行，使得在現(xiàn)有技術(shù)中被釋放掉的部分電 能得以再利用，因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能耗要低，而且由于存在充放電過(guò)程，使得可避免直接 短接的大電流放電對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損害。
為了達(dá)到更優(yōu)的效果，本發(fā)明還提供了優(yōu)選實(shí)施例，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，電吸附 除鹽系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的配置是交替運(yùn)行的兩組電吸附模塊，本實(shí)施例中統(tǒng)稱為第一組電吸附模塊 和第二組電吸附模塊，包括下列步驟
701、當(dāng)?shù)谝唤M電吸附模塊在工作時(shí)，第二組電吸附模塊就處于再生狀態(tài)。
702、在第一組電吸附模塊進(jìn)行工作時(shí)，需要在電極兩端施加一定的直流電壓，所 以先將交流電網(wǎng)上的電能通過(guò)可控整流裝置變?yōu)橹绷麟娫偈┘拥降谝唤M電吸附模塊中。
703、當(dāng)需要使第一組電吸附模塊再生時(shí)，將第一組電吸附模塊中所存儲(chǔ)的直流電 能通過(guò)可控逆變裝置逆變后再反饋回交流電網(wǎng)，這樣可以回收一部分電能，以備下一循環(huán) 利用。
704、第二組電吸附模塊進(jìn)入工作狀態(tài)，第一組電吸附模塊進(jìn)入再生狀態(tài)。
705-706、同理步驟702-703，第二組電吸附模塊放電，第一組電吸附模塊充電。
可見(jiàn)，本實(shí)施例通過(guò)可控逆變裝置和可控整流裝置，并利用交流電網(wǎng)作為存儲(chǔ)媒 介，使得在現(xiàn)有技術(shù)中被釋放掉的部分電能得以再利用，因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能耗要低，而 且由于存在充放電過(guò)程，使得可避免直接短接的大電流放電對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損害。
為了達(dá)到更優(yōu)的效果，本發(fā)明還提供了優(yōu)選實(shí)施例，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，電吸附 除鹽系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的配置是交替運(yùn)行的兩組電吸附模塊，本實(shí)施例中統(tǒng)稱為第一組電吸附模塊 和第二組電吸附模塊，參見(jiàn)圖9所示，包括下列步驟
801、第一組電吸附模塊在工作時(shí)，第二組電吸附模塊就處于再生狀態(tài)。
802、當(dāng)能量交換開(kāi)始時(shí)，第一組電吸附模塊進(jìn)入再生階段，其電壓為額定電壓，而 第二組電吸附模塊進(jìn)入工作階段，其電壓為零，這時(shí)雙向升降壓DC/DC變換裝置進(jìn)行降壓 能量轉(zhuǎn)換。將第一組電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能充到第二組電吸附模塊。當(dāng)兩組電吸附模塊 的電壓平衡以后，處于再生階段的電吸附模塊(即第一組電吸附模)的電壓將低于處于工 作階段的電吸附模塊(即第二組電吸附模)的電壓，這時(shí)雙向升降壓DC/DC變換裝置進(jìn)行 升壓能量轉(zhuǎn)換，使處于再生階段的電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能最大程度的充到進(jìn)入工作階段 的電吸附模塊上，并進(jìn)一步降低進(jìn)入再生階段的電吸附模塊的電壓。
803、第二組電吸附模塊進(jìn)入工作狀態(tài)，第一組電吸附模塊進(jìn)入再生狀態(tài)。
804、同理步驟802，第二組電吸附模塊放電，第一組電吸附模塊充電。
可見(jiàn)，本實(shí)施例通過(guò)雙向升降壓DC/DC變換裝置，使得在現(xiàn)有技術(shù)中被釋放掉的 部分電能得以再利用，因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能耗要低，而且由于存在充放電過(guò)程，使得可避 免直接短接的大電流放電對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損害。本實(shí)施例的雙向升降壓DC/DC變換裝置具體 可采用圖6所示的電路，主要采用了四個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件，不僅功率開(kāi)關(guān)器件少，而且可以大 大降低無(wú)源器件的容量，從而最大限度地降低系統(tǒng)的硬件成本。同時(shí)可以靈活控制系統(tǒng)的輸出電壓的升降，穩(wěn)定水處理的工藝過(guò)程。不僅如此，通過(guò)系統(tǒng)的控制可以選擇電流控制方 式，使水處理過(guò)程更加高效節(jié)能。
在具體實(shí)現(xiàn)中，為了滿足系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求，采用了恒壓限流輸出的控制策略， 即控制系統(tǒng)在輸出電流限以下保證輸出電壓恒定。在進(jìn)行能量回收時(shí)，將一組模塊中的電 能回饋到另一組模塊中去，而且可以和系統(tǒng)的直流電源(恒壓)相容，共同給該電吸附模塊 供電。可回收電壓最低點(diǎn)為模塊電壓的30%以上。能量回收過(guò)程應(yīng)是雙向的，即可在兩電 吸附組模塊之間交互進(jìn)行。能量回收過(guò)程的單個(gè)周期應(yīng)在20分鐘以內(nèi)。
根據(jù)理論計(jì)算，處理2000ppm的含鹽廢水時(shí)，電吸附設(shè)備的理論電耗為0. 14 0. 66kWh，但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中其電耗在1. 5 1. 8kffh,因此有近50 70%的能耗可以加以 回收利用。理論上可以回收50%以上的電能，實(shí)際效果也達(dá)到了 20%以上，有效降低了電 吸附設(shè)備的處理能耗，使目前的電吸附除鹽系統(tǒng)的單位制水電耗降至0. 5 1. OkWh/m3水 左右，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也具有顯著的環(huán)境效益。
在應(yīng)用了本發(fā)明以后的電吸附水處理技術(shù)能夠滿足當(dāng)前需求，與其它技術(shù)相比具 有明顯的技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì)。
(1)使電能能夠通過(guò)變換器實(shí)現(xiàn)兩組電吸附模塊之間的雙向流動(dòng)，并且能夠使電 吸附模塊的殘留電壓盡可能低；
(2)能降低電吸附除鹽系統(tǒng)的能耗在30%以上，使電吸附水處理技術(shù)真正具備了 運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)；
(3)電吸附模塊直接短接放電，電流較大，會(huì)大幅增加工程投資，因此應(yīng)用了能量 回收以后，等于增加預(yù)充電/預(yù)放電步驟，可有效降低電流，降低投資成本；
(4)提高系統(tǒng)的工作效率，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電吸附除鹽節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，包括兩組電吸附模塊，交替進(jìn)入再生階段和工作階段；電能回收單元，位于所述兩組電吸附模塊之間，回收進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ) 的電能，以及將回收的電能充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
2.如權(quán)利要求1所述的電吸附除鹽節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述電能回收單元為充放 電控制裝置，將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的部分直流電能直接充到進(jìn)入工作階段電 吸附模塊上。
3.如權(quán)利要求1所述的電吸附除鹽節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述電能回收單元包括可 控逆變裝置，將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的直流電能逆變后反饋回交流電網(wǎng)；以及 可控整流裝置，將交流電網(wǎng)中的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，并施加到進(jìn)入工作階段的電吸 附模塊上。
4.如權(quán)利要求1所述的電吸附除鹽節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述電能回收單元為雙向 升降壓DC/DC變換裝置，進(jìn)行降壓能量轉(zhuǎn)換，將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的部分直 流電能充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上；以及進(jìn)行升壓能量轉(zhuǎn)換，使處于再生階段的電 吸附模塊所存儲(chǔ)的電能進(jìn)一步充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
5.如權(quán)利要求4所述的電吸附除鹽節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向升降壓DC/DC變換 裝置包括四個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件和一個(gè)電感；其中，第一功率開(kāi)關(guān)器件與第二功率開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)；第三功率開(kāi)關(guān)器件與第四功率開(kāi) 關(guān)器件串聯(lián)；第一功率開(kāi)關(guān)器件和第三功率開(kāi)關(guān)器件的正極通過(guò)電感連接；第二功率開(kāi)關(guān) 器件和第四功率開(kāi)關(guān)器件的正極直接相連；第一功率開(kāi)關(guān)器件的負(fù)極和第二功率開(kāi)關(guān)器件 的正極與一組電吸附模塊連接；第三功率開(kāi)關(guān)器件的負(fù)極和第四功率開(kāi)關(guān)器件的正極與另 一組電吸附模塊連接。
6.一種電吸附除鹽節(jié)能方法，其特征在于，包括下列步驟將電吸附除鹽系統(tǒng)中進(jìn)入再生階段的電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能回收；將回收的電能充到電吸附除鹽系統(tǒng)中進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
7.如權(quán)利要求6所述的電吸附除鹽節(jié)能方法，其特征在于，通過(guò)充放電控制裝置將進(jìn) 入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的部分直流電能直接充到進(jìn)入工作階段電吸附模塊上。
8.如權(quán)利要求6所述的電吸附除鹽節(jié)能方法，其特征在于，通過(guò)可控逆變裝置將進(jìn)入 再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的直流電能逆變后反饋回交流電網(wǎng)；通過(guò)可控整流裝置將交流電網(wǎng)中的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，并施加到進(jìn)入工作階段 的電吸附模塊上。
9.如權(quán)利要求6所述的電吸附除鹽節(jié)能方法，其特征在于，通過(guò)雙向升降壓DC/DC變換 裝置進(jìn)行降壓能量轉(zhuǎn)換，將進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的部分直流電能充到進(jìn)入工作 階段的電吸附模塊上；以及進(jìn)行升壓能量轉(zhuǎn)換，使處于再生階段的電吸附模塊所存儲(chǔ)的電 能進(jìn)一步充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電吸附除鹽節(jié)能系統(tǒng)及方法，涉及水處理領(lǐng)域，用以解決現(xiàn)有技術(shù)實(shí)際能耗較大的問(wèn)題。系統(tǒng)包括兩組電吸附模塊，交替進(jìn)入再生階段和工作階段；電能回收單元，位于所述兩組電吸附模塊之間，回收進(jìn)入再生階段電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能，以及將回收的電能充到進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。方法包括將電吸附除鹽系統(tǒng)中進(jìn)入再生階段的電吸附模塊所存儲(chǔ)的電能回收；將回收的電能充到電吸附除鹽系統(tǒng)中進(jìn)入工作階段的電吸附模塊上。本發(fā)明將現(xiàn)有技術(shù)予以釋放的電能回收再利用，因此可大幅降低實(shí)際能耗，降低運(yùn)營(yíng)成本。
文檔編號(hào)C02F1/469GK102030393SQ201010522000
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者孫曉明 申請(qǐng)人:常州愛(ài)思特凈化設(shè)備有限公司