[发明专利]一种EDI运行能效的系统优化方法及其装置

说明书

技术领域

EDI运行能效的系统优化方法及其装置，属于电工、水处理环保技术领域。

背景技术

随着经济发展以及工业化步伐的推进，对纯水的生产设备要求越来越高。EDI技术的出现是水处理技术的一次跨越性的进步，越来越多的行业开始使用EDI技术装置进行纯水制备。EDI(电除盐)是巧妙地将电渗析技术和离子交换技术相融合的膜分离深度除盐技术，无需酸碱的化学再生，可制取高质量的纯水。系统主要是在直流电场的作用下，通过隔板的水中电介质离子发生定向移动，利用交换膜(膜堆）对离子的选择透过作用来对水质进行提纯的一种科学的水处理技术。EDI水处理运行再生主要靠电能，影响EDI水处理电耗的主要因素有：(1)EDI进水电导率的影响。在相同的操作电流下，随着原水电导率的增加EDI对弱电解质的去除率减小，出水的电导率也增加。如果原水电导率低则离子的含量也低，而低浓度离子使得在淡室中树脂和膜的表面上形成的电动势梯度也大，导致水的解离程度增强，极限电流增大，产生的H+和OH-的数量较多，使填充在淡室中的阴、阳离子交换树脂的再生效果良好。(2)EDI工作电压-电流的影响。工作电流增大，产水水质不断变好。但如果在增至最高点后再增加电流，由于水电离产生的H+和OH-离子量过多，除用于再生树脂外，大量富余离子充当载流离子导电，同时由于大量载流离子移动过程中发生积累和堵塞，甚至发生反扩散，结果使产水水质下降，电能和除盐的效率较低。通常只有10-20%的直流电流用于移动盐离子，其它的电流都被用来电离水。(3)硬度的影响。如果EDI中进水的残存硬度太高，会导致浓缩水通道的膜表面结垢，浓水流量下降，产水电阻率下降；影响产水水质，严重时会堵塞组件浓水和极水流道，导致组件因内部发热而毁坏。因此，在保证EDI出水水质稳定的前提下，使电能消耗最优化，使每吨水处理电耗降至最低，实现节能减排，已经成为现代工业生产研究的课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够实时计算分析EDI瞬时电耗及其影响因素之间定量关系的，能够指导运行人员调整EDI装置的输出电压电流到最合理的数值，或者自动调节EDI的输出电流到最经济合理的数值，能够全面进行EDI三个方面技术故障与系统能耗关系分析的，能够有效节约电耗EDI的运行能效的系统优化方法及其装置。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

所述方法包括步骤数据采集、建立数学模型、分析计算、输出与执行，具体步骤如下：

步骤一、所述数据采集是获得EDI进水流量、进水水质参数包括电导和硬度、出水水质参数包括电导和硅、EDI整流装置输出电压电流、EDI瞬时电耗；

步骤二、所述建立数学模型是利用步骤一中获得的参数，在EDI连续进水下，建立EDI实时输出直流电压电流与EDI膜堆需要电压电流之间的数学模型，建立EDI实时输出直流电压电流与EDI瞬时电耗之间的数学模型；

步骤三、所述分析计算是对步骤二中建立起来的数学模型，在不同进水流量及不同进水水质、采用不同的EDI整流装置输出电压电流的条件下进行分析计算，得出EDI在不同条件下对应的每吨水电耗预测值；

步骤四、所述输出与执行是在EDI在当前进水流量及进水水质条件下，计算出预测能达到最小每吨水电耗值所对应的EDI整流装置输出电压电流，作为推荐输出电压电流显示出来，指导运行人员增加或降低EDI当前输出电压电流，或者通过自动程序来调整EDI整流装置输出电压电流；

所述步骤三分析计算之后设置电耗判断程序，在电耗判断程序中，事先设置EDI瞬时电耗、每吨水处理电耗的“提醒值”和“报警值”，在EDI运行期间，如果步骤分析计算的结果高于“提醒值”或“报警值”时，则以提醒或报警方式告诉运行人员需要修正操作方法。

所述步骤三分析计算之后设置故障判断程序，在故障判断程序中，事先设置正常计算状态下，EDI整流装置输出电压电流与EDI系统瞬时电耗之间的数学模型作为参照模型；在EDI运行制水期间，将步骤分析计算的结果中的EDI整流装置输出电压电流与EDI瞬时电耗之间也建立数学模型作为实时模型，将实时模型与参照模型进行比较，如果上述两个数学模型在EDI进水流量及水质相同的条件下形成的关系曲线差异超过设定值，以报警的方式提醒EDI技术状态出现问题。