[發(fā)明專利]用于反滲透淡化系統(tǒng)的壓力交換缸及閥控壓力交換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310099572.5
• 申請(qǐng)日: 2013-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN103191642A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙河立;蘇慧超;王金燕;王生輝;閆玉蓮;陳芃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所
• 主分類號(hào): B01D61/06
• 分類號(hào): B01D61/06;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 琪琛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能量回收裝置，具體的說(shuō)，是涉及一種用于海水及苦咸水反滲透淡化系統(tǒng)中的壓力交換器，屬于功交換式能量回收類型。

背景技術(shù)

反滲透淡化系統(tǒng)排出的濃鹽水具有很高的壓力，若不進(jìn)行利用會(huì)造成約60%的能量浪費(fèi)，將反滲透系統(tǒng)濃鹽水余壓能回收利用的技術(shù)即為能量回收技術(shù)。目前的能量回收裝置主要有兩種類型，水力透平式和功交換式。其中，功交換式能量回收技術(shù)是通過(guò)界面或隔離物，直接把高壓濃水的壓力傳遞給進(jìn)料海水，只需要經(jīng)過(guò)“壓力能—壓力能”一步能量轉(zhuǎn)換，能量回收效率可高達(dá)90-97%。

目前，反滲透淡化系統(tǒng)中應(yīng)用的功交換式能量回收裝置主要為閥控式壓力交換器和轉(zhuǎn)子式壓力交換器兩類。閥控式壓力交換器，由兩個(gè)或以上液壓缸并聯(lián)，液壓缸內(nèi)由“實(shí)體活塞”隔離成濃水和淡水兩個(gè)腔室，通過(guò)換向閥控制并聯(lián)的液壓缸，交替進(jìn)行增壓；實(shí)體活塞體積相對(duì)較大，并且在換向閥切換的瞬間，常會(huì)出現(xiàn)壓力和流量波動(dòng)。轉(zhuǎn)子式壓力交換器以美國(guó)ERI公司的PX能量回收裝置為代表，高壓濃水推動(dòng)無(wú)軸陶瓷轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過(guò)“液柱活塞”直接增壓進(jìn)料海水，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定增壓，并且裝置體積較小，但存在原料海水和濃鹽水的混合問(wèn)題。上述兩種壓力交換器各有其優(yōu)勢(shì)和缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種多通道的壓力交換缸，同時(shí)結(jié)合轉(zhuǎn)子式壓力交換器的增壓方式和閥控式壓力交換器的換向方式，提供一種適用于反滲透淡化系統(tǒng)，能夠提升低壓原海水壓力，實(shí)現(xiàn)能量回收的閥控壓力交換器。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種用于反滲透淡化系統(tǒng)的壓力交換缸，包括缸體，所述缸體內(nèi)部設(shè)置有至少兩個(gè)液壓交換通道，每個(gè)所述液壓交換通道能夠?qū)⑺鲈诤退鰸馑谙噙B通。

所述液壓交換通道可以由固定在所述缸體內(nèi)壁的通道板分隔而成。

所述液壓交換通道也可以由設(shè)置于兩個(gè)支撐板之間的通道管構(gòu)成，兩個(gè)所述支撐板分別位于所述缸體兩端并固定于所述缸體內(nèi)壁。

優(yōu)選地，所述液壓交換通道的長(zhǎng)度為0.1m～20m。

優(yōu)選地，單個(gè)所述液壓交換通道與所述缸體的截面積比為0.001～0.5。

多個(gè)所述液壓交換通道的排列方式為環(huán)形陣列、矩形陣列或蜂窩狀陣列等任意排列方式。

一種用于反滲透淡化系統(tǒng)的閥控壓力交換器，包括上述的壓力交換缸，所述壓力交換缸采用至少兩個(gè)并聯(lián)，每個(gè)所述壓力交換缸的所述原水口連接有并聯(lián)的低壓原水進(jìn)水單向閥和高壓原水出水單向閥，所有所述壓力交換缸的所述濃水口共同連接有換向閥，所述壓力交換缸在其所述原水口位置處設(shè)置有傳感器。

當(dāng)所述壓力交換缸采用兩個(gè)并聯(lián)時(shí)，所述換向閥采用兩位換向閥，所述兩位換向閥內(nèi)部設(shè)置有以活塞桿相連的兩個(gè)活塞，并設(shè)置有一個(gè)高壓濃水進(jìn)口、兩個(gè)低壓濃水排放口以及兩個(gè)與所述壓力交換缸的所述濃水口連接的連接口。

所述傳感器為壓力變送器、在線電導(dǎo)率儀或在線鹽度變送器等。

本發(fā)明的有益效果是：

（一）本發(fā)明的壓力交換缸，缸體內(nèi)不需要設(shè)置實(shí)體活塞，直接通過(guò)“液柱活塞”將高壓濃水的壓力能直接傳遞給低壓原水，能量回收效率高達(dá)90%以上；

（二）本發(fā)明的閥控壓力交換器利用單向閥和換向閥同步控制，實(shí)現(xiàn)壓力交換缸的交替增壓，多個(gè)壓力交換缸在工作時(shí)存在一定相位差，可降低進(jìn)水和出水的壓力及流量波動(dòng)；

（三）本發(fā)明的壓力交換缸內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)較長(zhǎng)、較細(xì)的液壓交換通道，可大幅降低相互接觸的濃水和原水的混合度，并提高容積利用率，混合容積約為液壓通道容積的20%-30%；

（四）本發(fā)明在壓力交換缸原水口一側(cè)設(shè)置在線電導(dǎo)率儀，隨時(shí)監(jiān)測(cè)、反饋和調(diào)控活塞的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及位置，以便對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行最優(yōu)化調(diào)試。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所提供的閥控壓力交換器的整體結(jié)構(gòu)縱向剖面圖；

圖2是本發(fā)明所提供的壓力交換缸的縱向剖面圖；

圖3是本發(fā)明所提供的壓力交換缸的橫向剖面圖；

其中，圖3（a）表示采用通道管方式的環(huán)形陣列液壓交換通道；圖3（b）表示采用通道板方式的環(huán)形陣列液壓交換通道；圖3（c）表示采用通道板方式的蜂窩狀陣列液壓交換通道；

圖4是本發(fā)明所提供的閥控壓力交換器的第一使用狀態(tài)圖；

圖5是本發(fā)明所提供的閥控壓力交換器的第二使用狀態(tài)圖。

圖中：1：第二低壓原水進(jìn)水單向閥；2：第二高壓原水出水單向閥；

3：第一低壓原水進(jìn)水單向閥；4：第一高壓原水出水單向閥；