[發明專利]用于反滲透淡化系統的壓力交換缸及閥控壓力交換器

有效

• 申請號: 201310099572.5
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103191642A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 趙河立;蘇慧超;王金燕;王生輝;閆玉蓮;陳芃
• 申請（專利權）人: 國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所
• 主分類號: B01D61/06
• 分類號: B01D61/06;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

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

背景技術

反滲透淡化系統排出的濃鹽水具有很高的壓力，若不進行利用會造成約60%的能量浪費，將反滲透系統濃鹽水余壓能回收利用的技術即為能量回收技術。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是通過界面或隔離物，直接把高壓濃水的壓力傳遞給進料海水，只需要經過“壓力能—壓力能”一步能量轉換，能量回收效率可高達90-97%。

目前，反滲透淡化系統中應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子式壓力交換器兩類。閥控式壓力交換器，由兩個或以上液壓缸并聯，液壓缸內由“實體活塞”隔離成濃水和淡水兩個腔室，通過換向閥控制并聯的液壓缸，交替進行增壓；實體活塞體積相對較大，并且在換向閥切換的瞬間，常會出現壓力和流量波動。轉子式壓力交換器以美國ERI公司的PX能量回收裝置為代表，高壓濃水推動無軸陶瓷轉子旋轉，通過“液柱活塞”直接增壓進料海水，實現連續穩定增壓，并且裝置體積較小，但存在原料海水和濃鹽水的混合問題。上述兩種壓力交換器各有其優勢和缺陷。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種多通道的壓力交換缸，同時結合轉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，能夠提升低壓原海水壓力，實現能量回收的閥控壓力交換器。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種用于反滲透淡化系統的壓力交換缸，包括缸體，所述缸體內部設置有至少兩個液壓交換通道，每個所述液壓交換通道能夠將所述原水口和所述濃水口相連通。

所述液壓交換通道可以由固定在所述缸體內壁的通道板分隔而成。

所述液壓交換通道也可以由設置于兩個支撐板之間的通道管構成，兩個所述支撐板分別位于所述缸體兩端并固定于所述缸體內壁。

優選地，所述液壓交換通道的長度為0.1m～20m。

優選地，單個所述液壓交換通道與所述缸體的截面積比為0.001～0.5。

多個所述液壓交換通道的排列方式為環形陣列、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并聯，每個所述壓力交換缸的所述原水口連接有并聯的低壓原水進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置有傳感器。

當所述壓力交換缸采用兩個并聯時，所述換向閥采用兩位換向閥，所述兩位換向閥內部設置有以活塞桿相連的兩個活塞，并設置有一個高壓濃水進口、兩個低壓濃水排放口以及兩個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、在線電導率儀或在線鹽度變送器等。

本發明的有益效果是：

（一）本發明的壓力交換缸，缸體內不需要設置實體活塞，直接通過“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90%以上；

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

（三）本發明的壓力交換缸內部設置有多個較長、較細的液壓交換通道，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）本發明在壓力交換缸原水口一側設置在線電導率儀，隨時監測、反饋和調控活塞的運動狀態及位置，以便對整個裝置進行最優化調試。

附圖說明

圖1是本發明所提供的閥控壓力交換器的整體結構縱向剖面圖；

圖2是本發明所提供的壓力交換缸的縱向剖面圖；

圖3是本發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形陣列液壓交換通道；圖3（b）表示采用通道板方式的環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是本發明所提供的閥控壓力交換器的第一使用狀態圖；

圖5是本發明所提供的閥控壓力交換器的第二使用狀態圖。

圖中：1：第二低壓原水進水單向閥；2：第二高壓原水出水單向閥；

3：第一低壓原水進水單向閥；4：第一高壓原水出水單向閥；