[發(fā)明專利]一種基于反滲透系統(tǒng)的差壓增壓式能量回收裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310167256.7
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN103230745A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張希建;張建中;余濤
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州（火炬）西斗門膜工業(yè)有限公司
• 主分類號: B01D61/06
• 分類號: B01D61/06;C02F1/44
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體系統(tǒng)中的能量回收裝置。

背景技術(shù)

國內(nèi)外對于流體壓力能綜合利用技術(shù)及裝備的研究已經(jīng)有了很大的發(fā)展，開發(fā)研制了眾多不同形式的裝置。其中的一些裝置已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)化商品，應(yīng)用到相應(yīng)的工業(yè)領(lǐng)域上，并且取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，這對于企業(yè)節(jié)約能源、降低成本有很大的幫助。

壓力流體能量綜合利用設(shè)備主要分為兩大類：

一類是高低壓流體借助葉輪和主軸來傳遞能量，即以機(jī)械能作為流體壓力能量傳遞的中間環(huán)節(jié)。典型的裝置包括反轉(zhuǎn)泵型（Francis?Pump）、佩爾頓透平（Pelton?Whee1）和水力透平（Turbo?Charger）。雖然此類能量回收裝置技術(shù)比較成熟，但由于原理上的不足，即必須先將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能后再轉(zhuǎn)化為壓力能，在轉(zhuǎn)化過程中不可避免地存在能量損失，因此在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高效率的空間已經(jīng)非常有限，其能量回收效率在30~70%左右。

20世紀(jì)90年代初，另一類效率更高的流體壓力能量回收技術(shù)——功能（壓力）交換器迅速發(fā)展起來，功能（壓力）交換器的結(jié)構(gòu)非常簡單，高壓流體通過活塞（包括以高、低壓混合液柱為活塞）的傳遞作用為低壓流體加壓，若忽略活塞的摩擦等因素，理論上能量傳遞效率可達(dá)100%；而實(shí)際上功交換器的回收效率可達(dá)90%以上，近年來在眾多過程工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。按照結(jié)構(gòu)不同，壓力交換器又可分為閥配流式功能（壓力）交換器和盤配流式功能（壓力）交換器兩種。典型的閥配流式功能（壓力）交換器代表產(chǎn)品有瑞士Calder公司的等壓活塞式功能交換器（Work?Exchanger)；典型的盤配流式功能（壓力）交換器典型的代表有美國ERI公司的旋轉(zhuǎn)壓力交換器（Pressure?Exchanger）。

常規(guī)海水淡化工藝，經(jīng)過預(yù)處理合格的海水分成二路，一路由高壓泵直接升壓到海水淡化額定操作壓力（如5.5MPa）；另一路經(jīng)能量回收裝置（等壓交換）通過壓力交換獲取濃水余壓能后（如5.3MPa），再經(jīng)高壓增壓泵增壓至海水淡化額定操作壓力（約5.5MPa），與前一路高壓海水匯合后進(jìn)入反滲透膜組件。而高壓增壓泵制造成本跟高壓泵接近，尤其是小流量高壓增壓泵價(jià)格十分昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于反滲透系統(tǒng)的差壓增壓式能量回收裝置，不需要高壓增壓泵，能夠利用回收的能量直接將低壓原料水的壓力提升到反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水壓力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的壓力能量交換并減少設(shè)備投資和設(shè)備選型難度。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

它包括：二位四通換向閥、第一液壓缸、第二液壓缸；第一液壓缸具有第一液壓缸的活塞和活塞桿，第二液壓缸具有第二液壓缸的活塞和活塞桿；所述差壓增壓式能量回收裝置還具有出口與第一液壓缸有桿腔相連且進(jìn)口與低壓原料口進(jìn)口相連的第一配流單向閥、出口與第二液壓缸有桿腔相連且進(jìn)口與低壓原料口進(jìn)口相連的第二配流單向閥、進(jìn)口與第一液壓缸有桿腔相連且出口與高壓原料水排出口相連的第三配流單向閥、進(jìn)口與第二液壓缸有桿腔相連且出口與高壓原料水排出口相連的的第四配流單向閥；二位四通換向閥的第一端口與第一液壓缸無桿腔相通，第二端口與第二液壓缸無桿腔相通，第三端口與高壓濃水入口相通，第四端口與低壓濃水排放口相通，所述差壓增壓式能量回收裝置還具有設(shè)在高壓濃水管上的第一調(diào)節(jié)閥、設(shè)在低壓原料水管路上的第二調(diào)節(jié)閥；

進(jìn)入能量回收裝置高壓濃水入口的高壓濃水流量大于從能量回收裝置高壓原料水排出口排出的高壓原料水流量，且進(jìn)入的高壓濃水流量與排出的高壓原料水流量的比值等于第一液壓缸有桿腔的有效截面積與第一液壓缸無桿腔的比值，也等于第二液壓缸有桿腔的有效截面積與第二液壓缸無桿腔的比值；

所述第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)流量使二位四通換向閥按一定的時(shí)間換向，該時(shí)間是第一液壓缸無桿腔最大體積除以進(jìn)入能量回收裝置的高壓濃水入口的流量值的商或第二液壓缸無桿腔最大體積除以進(jìn)入能量回收裝置的高壓濃水入口的流量值的商；

所述高壓原料水排出口處的高壓原料水壓力達(dá)到反滲透膜堆的進(jìn)水壓力。

由于采用本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明具體有的有益的效果是：

本發(fā)明比起反轉(zhuǎn)泵型（Francis?Pump）、佩爾頓透平（Pelton?Whee1）和水力透平（Turbo?Charger）之類需要中間轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的壓力能量利用裝置具有更高的能量回收效率。