[發明專利]一種熱漲冷縮式反滲透系統壓力能量回收裝置及方法

在審

• 申請號: 201611114315.4
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106582290A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 姜萬錄;楊超;朱勇;雷亞飛
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B01D61/06
• 分類號: B01D61/06
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 崔鳳英

1.一種熱漲冷縮式反滲透系統壓力能量回收裝置，主要包括高壓原液出口、第一單向閥、主罐體、第一加熱器、第一冷卻器、第二單向閥、能量回收單元、低壓原液進口、第三單向閥、濃縮液排放口和高壓濃縮液進口，其特征在于：高壓原液出口與第一單向閥的出液口相連，第一單向閥的進液口與主罐體的下端口相連，主罐體的側端口與第二單向閥的出液口相連，第二單向閥的進液口與能量回收單元的排液端相連；主罐體的上端口與第三單向閥的出液口相連，第三單向閥的進液口與低壓原液進口相連，低壓原液進口的另一端與能量回收單元的進液端相連；濃縮液排放口與能量回收單元的另一排液端相連，高壓濃縮液進口與能量回收單元的另一進液端相連。

2.根據權利要求1所述的一種熱漲冷縮式反滲透系統壓力能量回收裝置，其特征在于：所述能量回收單元包括第一排液閥、第一腔體、第一進液閥、第二排液閥、第二進液閥、第二加熱器、第二冷卻器、球閥、第二腔體、第三加熱器和第三冷卻器；

第二單向閥的進液口通過第一排液閥與第一腔體的下端口相連，濃縮液排放口通過第二排液閥與第一腔體的下端口相連，高壓濃縮液進口通過第二進液閥與第一腔體的下端口相連；低壓原液進口通過第一進液閥與第一腔體的側端口相連；第一腔體的上端口通過球閥與第二腔體的上端口相連。

3.根據權利要求1所述的一種熱漲冷縮式反滲透系統壓力能量回收裝置，其特征在于：所述主罐體內部充有惰性氣體，并在主罐體內部安裝第一加熱器和第一冷卻器。

4.根據權利要求1所述的一種熱漲冷縮式反滲透系統壓力能量回收裝置，其特征在于：所述第一腔體內部充有惰性氣體，并在第一腔體內部安裝第二加熱器和第二冷卻器。

5.根據權利要求1所述的一種熱漲冷縮式反滲透系統壓力能量回收裝置，其特征在于：所述第二腔體內部充有惰性氣體，并在第二腔體內部安裝第三加熱器和第三冷卻器。

6.根據權利要求1所述的一種熱漲冷縮式反滲透系統壓力能量回收裝置，其特征在于：在所述高壓原液出口安裝有壓力表。

7.根據權利要求1所述的一種熱漲冷縮式反滲透系統壓力能量回收裝置，其特征在于：所述的第一排液閥、第一進液閥、第二排液閥、第二進液閥和球閥均為采用電磁控制的開關閥。

8.根據權利要求1所述的一種熱漲冷縮式反滲透系統壓力能量回收裝置，其特征在于：所述裝置中可順次連接多組相同結構的能量回收單元。

9.一種應用權利要求1所述裝置的壓力能量回收方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，需要進行處理的原液經高壓原液入口進入反滲透系統，并由低壓供液泵進行一次加壓，一次加壓后的原液分為兩路：一路進入第一腔體；另一路進入主罐體；進入主罐體的一次加壓原液，在第一加熱器加熱內部氣體膨脹使其二次加壓后進入反滲透膜組，經反滲透膜過濾后排出低壓純凈液和高壓濃縮液；

步驟2，上一循環結束時，第一腔體與第二腔體中充滿低壓高溫氣體；第一排液閥、第一進液閥、第二排液閥、第二進液閥和球閥均處于關閉狀態；

步驟3，開啟第二進液閥和球閥，未透過反滲透膜的高壓濃縮液經第二進液閥進入第一腔體中，與此同時，通過第二冷卻器和第三冷卻器使第一腔體(體積為V2)和第二腔體(體積為V1)中的低壓高溫氣體冷卻收縮變為低壓低溫氣體，使兩腔氣體總體積由V1+V2冷卻收縮為V1，伴隨第一腔體和第二腔體中氣體的冷卻收縮過程，高壓濃縮液充滿第一腔體，并對第一腔體中的低壓低溫氣體做功，使其增壓后經球閥進入第二腔體，關閉第二進液閥和球閥，此時第一腔體中充滿濃縮液，第二腔體中充滿高壓低溫氣體；

步驟4，開啟第二排液閥，當將做完功的濃縮液經濃縮液排放口排出后，關閉第二排液閥；然后開啟第一進液閥，使第一腔體中充滿低壓原液后，關閉第一進液閥；此時，第一腔體中充滿原液，第二腔體中充滿高壓低溫氣體；

步驟5，開啟第一排液閥和球閥，此時，通過第二加熱器和第三加熱器使第一腔體(體積為V2)和第二腔體(體積為V1)中的高壓低溫氣體受熱膨脹變為高壓高溫氣體，使兩腔氣體總體積由V1加熱膨脹為V1+V2；伴隨第一腔體和第二腔體中氣體的加熱膨脹過程，高壓高溫氣體對第一腔體中的原液做功，使其增壓后經第二單向閥注入主罐體，當第一腔體中的原液完全排出后，關閉第一排液閥和球閥；此時，第一腔體與第二腔體中充滿低壓高溫氣體；

步驟6，此后進入下一循環，循環進行上述步驟，當多個能量回收單元交錯進行工作時，便可達到連續壓力能量回收再利用的目的。