CN100341609C - 基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置 - Google Patents

基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置，该能量回收装置包含如下部件：导杆；活塞；液压缸，液压缸内装有活塞，活塞固定连接导杆；进水三通电磁阀，该进水三通电磁阀一端连接所述液压缸安装导杆的一端，另两个端口分别与低压给水泵和高压给水泵的出水口相连；排水三通电磁阀，该排水三通电磁阀一端连接液压缸远离导杆的一端，另两个端口分别与反渗透膜的浓盐水出水管道和浓盐水泄放管道相连；传感器，该传感器可获得活塞的位置信号；控制器，该控制器根据传感器反馈的导杆的位置信号来控制进水三通电磁阀和排水三通电磁阀的同步开闭。本发明回收效率高、运行稳定，切换速度快，适于在工业上推广应用。

Description

基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置
技术领域
本发明涉及一种基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置。
背景技术
反渗透淡化系统在生产淡水过程中，需要不断地排出高压的浓盐水。这部分浓盐水的压力能约为反渗透淡化装置中高压给水泵输入能量的70％，将其回收可以节省耗能。中国ZL01130627公开了一种反渗透淡化系统阀控余压回收装置，该装置结构简单，但存在不足之处：需要在原料盐水管内另设置一个增压泵，才能实现浓盐水的机械能向原料盐水的机械能的传递。而且滑动活塞的运动位置无法感知，导致电脑控制器控制电磁阀的动作不能与滑动活塞的运动位置保持对应关系，因此不能达到很高的控制精度；另该装置的余压回收效率虽有一定的提高，但仍不是很理想。此外，当前的浓盐水能量回收装置普遍存在制作成本高、回收效率低的现象。
发明内容
本发明的主要目的是克服现有技术的不足，提供一种回收效率高、运行稳定、切换速度快且回收效率高的基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置。
本发明的这一目的是通过如下技术方案来实现的：一种基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置，该能量回收装置包含能量交换器，该能量交换器包含如下部件：
导杆；
活塞；
液压缸，所述液压缸内装有活塞，所述活塞固定连接导杆；
进水三通电磁阀，所述进水三通电磁阀一端连接所述液压缸安装导杆的一端，另两个端口分别与低压给水泵和高压给水泵的出水口相连；
排水三通电磁阀，所述排水三通电磁阀一端连接液压缸远离导杆的一端，另两个端口分别与反渗透膜的浓盐水出水管道和浓盐水泄放管道相连；
所述进水三通电磁阀和出水三通电磁阀可以用其它实现相同功能的元件代替。
所述能量回收装置还包含：
传感器，所述传感器可获得所述活塞的位置信号；
控制器，所述控制器根据传感器反馈的导杆的位置信号来控制进水三通电磁阀和排水三通电磁阀的同步开闭。
所述能量交换器为多个，使反渗透膜不间断地进水、排水。
所述控制器为电磁控制柜或计算机，也可以使用其它实现相同功能的元件代替。
本发明的工作原理是(参考图1)：活塞将液压缸分隔成左右两部分，左端充满原料盐水，右端充满浓盐水，当活塞到达液压缸的最右端时，传感器把活塞的位置信号送给控制器，控制器控制进水三通电磁阀、排水三通电磁阀同时从AC、XZ连通切换到CB、YX连通，此时活塞两端存在推力差，推动活塞向左运动，这时反渗透膜产生的浓盐水经浓盐水出口注入液压缸右端，液压缸左端内的原料盐水被压入反渗透膜；当活塞到达液压缸的最左端时，传感器把活塞的位置信号送给控制器，控制器控制进水三通阀电磁阀、排水三通电磁阀同时从CB、YX连通切换到AC、XZ连通，原料盐水经管口A、C注入液压缸左端，活塞向右滑动，使得液压缸右端内的浓盐水经管口X、Z被排出。以上过程完成了反渗透膜内原料盐水的更新，同时利用了浓盐水的能量。如此反复，即可实现浓盐水能量的高效回收。
本发明使用了导杆，原理上就是利用导杆减小活塞受力面积，产生推力，推动活塞运动从而实现能量回收。传感器不一定要与导杆有实际接触。主要目的是为了获得活塞的位置信号，从而发送给控制器。图1中传感器靠近导杆，只是一个示意位置，只要能得到活塞的位置信号，放在哪里都可以。控制器与三通电磁阀不一定相连。只要控制器能控制它们同步开启就行。比如，类似于电视机的遥控器，控制器与三通电磁阀没有物理上的连接线，但可以通过电磁波信号来控制。图1中的点划线箭头表示控制信号。
本发明的浓盐水能量回收装置与现有技术相比，具有如下显著优点：(1)运行稳定，且通过控制器控制三通电磁阀的同时开闭，确保其转换同步，切换速度快且控制精度高；(2)该能量回收装置中采用与活塞固定连接的导杆，活塞两端存在压力差，推动活塞的运动，控制器通过传感器反馈的导杆的位置信号来控制两个三通电磁阀的同步开闭，不但控制精度高，而且使得控制程序的启动和导杆的位置关系保持一致，并可进行相应的调整，保持较快的切换速度；(3)以往能量回收装置中，为正常运作往往需要用到3个或3个以上的压力泵(包括低压给水泵、高压给水泵、增压泵等，其中增压泵的耗能占的比重最大)、本发明的精髓在于巧妙利用活塞两边存在的压力差做为补充动力，不必采用以往必须的增压泵，从而节省了整个能量回收装置的能量消耗；(4)本发明的回收效率高，其回收效率可达到95％以上。
附图说明
下面结合附图和技术实施例对本发明作进一步详细说明。
图1的双点划线框内部分是本发明的结构示意图，其中控制信号用点划线表示；
图2是图1中活塞处于一般位置的状态图；
图3是图1中活塞处于最右端的状态图；
图4是图1中活塞处于最左端的状态图。
附图标记说明
1原料盐水；2低压给水泵；3过滤器；4高压给水泵
5反渗透膜；51反渗透膜入水口；52淡水出口；53浓盐水出口
6进水三通电磁阀；7液压缸；8导杆；9控制器
10传感器；11活塞；12排水三通电磁阀
具体实施方式
如图1所示，依次相连的低压给水泵2、过滤器3、高压给水泵4、反渗透膜5组成反渗透淡化装置，浓盐水能量回收装置建立在该反渗透装置的基础上，该能量回收装置包含如下部件：
导杆8；
活塞11；
液压缸7，所述液压缸7内装有活塞11，所述活塞11固定连接导杆8；
进水三通电磁阀6，所述进水三通电磁阀6一端连接所述液压缸7安装导杆8的一端，另两个端口分别与低压给水泵2和高压给水泵4的出水口相连；
排水三通电磁阀12，所述排水三通电磁阀12一端连接液压缸7远离导杆8的一端，另两个端口分别与反渗透膜5的浓盐水出水管道和浓盐水泄放管道相连。排水三通电磁阀12的Y口接的是浓盐水出水管道，Z口接的是浓盐水泄放管；
传感器10，所述传感器10可获得所述活塞11的位置信号，传感器10本身和导杆8不接触，只要能获得活塞11的信号，可放在任意位置；
当然传感器10也可与导杆8有实际的接触，同样可以获得活塞11的信号。
控制器9，所述控制器9根据传感器10反馈的导杆8的位置信号来控制进水三通电磁阀6和排水三通电磁阀12的同步开闭。
同样的，控制器9与进水三通电磁阀6和排水三通电磁阀12不一定相连。只要控制器9能控制它们同步开启就行。比如，类似于电视机的遥控器。控制器9与进水三通电磁阀6和排水三通电磁阀12没有物理上的连接线，但可以通过电磁波信号来控制。
上述导杆8、活塞11、液压缸7、进水三通电磁阀6及排水三通电磁阀12构成一个能量交换器，可采用多个能量交换器并联，使反渗透膜不停地进水、排水。
上述进水三通电磁阀6和出水三通电磁阀12可以用其它实现相同功能的元件代替。
控制器9为电磁控制柜或计算机或其它控制元件。
如图1所示，活塞11将液压缸7分隔成V1、V2两部分，V1充满原料盐水1，过滤器3已对原料盐水1其作了预处理，V2充满浓盐水；
设反渗透膜5含有反渗透膜入水口51、淡水出口52、浓盐水出口53，反渗透膜入水口51的压力为P51，浓盐水出口53的压力为P53(在下面的说明中，带下标的字母P指图中在下标所指之处的压强)，当活塞11到达液压缸7的最右端时(图3所示)，传感器10把活塞11的位置信号送给控制器9，控制器9控制进水三通电磁阀6、排水三通电磁阀12同时从AC、XZ连通切换到CB、YX连通；反渗透膜5工作时，PV2不大于PV1；导杆8的横截面积为S，活塞11左侧受力面积为A1，右侧受力面积为A，即A＝A1+S，活塞11左侧受力FV1＝PV1A1，右侧受力FV2＝PV2A，存在推力差F(F＝FV2-FV1)。设计S使得推力差F克服活塞11和导杆8运动的摩擦以及流体流动等阻力，推动活塞11稳定地向左运动；反渗透膜5产生的浓盐水经浓盐水出口53、Y、X注入V2，V1内的原料盐水经管口C、B、51被压入反渗透膜5；当活塞11到达液压缸7的最左端时(图4所示)，传感器10把活塞11的位置信号送给控制器9，控制器9控制进水三通阀电磁阀6、排水三通电磁阀12同时从CB、YX连通切换到AC、XZ连通，原料盐水经管口A、C注入V1，活塞11向右滑动，使得V2内的浓盐水经管口X、Z被排出。以上过程完成了反渗透膜内原料盐水的更新，同时利用了浓盐水的能量。如此反复，即可实现浓盐水能量的高效回收。
将导杆8、活塞11、液压缸7、进水三通电磁阀6及排水三通电磁阀12作为一个能量交换器；反渗透淡化装置可并联多个能量交换器，从而确保反渗透膜5不间断地工作，达到稳定生产淡水的目的。

Claims (7)

1、一种基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置，包含能量交换器，该能量交换器包含如下部件：
活塞(11)；
液压缸(7)，所述液压缸(7)内装有活塞(11)；
进水三通电磁阀(6)；
排水三通电磁阀(12)
其特征在于：所述能量回收装置还包含：
导杆(8)，所述活塞(11)固定连接导杆(8)；所述进水三通电磁阀(6)一端连接所述液压缸(7)安装导杆(8)的一端，另两个端口分别与低压给水泵(2)和高压给水泵(4)的出水口相连；所述排水三通电磁阀(12)一端连接液压缸(7)远离导杆(8)的一端，另两个端口分别与反渗透膜(5)的浓盐水出水管道和浓盐水泄放管道相连；
传感器(10)，所述传感器(10)可获得所述活塞(11)的位置信号；
控制器(9)，所述控制器(9)根据传感器(10)反馈的导杆(8)的位置信号来控制进水三通电磁阀(6)和排水三通电磁阀(12)的同步开闭。
2、根据权利要求1所述的一种基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置，其特征在于：所述能量交换器为多个，使反渗透膜不间断地进水、排水。
3、根据权利要求1或2所述的一种基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置，其特征在于：所述传感器(10)与所述导杆(8)接触。
4、根据权利要求1或2所述的一种基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置，其特征在于：所述传感器(10)与所述导杆(8)不接触。
5、根据权利要求1或2所述的一种基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置，其特征在于：所述控制器(9)与所述进水三通电磁阀(6)和所述排水三通电磁阀(12)相连。
6、根据权利要求1或2所述的一种基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置，其特征在于：所述控制器(9)与所述进水三通电磁阀(6)和所述排水三通电磁阀(12)不相连，通过电磁波信号来控制。
7、根据权利要求1或2所述的一种基于反渗透淡化技术的浓盐水能量回收装置，其特征在于：所述控制器(9)为电磁控制柜或计算机。
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