CN111039359B - 一种脱硫废水零排放用膜法节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于脱硫废水处理的技术领域，具体涉及一种脱硫废水零排放用膜法节能系统，该节能系统包括原水供应装置、能量转化装置、反渗透装置和泵等，能量转化装置包括水压缸、止回阀组和密封换向阀，其中，水压缸包括水压缸缸体、水压缸活塞，水压缸活塞设于水压缸缸体内并可往复动作，水压缸活塞朝向水压缸端盖的开口的端面上设有向水压缸端盖的开口的方向凸出的水压缸活塞凸台，水压缸活塞凸台的局部或全部能进入所述水压缸端盖的开口内，可以减缓水压缸活塞运行失控时与水压缸端盖的撞击力，有效保护水压缸活塞。

Description

一种脱硫废水零排放用膜法节能系统

技术领域

本发明属于脱硫废水处理的技术领域，具体涉及一种脱硫废水零排放用膜法节能系统。

背景技术

目前，我国针对废水排放的标准要求非常严格，已经将水环境保护上升到了国家建设战略层面。就电厂来说，作为用水和排水大户，其用水占工业用水总量的20%，从多个角度出发看，梯级利用、浓缩减量、节约用水，对于电厂实现脱硫废水零排放的意义重大。

当前2×600MW等级的火力发电机组，通常脱硫废水水量约为15t/h左右，随着国家对环保行业污水排放标准的提高，脱硫废水急需进行零排放处理。目前，在脱硫废水零排放处理领域，采用膜法进行浓缩减量是主要的工艺手段，脱硫废水的TDS通常为50000ppm左右，通过多级反渗透膜浓缩后浓水TDS可达到100000ppm，随后将浓水送入结晶蒸发干燥处理工艺，最终形成结晶盐固体。

众所周知，反渗透膜分离技术是利用膜对混合物中各组分选择透过性能的差异来分离、提纯、浓缩和减量的分离技术。反渗透是一种以压力差为推动力、从溶液中分离出溶剂的膜分离手段，对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透，从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液，高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。

脱硫废水零排放工艺中，脱硫废水来水通常采用100%的水量升压进入高压泵，随后通过高压泵的继续增压，进入反渗透系统，通过反渗透膜的浓缩分离作用，部分浓缩为高TDS的高压浓水。因克服高TDS脱硫废水来水的渗透压，在反渗透膜系统中，脱硫废水需要很高的进水压力（50bar～120bar），通过反渗透浓缩后，高TDS浓水的压力往往降低1～2bar，之后这部分反渗透系统的高压浓水通常采用阀门调节或限流孔板的方式进行减压，通常减压至10bar以内，减压后的低压浓水进入结晶蒸发干燥处理工艺，因此，当前膜法浓缩减量工艺存在巨大的能量浪费，研究采用能量转化装置对脱硫废水的高压浓水能量进行回收利用，从而实现工艺系统的节能。

其中，功交换式能量转化装置，因其只需经过“压力能-压力能”一步转化过程，能量转化效率高，现已成为研究的重点。水压缸式能量转化装置属于功交换式能量转化装置，其包括水压缸缸体以及水压缸缸体内的活塞。浓水和原水分别自水压缸缸体的两端进入缸体，高压的浓水推动活塞压缩原水，将高压浓水的压强传递给原水，从而实现能量交换。但是，现有的水压缸式能量转化装置运行过程中，大流量高压浓水充入水压缸后，水压缸内原水迅速升压而导致原水进入端的止回阀迅速关闭使阀板与阀体瞬间敲击，频繁的瞬间敲击大大降低了止回阀的使用寿命。能量转化完成后，调整水压缸缸体浓水一端的换向装置，具有残余压强的浓水自水压缸缸体内排出，排出的大流量残压浓水与低压浓水瞬间接触会产生界面水锤而导致换向装置频繁振动产生噪音，严重影响换向装置的使用寿命和整个节能装置的使用安全性，进而不利于整个脱硫废水零排放用膜法节能系统的稳定性能。

有鉴于此，需要提供一种系统稳定性能较好的脱硫废水零排放用膜法节能系统，特提出本发明申请。

发明内容

本发明的目的首先在于提供一种脱硫废水零排放用膜法节能系统，该节能系统中的能量转化装置的新型水压缸有助于提高节能系统的整体稳定性能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种脱硫废水零排放用膜法节能系统，包括原水供应装置、能量转化装置、反渗透装置、第一供水泵、高压泵，第二供水泵和增压泵，所述原水供应装置并联设有第一出液支路和第二出液支路，所述第一出液支路上设有依次连接的所述第一供水泵、所述高压泵和所述反渗透装置，所述第二出液支路上设有依次连接的第二供水泵和所述能量转化装置；

所述能量转化装置包括两个水压缸、止回阀组和密封换向阀，所述止回阀组包括低压进止回阀和高压出止回阀，所述水压缸的第一端通过所述低压进止回阀与所述第二供水泵连接、通过所述高压出止回阀与增压泵连接，第二端与所述密封换向阀的接管口连接，所述密封换向阀的进液口与所述反渗透装置的高压浓水出口连接；

所述水压缸包括水压缸缸体、水压缸活塞，所述水压缸活塞设于所述水压缸缸体内并可往复动作，所述水压缸缸体两端的水压缸端盖上分别设有开口，自所述水压缸端盖的开口延伸设有水压缸连接管，所述水压缸的第一端的所述水压缸连接管的管路中设置所述止回阀组，所述水压缸活塞朝向所述水压缸端盖的开口的端面上设有向所述水压缸端盖的开口的方向凸出的水压缸活塞凸台，所述水压缸活塞凸台的局部或全部能进入所述水压缸端盖的开口内。

作为一种实施方式，所述水压缸的第一端的水压缸连接管包括第一支管和第二支管，所述第一支管与所述第二供水泵连接，所述第二支管与所述增压泵连接，所述低压进止回阀设于所述第一支管的管路中，所述高压出止回阀设于所述第二支管的管路中。

作为一种实施方式，所述密封换向阀包括缸体、换向活塞组件和执行机构，所述缸体上设置所述进液口、两个接管口和两个排放口，所述接管口设于所述进液口的相对侧并可选择开闭以交替地将液体排出或导入所述缸体内，所述排放口设于所述接管口的相对侧的缸体两端并可选择开闭以交替地排出所述缸体内的液体；所述缸体内分别在所述进液口与所述接管口、所述接管口与所述排放口之间的内周壁上设有自所述内周壁朝所述缸体的轴向延伸的突出结构；

所述换向活塞组件设于所述缸体的内部，包括两个滑动塞、两个固定塞和连接轴，所述连接轴贯穿设于所述缸体的内部，所述滑动塞可滑动地设于所述连接轴上，所述固定塞固定设于所述连接轴上，所述固定塞与所述进液口沿其轴向左右两侧的所述突出结构相对应设置，所述滑动塞与靠近所述排放口的所述突出结构相对应设置；

所述进液口沿其轴向左右两侧的所述突出结构沿周向设有升压孔，所述升压孔的第一端设于所述突出结构用于止挡所述固定塞的端面、第二端设于所述突出结构朝所述缸体的轴向突出的端面，所述升压孔的所述第一端和所述第二端之间形成贯通的通道；所述滑动塞朝向所述排放口的端部设有朝所述缸体的轴向凹陷的泄压槽；

所述执行机构与所述连接轴的一端连接，以驱动所述换向活塞组件沿所述缸体的轴向进行往复动作。

作为一种实施方式，所述升压孔的所述第一端和所述第二端之间的通道包括：自所述突出结构用于止挡所述固定塞的端面向所述突出结构内延伸的第一通道，自所述突出结构朝所述缸体的轴向突出的端面向所述突出结构内延伸并与所述第一通道相交的第二通道，所述第一通道与所述第二通道相垂直。

作为一种实施方式，所述突出结构沿所述缸体的内周壁的周向延伸设置一整圈、与所述缸体的内周壁构成与所述缸体同轴设置的圆筒状结构，所述升压孔的第一端设于所述圆筒状结构可止挡所述固定塞的底部环面上、第二端设于所述圆筒状结构的内周上；

所述固定塞包括第一止挡端部和第一密封部，所述第一止挡端部沿所述缸体径向的长度部位能够完全覆盖升压孔的第一端，所述第一密封部可与所述圆筒状结构的内周密封连接。

作为一种实施方式，所述滑动塞与靠近所述排放口的所述突出结构之间设有密封环，所述密封环包括环形基座和自所述环形基座延伸设置的筒状结构，所述滑动塞包括第二止挡端部和第二密封部，所述第二止挡端部与所述环形基座相抵接、所述第二密封部可密封连接于所述筒状结构的内周；所述泄压槽设于所述第二密封部朝向所述排放口的端部且沿所述缸体的轴向的长度小于所述第二密封部沿所述缸体的轴向的长度。

作为一种实施方式，所述换向活塞组件还包括两个档盘，所述两个档盘分别固定设于所述连接轴上、靠近所述排放口的两端。

作为一种实施方式，所述缸体的第一侧沿所述缸体的轴向设置第一排放口、进液口和第二排放口，所述第一排放口和所述第二排放口设于所述进液口轴向的左右两侧；所述缸体的第二侧设有第一接管口和第二接管口，所述第二侧与所述第一侧关于所述缸体的轴向对称设置；所述第一接管口和第二接管口沿所述缸体的轴向设于所述第一排放口和所述第二排放口之间。

作为一种实施方式，所述进液口其轴向左侧的所述突出结构和靠近所述第一排放口的所述突出结构之间形成第一空腔，所述第一空腔内设有第一档盘、第一滑动塞和第一固定塞，所述第一空腔的侧壁上设置第一接管口；所述第一滑动塞上设有第一泄压槽，与所述第一泄压槽对应的所述突出结构上设有第一密封环，与所述第一固定塞对应的所述突出结构上设有第一升压孔；

所述进液口沿其轴向右侧的所述突出结构和靠近所述第二排放口的所述突出结构之间形成第二空腔，所述第二空腔内设有第二档盘、第二滑动塞和第二固定塞，所述第二空腔的侧壁上设置第二接管口；所述第二滑动塞上设有第二泄压槽，与所述第二泄压槽对应的所述突出结构上设有第二密封环，与所述第二固定塞对应的所述突出结构上设有第二升压孔。

作为一种实施方式，所述第一泄压槽的右边缘与所述第一密封环的右边缘对齐时，所述第一固定塞的右边缘恰好到达所述第一升压孔的右边缘时，密闭所述第一空腔；

所述第二固定塞的左边缘到达所述第二升压孔的左边缘时，所述第二泄压槽的左边缘恰好达到第二密封环的左边缘，密闭所述第二空腔。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

（1）本发明脱硫废水零排放用膜法节能系统可以对高压脱硫废水的能量进行回收转化，控制进入高压泵的水量约为脱硫废水的来水总量的37%，进入能量转化装置、交换能量后汇入高压泵出口的水量约为63%，与水压缸的高压出口端相连的增压泵仅需要提升4~5bar的扬程即可，和现有技术相比，本发明能够大幅度降低高压泵的进水流量，从而降低高压泵的电机功率等级，减少系统运行的用电消耗，具有显著的节能效果，降低运行成本；

（2）本发明的水压缸活塞朝向所述水压缸端盖的开口的两侧端面上设有水压缸活塞凸台，水压缸活塞凸台的直径小于水压缸端盖的开口的内径，当水压缸活塞运行失控时，水压缸活塞凸台可以进入水压缸端盖的开口内，此时，过水面积为开口内径与水压缸活塞凸台的外周之间的环形区域，相比水压缸活塞凸台局部进入水压缸端盖的开口之前，过水面积发生急剧减小，水压缸活塞与水压缸端盖之间的流体起到“水垫层”阻尼作用，减缓水压缸活塞与水压缸端盖的撞击力，有效保护水压缸活塞，有助于提高脱硫废水零排放用膜法节能系统的整体稳定性；

（3）本发明的密封换向阀具有预升压功能，通过升压孔提前使得水压缸内的水压升高，使得低压进止回阀缓闭，避免低压进止回阀的快速敲击问题，延长止回阀的使用寿命；

（4）本发明的密封换向阀具有预卸压功能，通过泄压槽提前将水压缸内的高压水流卸压，避免大流量高压浓水与低压浓水瞬间接触时的水锤发生，避免设备振动和降低设备运行噪音；

（5）本发明的密封换向阀具有高压不断流的设计特点，可以使得能量转化装置的高压进水及高压出水水流稳定，当所述的能量转化装置与反渗透装置组合使用时，可以使得进入反渗透装置的高压原水水流稳定；

（6）本发明的密封换向阀的滑动塞以及固定塞与缸体之间采用轴向滑动密封与径向挤压密封的双重密封作用，可有效避免密封换向阀内部因密封不严而导致的漏水问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

其中：

图1为本发明实施例的脱硫废水零排放用膜法节能系统的结构示意图；

图2为图1所示脱硫废水零排放用膜法节能系统的能量转化装置的结构示意图；

图3为图2中第一水压缸的局部结构示意图；

图4为本发明实施例的密封换向阀的结构示意图；

图5为图4所示的密封换向阀的局部结构的放大图；

图6为图4的密封换向阀的A-A侧剖视图；

图7为图4的密封换向阀的固定塞的结构示意图；

图8为图4的密封换向阀的滑动塞的三维结构示意图；

图9为图8所示滑动塞的结构剖视图；

图10为本发明实施例的密封换向阀运行位置示意图一；

图11为本发明实施例的密封换向阀运行位置示意图二；

图12为本发明实施例的密封换向阀运行位置示意图三；

图13为本发明实施例的密封换向阀运行位置示意图四；

图14为本发明实施例的密封换向阀运行位置示意图五；

图15为本发明实施例的密封换向阀运行位置示意图六；

图16为本发明实施例的密封换向阀运行位置示意图七；

图17为本发明实施例的密封换向阀运行位置示意图八；

图18为本发明实施例的密封换向阀运行位置示意图九；

图19为本发明实施例的密封换向阀运行位置示意图十。

图中标记：

1、密封换向阀；2、连接轴；3、第一端部缸体；4、突出结构；5、第一密封环；6、第一滑动塞；7、第一接管口；8、第一固定塞；9、第一升压孔；10、第二接管口；11、第二固定塞；12、第二滑动塞；13、第二密封环；14、第二泄压槽；15、第二档盘；16、第二端部缸体；17、执行机构；18、第二排放口；19、第二空腔；20、第二升压孔；21、进液口；22、第一空腔；23、第一泄压槽；24、第一档盘；25、第一排放口；26、第三空腔；27、第四空腔；100、第一止挡端部；101、第一密封部；110、第二止挡端部；111、第二密封部；200、第一水压缸；201、第一水压缸活塞；2011、第一水压缸活塞凸台；202、第一水压缸连接管；300、第二水压缸；301、第二水压缸活塞；302、第二水压缸连接管；400、低压进止回阀；401、高压出止回阀；500、能量转化装置；600、反渗透装置；700、原水供应装置； 800、第一供水泵；801、第二供水泵；802、高压泵；803、增压泵。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

根据本发明的具体实施例，如图1-3所示，本发明提供一种脱硫废水零排放用膜法节能系统，包括原水供应装置700、能量转化装置500、反渗透装置600、第一供水泵800、高压泵802，第二供水泵801和增压泵803，所述原水供应装置700并联设有第一出液支路和第二出液支路，所述第一出液支路上设有依次连接的所述第一供水泵800、所述高压泵802和所述反渗透装置600，所述第二出液支路上设有依次连接的第二供水泵801和所述能量转化装置500；

所述能量转化装置500包括两个水压缸、止回阀组和密封换向阀1，所述水压缸的第一端通过所述止回阀组分别与所述第二供水泵801、所述增压泵803连接，第二端与所述密封换向阀1的接管口连接，所述密封换向阀1的进液口与所述反渗透装置600的高压浓水出口连接；

所述水压缸包括水压缸缸体、水压缸活塞，所述水压缸活塞设于所述水压缸缸体内并可往复动作，所述水压缸缸体两端的水压缸端盖上分别设有开口，自所述水压缸端盖的开口延伸设有水压缸连接管，所述水压缸的第一端的水压缸连接管的管路中设置所述止回阀组，所述水压缸活塞朝向所述水压缸端盖的开口的端面上设有向所述水压缸端盖的开口的方向凸出的水压缸活塞凸台，所述水压缸活塞凸台的局部或全部能进入所述水压缸端盖的开口内。

如图2所示，作为一种具体实施方式，所述能量转化装置500包括第一水压缸200、第二水压缸300，其中：

第一水压缸200包括水压缸缸体、第一水压缸活塞201，第一水压缸活塞201于水压缸缸体内并可往复动作，第一水压缸200的第一端和第二端的水压缸端盖上分别设有开口，自所述水压缸端盖的开口延伸设有第一水压缸连接管202，其中，第一水压缸200的第二端的第一水压缸连接管202与密封换向阀1的第一接管口7连接；第一水压缸200的第一端的第一水压缸连接管202包括第一支管和第二支管，所述第一支管与所述第二供水泵801连接，所述第二支管与所述增压泵803连接，所述止回阀组包括低压进止回阀400和高压出止回阀401，所述低压进止回阀400设于所述第一支管的管路中，所述高压出止回阀401设于所述第二支管的管路中；

第二水压缸300包括水压缸缸体、第二水压缸活塞301，第二水压缸活塞301设于水压缸缸体内并可往复动作，第二水压缸300的第一端和第二端的水压缸端盖上分别设有开口，自所述水压缸端盖的开口延伸设有第二水压缸连接管302，其中，第二水压缸300的第二端的第二水压缸连接管302与密封换向阀1的第二接管口10连接；第二水压缸300的第一端的第二水压缸连接管302包括第一支管和第二支管，所述第一支管与所述第二供水泵801连接，所述第二支管与所述增压泵803连接，所述止回阀组包括低压进止回阀400和高压出止回阀401，所述低压进止回阀400设于所述第一支管的管路中，所述高压出止回阀401设于所述第二支管的管路中。

如图3，该图以第一水压缸200为例，更清楚地展示了水压缸活塞的局部结构。第一水压缸200包括缸体、第一水压缸活塞201，第一水压缸活塞201的左右两侧均设有朝水压缸端盖的开口凸出的第一水压缸活塞凸台2011。

第二水压缸300的结构采用上述的第一水压缸200的相同结构。

水压缸活塞朝向所述水压缸端盖的开口的两侧端面上设有水压缸活塞凸台，水压缸活塞凸台的直径小于水压缸端盖的开口的内径，当水压缸活塞运行失控时，水压缸活塞凸台可以进入水压缸端盖的开口内，此时，过水面积为开口内径与水压缸活塞凸台的外周之间的环形区域，相比水压缸活塞凸台局部进入水压缸端盖的开口之前，过水面积发生急剧减小，水压缸活塞与水压缸端盖之间的流体起到“水垫层”阻尼作用，减缓水压缸活塞与水压缸端盖的撞击力，有效保护水压缸活塞，有助于提高脱硫废水零排放用膜法节能系统的整体稳定性。

根据本发明的具体实施例，如图4、图10-19所示，其是本发明脱硫废水零排放用膜法节能系统中使用的一种密封换向阀1。所述密封换向阀1包括缸体、换向活塞组件和执行机构17，所述缸体上设有供高压浓水流入的进液口21、两个接管口（如图中的7和10）和两个排放口（如图中的18和25），所述接管口设于所述进液口21的相对侧并可选择开闭以交替地将液体排出或导入所述缸体内，所述排放口设于所述接管口的相对侧的缸体两端并可选择开闭以交替地排出所述缸体内的液体；所述缸体内分别在所述进液口21与接管口、接管口与排放口之间的内周壁上设有自所述内周壁朝所述缸体的轴向延伸的突出结构4；

所述换向活塞组件设于所述缸体的内部，包括2个滑动塞（如图中的6和12）、2个固定塞（如图中的8和11）和连接轴2，所述连接轴2贯穿设于所述缸体的内部，所述滑动塞可滑动地设于所述连接轴2上，所述固定塞固定设于所述连接轴2上，所述固定塞与所述进液口21沿其轴向的左右两侧的所述突出结构4相对应设置，所述滑动塞与靠近所述排放口的所述突出结构4相对应设置；

所述进液口21沿其轴向的左右两侧的所述突出结构4沿周向设有升压孔（如图中的9和20），所述升压孔的第一端设于所述突出结构4用于止挡所述固定塞的端面、第二端设于所述突出结构4朝所述缸体的轴向突出的端面，所述升压孔的所述第一端和所述第二端之间形成贯通的通道；所述滑动塞朝向所述排放口的端部设有朝所述缸体的轴向凹陷的泄压槽（如图中的14和23）；

所述执行机构17与所述连接轴2的一端连接，以驱动所述换向活塞组件沿所述缸体的轴向进行往复动作。

需要说明的是：与进液口21连接并流入的液体源为从所述反渗透装置600流出的高压脱硫废液。图10-图19中的箭头的方向表示进液或出液方向，箭头的大小表示进液或出液的流量大小。

本发明所述的缸体的轴向以图4、图5、图10-19为例，是指图中的水平左右方向。所述进液口21、各接管口、各排液口的轴向以图4、图5、图10-19为例，是指各图中的竖直方向。

进一步地，作为一种具体的实施方式，所述升压孔的所述第一端和所述第二端之间的通道包括：自所述突出结构4用于止挡所述固定塞的端面向所述突出结构4内延伸的第一通道，自所述突出结构4朝所述缸体的轴向突出的端面向所述突出结构4内延伸并与所述第一通道相交的第二通道，所述第一通道与所述第二通道相垂直。

进一步地，作为优选的实施方式，所述进液口21沿其轴向左右两侧（以图4为例，就是图4中的水平左右方向）的所述突出结构4上沿所述缸体的周向均匀设置偶数个所述升压孔。

进一步地，作为一种具体的实施方式，所述突出结构4沿所述缸体的内周壁的周向延伸设置一整圈、与所述缸体的内周壁构成与所述缸体同轴设置的圆筒状结构，所述升压孔的第一端设于所述圆筒状结构可止挡所述固定塞的底部环面上、第二端设于所述圆筒状结构的内周上；

所述固定塞包括第一止挡端部100和第一密封部101，所述第一止挡端部100沿所述缸体径向的长度部位能够完全覆盖升压孔的第一端，所述第一密封部101可与所述圆筒状结构的内周密封连接。

本发明所述固定塞的第一止挡端部与对应的突出结构用于止挡该第一止挡端部的端面相配合，可实现固定塞与缸体的径向密封，第一密封部伸入所述圆筒状结构的内周并密封连接，可实现固定塞与缸体的轴滑动密封，达到了双重密封的效果，可有效避免密封换向阀内部因密封不严而导致的漏水问题。

进一步地，作为一种具体的实施方式，所述滑动塞与靠近所述排放口的所述突出结构4之间设有密封环（如图中的5和13），所述密封环包括环形基座和自所述环形基座延伸设置的筒状结构，所述滑动塞包括第二止挡端部110和第二密封部111，所述第二止挡端部110与所述环形基座相抵接、所述第二密封部111可密封连接于所述筒状结构的内周；所述泄压槽设于所述第二密封部111朝向所述排放口的端部且沿缸体轴向的长度小于所述第二密封部111的沿缸体轴向的长度。

所述滑动塞的第二止挡端部与所述环形基座相抵接，可实现滑动塞与缸体的径向密封，所述第二密封部可伸入密封环的所述筒状结构的内周并密封连接，可实现滑动塞与缸体的轴滑动密封，达到了双重密封的效果，可有效避免密封换向阀内部因密封不严而导致的漏水问题。

优选地，泄压槽在滑动塞的周向上均布布置偶数个。

进一步地，作为一种具体的实施方式，所述换向活塞组件还包括两个档盘（如图中的15和24），所述两个档盘分别固定设于所述连接轴2上、靠近所述排放口的两端。

进一步地，作为一种具体的实施方式，所述缸体的第一侧沿所述缸体的轴向自左向右依次设置第一排放口25、进液口21和第二排放口18，所述第一排放口25和所述第二排放口18设于所述进液口21轴向的左右两侧；所述缸体的第二侧设有第一接管口7和第二接管口10，所述第二侧与所述第一侧关于所述缸体的轴向对称设置；所述第一接管口7和第二接管口10沿所述缸体的轴向设于所述第一排放口25和所述第二排放口18之间。

更进一步地，如图4、图10-19所示，作为优选的实施方式，所述第一排放口25和所述第二排放口18以所述进液口21轴向为对称轴对称地设于所述进液口21的左右两侧，所述第一接管口7、第二接管口10以所述进液口21的轴向为对称轴对称地设于所述进液口21的相对侧。

进一步地，作为一种具体的实施方式，所述进液口21沿其轴向左侧的所述突出结构4和靠近所述第一排放口25的所述突出结构4之间形成第一空腔22，所述第一空腔22内设有第一档盘24、第一滑动塞6、第一固定塞8，所述第一空腔22的某一侧壁上设置第一接管口7；所述第一滑动塞6上设有第一泄压槽23，与所述第一泄压槽23对应的所述突出结构4上设有第一密封环5，与所述第一固定塞8对应的所述突出结构4上设有第一升压孔9。

所述进液口21沿其轴向右侧的所述突出结构4和靠近所述第二排放口18的所述突出结构4之间形成第二空腔19，所述第二空腔19内设有第二档盘15、第二滑动塞12、第二固定塞11，所述第二空腔19的某一侧壁上设置第二接管口10；所述第二滑动塞12上设有第二泄压槽14，与所述第二泄压槽14对应的所述突出结构4上设有第二密封环13，与所述第二固定塞11对应的所述突出结构4上设有第二升压孔20。

上述的第一空腔22可以随着第一档盘24、第一滑动塞6、第一固定塞8动作而导致的位置变化可形成敞开或密封空间，上述的第二空腔19可以随着第二档盘15、第二滑动塞12、第二固定塞11动作而导致的位置变化可形成敞开或密封空间。

进一步地，作为一种具体的实施方式，所述缸体包括中部缸体、第一端部缸体3和第二端部缸体16，第一端部缸体3和第二端部缸体16是分体设置的，并在内部的换向活塞组件安装后通过螺栓组装的形式分别固定连接在中部缸体的两端。第一端部缸体3上设置第一排放口25，第二端部缸体16设置第二排放口18，进液口21、第一接管口7和第二接管口10设置在中部缸体上，第一空腔22和第二空腔19设于中部缸体的内腔。

如图4，第一空腔22内沿所述缸体的轴向自左向右依次设置第一档盘24、第一滑动塞6和第一固定塞8，第一滑动塞6左端朝向第一档盘24的第二密封部111的末端上设置第一泄压槽23；第二空腔19内沿所述缸体的轴向自左向右依次设置第二固定塞11、第二滑动塞12和第二档盘15，第二滑动塞12右端朝向第二档盘15的第二密封部111的末端上设置第二泄压槽14。

下面结合图10-19对本发明所述脱硫废水零排放用膜法节能系统中的能量转化装置的换向动作进行分解说明：

当密封换向阀1自图10所示位置向图19所示位置运行时，密封换向阀1内的高压浓水将从进入第二水压缸300转变为进入第一水压缸200。换向过程通过如下的分解步骤S001至S010实现。需要说明的是下面说明过程中所用到的方位词，均以附图所示的左右来定义，其是为了方便说明方位，方便理解，但是并不限定本专利的范围。

原水供应装置700内储存的是脱硫废水，以下所称的“高压浓水”是原水供应装置700输出的脱硫废水经过反渗透装置600处理后排出的高压脱硫废水。

S001：如图10，“低压填充”阶段，在此状态下，高压浓水通过密封换向阀1进入第二水压缸300，推动第二水压缸300内的第二水压缸活塞301向止回阀组侧移动，使得低压原水获得能量变成高压原水。此时，来自供水泵的低压原水充入第一水压缸200，推动第一水压缸200内的第一水压缸活塞201向密封换向阀1侧运动，使得低压浓水从密封换向阀1的第一排放口25排出，即为低压填充阶段。此时，第一水压缸200的低压进止回阀400处于开启状态、第一水压缸200的高压出止回阀401处于关闭状态。

S002：如图11，在执行机构17的往左驱动下，连接轴2及其连接的两个固定塞（图中的8和11）和两个档盘（图中的15和24）共同向左运行，在低压浓水水流的冲击作用下，第一滑动塞6随着第一档盘24和连接轴2共同向左运行，当第一滑动塞6的第一泄压槽23左边缘与第一密封环5右边缘对齐时，此时，第一空腔内22的低压浓水排水受阻，进而第一水压缸200内的低压进水水流减少。

S003：如图12，执行机构17继续推动连接轴2及其连接的两个固定塞（图中的8和11）和两个档盘（图中的15和24）继续向左运行，在低压浓水水流的冲击作用下，第一滑动塞6随着第一档盘24继续向左运行，第一滑动塞6的第二密封部111的局部进入第一密封环5的密封部位，此时，由于第二密封部111上设有第一泄压槽23，低压浓水未全部截断，部分低压浓水仍旧可以经过第一泄压槽23流出，进入第三空腔26（参见图4和图12，第三空腔26为第一滑动塞6的第一泄压槽23的左侧刚进入第一密封环5的密封部位的左侧、与第一排放口25相通的空间），进而从第一排放口25排出。该第一泄压槽23的存在有效避免了低压浓水大流量水流瞬时截断时，第三空腔26内水流由于惯性继续向前流动，在水流和滑动塞之间产生真空空间，随后水流反向冲击滑动塞，即可有效避免发生的水锤问题。

S004：如图13，“低压升压”阶段，执行机构17推动连接轴2及其连接的两个固定塞（图中的8和11）和两个档盘（图中的15和24）继续向左运行，第一泄压槽23的右边缘与第一密封环5的右边缘对齐时，第一固定塞8的第一密封部101刚好覆盖住第一升压孔9设于突出结构4朝缸体的轴向突出的端面上的第二端。此时第一空腔22处于无高压浓水充入同时无低压浓水排出的状态。随后，连接轴2继续向左运行，第一升压孔9被打开，第一滑动塞6与第一密封环5形成轴向密封关系。第一升压孔9打开后，同时第一滑动塞6与第一密封环5形成的轴向密封作用，通过第一升压孔9进入第一空腔22的高压浓水无法进入第三空腔26，只能通过第一接管口7进入第一水压缸200。高压浓水的充入将使得第一空腔22内的水流升压，第一水压缸200内的低压原水随后被升压，即为低压升压阶段。

S005：如图14，执行机构17推动连接轴2及其连接的两个固定塞（图中的8和11）和两个档盘（图中的15和24）继续向左运行，当第二档盘15的左边缘与第二滑动塞12的右边缘接触后，第二滑动塞12在第二档盘15的推动作用下，随第二档盘15一起向左运行。第一空腔22内水压升高，第一升压孔9使得第一空腔22内未有大流量的高压浓水充入，此时第一水压缸200侧的低压进止回阀400缓慢关闭。

在这个过程中，因第一升压孔9的过水面积较小，高压浓水将以极小的流量通过第一升压孔9进入第一水压缸200，第一水压缸200即将开始“预增压”过程，第一水压缸200内的低压原水水压升高，此时第一水压缸200的低压进止回阀400将处于“缓和”的自动关闭过程。

随后，来自密封换向阀1的高压浓水进入第二水压缸300的水量将开始减少，转而进入第一水压缸200。

S006：如图15，“高压交叠”阶段，执行机构17推动连接轴2及其连接的两个固定塞（图中的8和11）和两个档盘（图中的15和24）继续向左运行，第二滑动塞12在第二档盘15的推动下，随同第二档盘15一起向左运行。高压浓水将从进入第二空腔19逐渐变更为进入第一空腔22，进而高压浓水从进入第二水压缸300逐渐变更为进入第一水压缸200，此时，即为高压交叠阶段。

此时，第一水压缸200和第二水压缸300均处于高压进水推动第一水压缸活塞201、第二水压缸活塞301向止回阀组侧运行的过程，此时第一水压缸200的高压出止回阀401和第二水压缸300的高压出止回阀401均处于开启状态，第一水压缸200和第二水压缸300均处于输出高压原水状态。

“高压交叠”使得能量转化装置的高压出水处于稳定输出状态，从而实现了“高压不断流”功能。此过程，第一水压缸200的低压进止回阀400与第二水压缸300的低压进止回阀400均处于关闭状态。

S007：如图16，执行机构17推动连接轴2及其连接的两个固定塞（图中的8和11）和两个档盘（图中的15和24）继续向左运行，第二滑动塞12在第二档盘15的推动下，随同第二档盘15一起向左运行。当第一滑动塞6与第一密封环5右边缘接触时，第一滑动塞6运动受阻，停止向左运行，此时，第二空腔19停止大流量高压浓水的进入，同时由于第二升压孔20仍旧处于开通状态，有效防止了第二空腔19的高压浓水水流突然截断，避免了水锤问题。此时，第一空腔22处于大流量高压浓水充入状态。

S008：如图17，“高压隔离”阶段，执行机构17推动连接轴2及其连接的两个固定塞（图中的8和11）和两个档盘（图中的15和24）继续向左运行，第二滑动塞12在第二档盘15的推动下，随同第二档盘15一起向左运行。第一滑动塞6停止于当前位置，在高压浓水的高压压力作用下，第一滑动塞6与第一密封环5的配合构成轴向密封和径向密封的双重密封。当第二固定塞11的第一密封部101刚好覆盖住第二升压孔20设于突出结构4朝缸体的轴向突出的端面上的第二端时，第二滑动塞12的第二泄压槽14的左边缘恰好达到第二密封环13的左边缘，此时，第二固定塞11和突出结构4配合、第二滑动塞12和第二密封环13配合构成截断水流流通状态，第二空腔19停止进水，即为高压隔离阶段。

第二水压缸300停止进入高压浓水，第二水压缸300的高压出止回阀401在其自身弹簧的作用下处于自动关闭状态，第二水压缸300的低压进止回阀400持续处于关闭状态。

S009：如图18，“高压泄压”阶段，执行机构17推动连接轴2及其连接的两个固定塞（图中的8和11）和两个档盘（图中的15和24）继续向左运行，第一滑动塞6保持位置不变，第二滑动塞12在第二档盘15的推动下，随同第二档盘15一起向左运行。当第二泄压槽14的过水通道被打开时，来自第二水压缸300的高压浓水从第二空腔19内的第二泄压槽14的过水通道流出，第二水压缸300及第二空腔19内的高压浓水进行泄压，即为高压泄压阶段。

第二水压缸300内的高压浓水通过第二泄压槽14的过水通道进行泄压，同时因为第二泄压槽14的过水通道的过流面积较小，并未有大流量高压浓水流出，避免了大流量高压浓水与低压浓水接触时在界面处发生的水锤问题。此时，第二水压缸300的高压出止回阀401和低压进止回阀400仍旧维持关闭状态。

S010：如图19，“低压填充”阶段，执行机构17推动连接轴2及其连接的两个固定塞（图中的8和11）和两个档盘（图中的15和24）继续向左运行，第一滑动塞6保持位置不变，第二滑动塞12在第二档盘15的推动下，随同第二档盘15一起向左运行，直至第二固定塞11移动至其第一止挡端部100和第一密封部101相配合刚好能覆盖住第二升压孔20的位置。此时，恰好呈现第二固定塞11与缸体的突出结构4为双密封状态，即存在轴向滑动密封和径向挤压密封的双重密封状态。在此过程中，低压原水充入第二水压缸300及第二空腔19，即低压填充阶段。

来自供水泵的低压原水通过低压进止回阀400填充进入第二水压缸300，第二水压缸300内的第二水压缸活塞301在低压原水的推动下向密封换向阀1侧运行，已泄压的高压浓水从第二水压缸300进入密封换向阀1，并从密封换向阀1的第二排放口18排出。在此过程中，第二水压缸300的低压进止回阀400处于打开状态，第二水压缸300的高压出止回阀401维持关闭状态。

如此，密封换向阀1的一个周期的动作完成。

在下一个周期换向阀动作时，在执行机构17的驱动下，执行机构17推动连接轴2及其连接的两个固定塞（图中的8和11）和两个档盘（图中的15和24）向右运行，依次呈现出“低压升压” 、“高压交叠” 、“高压隔离” 、“高压泄压” 、“低压填充”阶段。

当执行机构17往右执行动作过程中，当第二滑动塞12的第二密封部111的局部进入第二密封环13的密封部位，此时，由于第二密封部111上设有第二泄压槽14，低压浓水未全部截断，部分低压浓水仍旧可以经过第二泄压槽14流出，进而从第二排放口18排出。该第二泄压槽14的存在有效避免了低压浓水大流量水流瞬时截断时，第四空腔27（参见图4，第四空腔27为第二滑动塞12的第二泄压槽14右端刚进入第二密封环13的密封部位的右侧、与第二排放口18相通的空间）内水流由于惯性继续向前流动，在水流和滑动塞之间产生真空空间，随后水流反向冲击滑动塞时，水流对滑动塞的敲击问题，即可有效避免发生的水锤问题。

综上所述，本发明所述脱硫废水零排放用膜法节能系统具有如下有益效果：

（1）本发明脱硫废水零排放用膜法节能系统可以对高压脱硫废水的能量进行回收转化，控制进入高压泵的水量约为脱硫废水的来水总量的37%，控制进入能量转化装置、交换能量后汇入高压泵出口的水量约为63%，与水压缸的高压出口端相连的增压泵仅需要提升4~5bar的扬程即可，和现有技术相比，本发明能够大幅度降低高压泵的进水流量，从而降低高压泵的电机功率等级，减少系统运行的用电消耗，具有显著的节能效果，降低运行成本；

（2）本发明的水压缸活塞朝向所述水压缸端盖的开口的两侧端面上设有水压缸活塞凸台，水压缸活塞凸台的直径小于水压缸端盖的开口的内径，当水压缸活塞运行失控时，水压缸活塞凸台可以进入水压缸端盖的开口内，此时，过水面积为开口内径与水压缸活塞凸台的外周之间的环形区域，相比水压缸活塞凸台局部进入水压缸端盖的开口之前，过水面积发生急剧减小，水压缸活塞与水压缸端盖之间的流体起到“水垫层”阻尼作用，减缓水压缸活塞与水压缸端盖的撞击力，有效保护水压缸活塞，有助于提高脱硫废水零排放用膜法节能系统的整体稳定性；

（3）本发明的密封换向阀具有预升压功能，通过升压孔提前使得水压缸内的水压升高，使得低压进止回阀缓闭，避免低压进止回阀的快速敲击问题，延长止回阀的使用寿命；

（4）本发明的密封换向阀具有预卸压功能，通过泄压槽提前将水压缸内的高压水流卸压，避免大流量高压浓水与低压浓水瞬间接触时的水锤发生，避免设备振动和降低设备运行噪音；

（5）本发明的密封换向阀具有高压不断流的设计特点，可以使得能量转化装置的高压进水及高压出水水流稳定，当所述的能量转化装置与反渗透装置组合使用时，可以使得进入反渗透装置的高压原水水流稳定；

（6）本发明的密封换向阀的滑动塞以及固定塞与缸体之间采用轴向滑动密封与径向挤压密封的双重密封作用，可有效避免密封换向阀内部因密封不严而导致的漏水问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种脱硫废水零排放用膜法节能系统，其特征在于，包括原水供应装置、能量转化装置、反渗透装置、第一供水泵、高压泵，第二供水泵和增压泵，所述原水供应装置并联设有第一出液支路和第二出液支路，所述第一出液支路上设有依次连接的所述第一供水泵、所述高压泵和所述反渗透装置，所述第二出液支路上设有依次连接的第二供水泵和所述能量转化装置；

所述能量转化装置包括两个水压缸、止回阀组和密封换向阀，所述止回阀组包括低压进止回阀和高压出止回阀，所述水压缸的第一端通过所述低压进止回阀与所述第二供水泵连接、通过所述高压出止回阀与增压泵连接，第二端与所述密封换向阀的接管口连接，所述密封换向阀的进液口与所述反渗透装置的高压浓水出口连接；

所述水压缸包括水压缸缸体、水压缸活塞，所述水压缸活塞设于所述水压缸缸体内并可往复动作，所述水压缸缸体两端的水压缸端盖上分别设有开口，自所述水压缸端盖的开口延伸设有水压缸连接管，所述水压缸的第一端的所述水压缸连接管的管路中设置所述止回阀组，所述水压缸活塞朝向所述水压缸端盖的开口的端面上设有向所述水压缸端盖的开口的方向凸出的水压缸活塞凸台，所述水压缸活塞凸台的局部或全部能进入所述水压缸端盖的开口内；

所述密封换向阀包括缸体、换向活塞组件和执行机构，所述缸体上设置所述进液口、两个接管口和两个排放口，所述接管口设于所述进液口的相对侧并可选择开闭以交替地将液体排出或导入所述缸体内，所述排放口设于所述接管口的相对侧的缸体两端并可选择开闭以交替地排出所述缸体内的液体；所述缸体内分别在所述进液口与所述接管口、所述接管口与所述排放口之间的内周壁上设有自所述内周壁朝所述缸体的轴向延伸的突出结构；

所述换向活塞组件设于所述缸体的内部，包括两个滑动塞、两个固定塞和连接轴，所述连接轴贯穿设于所述缸体的内部，所述滑动塞可滑动地设于所述连接轴上，所述固定塞固定设于所述连接轴上，所述固定塞与所述进液口沿其轴向左右两侧的所述突出结构相对应设置，所述滑动塞与靠近所述排放口的所述突出结构相对应设置；

所述进液口沿其轴向左右两侧的所述突出结构沿周向设有升压孔，所述升压孔的第一端设于所述突出结构用于止挡所述固定塞的端面、第二端设于所述突出结构朝所述缸体的轴向突出的端面，所述升压孔的所述第一端和所述第二端之间形成贯通的通道；所述滑动塞朝向所述排放口的端部设有朝所述缸体的轴向凹陷的泄压槽；

所述执行机构与所述连接轴的一端连接，以驱动所述换向活塞组件沿所述缸体的轴向进行往复动作；

所述升压孔的所述第一端和所述第二端之间的通道包括：自所述突出结构用于止挡所述固定塞的端面向所述突出结构内延伸的第一通道，自所述突出结构朝所述缸体的轴向突出的端面向所述突出结构内延伸并与所述第一通道相交的第二通道，所述第一通道与所述第二通道相垂直。

2.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放用膜法节能系统，其特征在于，所述水压缸的第一端的水压缸连接管包括第一支管和第二支管，所述第一支管与所述第二供水泵连接，所述第二支管与所述增压泵连接，所述低压进止回阀设于所述第一支管的管路中，所述高压出止回阀设于所述第二支管的管路中。

3.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放用膜法节能系统，其特征在于：所述突出结构沿所述缸体的内周壁的周向延伸设置一整圈、与所述缸体的内周壁构成与所述缸体同轴设置的圆筒状结构，所述升压孔的第一端设于所述圆筒状结构可止挡所述固定塞的底部环面上、第二端设于所述圆筒状结构的内周上；

所述固定塞包括第一止挡端部和第一密封部，所述第一止挡端部沿所述缸体径向的长度部位能够完全覆盖升压孔的第一端，所述第一密封部可与所述圆筒状结构的内周密封连接。

4.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放用膜法节能系统，其特征在于：所述滑动塞与靠近所述排放口的所述突出结构之间设有密封环，所述密封环包括环形基座和自所述环形基座延伸设置的筒状结构，所述滑动塞包括第二止挡端部和第二密封部，所述第二止挡端部与所述环形基座相抵接、所述第二密封部可密封连接于所述筒状结构的内周；所述泄压槽设于所述第二密封部朝向所述排放口的端部且沿所述缸体的轴向的长度小于所述第二密封部沿所述缸体的轴向的长度。

5.根据权利要求1、权利要求3、权利要求4任一项所述的脱硫废水零排放用膜法节能系统，其特征在于：所述换向活塞组件还包括两个档盘，所述两个档盘分别固定设于所述连接轴上、靠近所述排放口的两端。

6.根据权利要求4所述的脱硫废水零排放用膜法节能系统，其特征在于：所述缸体的第一侧沿所述缸体的轴向设置第一排放口、进液口和第二排放口，所述第一排放口和所述第二排放口设于所述进液口轴向的左右两侧；所述缸体的第二侧设有第一接管口和第二接管口，所述第二侧与所述第一侧关于所述缸体的轴向对称设置；所述第一接管口和第二接管口沿所述缸体的轴向设于所述第一排放口和所述第二排放口之间。

7.根据权利要求6所述的脱硫废水零排放用膜法节能系统，其特征在于：所述进液口其轴向左侧的所述突出结构和靠近所述第一排放口的所述突出结构之间形成第一空腔，所述第一空腔内设有第一档盘、第一滑动塞和第一固定塞，所述第一空腔的侧壁上设置第一接管口；所述第一滑动塞上设有第一泄压槽，与所述第一泄压槽对应的所述突出结构上设有第一密封环，与所述第一固定塞对应的所述突出结构上设有第一升压孔；

所述进液口沿其轴向右侧的所述突出结构和靠近所述第二排放口的所述突出结构之间形成第二空腔，所述第二空腔内设有第二档盘、第二滑动塞和第二固定塞，所述第二空腔的侧壁上设置第二接管口；所述第二滑动塞上设有第二泄压槽，与所述第二泄压槽对应的所述突出结构上设有第二密封环，与所述第二固定塞对应的所述突出结构上设有第二升压孔。

8.根据权利要求7所述的脱硫废水零排放用膜法节能系统，其特征在于：所述第一泄压槽的右边缘与所述第一密封环的右边缘对齐时，所述第一固定塞的右边缘恰好到达所述第一升压孔的右边缘时，密闭所述第一空腔；

所述第二固定塞的左边缘到达所述第二升压孔的左边缘时，所述第二泄压槽的左边缘恰好达到第二密封环的左边缘，密闭所述第二空腔。

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