CN111362358A - 热量回收提高反渗透效率的设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热量回收提高反渗透效率的设备及其工艺，涉及热量回收技术领域，其技术方案要点是：包括反渗透装置，还包括锅炉、喷射泵、淡水柜，锅炉外设有循环管，循环管的两端均连通热水区域，循环管穿过盐水腔，循环管连有循环泵，循环管靠近锅炉的两端分别设有阀门一；锅炉的顶部设有用于通出蒸汽的蒸汽管，喷射泵具有进气口、排气口、抽气口，喷射泵通过进气口、排气口连通蒸汽管，淡水腔通过淡水出口与淡水柜连通，抽气口与淡水柜的内顶部间连通有抽气管，抽气口位于淡水柜上方。本设备及其工艺通过减低淡水侧的压力，能够进一步提高反渗透效率；使用蒸汽的部分动能降低淡水侧的压力，能对锅炉内水的余热进行回收利用，较为节能。

Description

热量回收提高反渗透效率的设备及其工艺

技术领域

本发明涉及热量回收技术领域，特别涉及热量回收提高反渗透效率的设备及其工艺。

背景技术

锅炉是制造蒸汽的常用设备，锅炉停机时内部的水还有余热，若自然冷却则会浪费该能量，对锅炉余热的利用成为了现今越来越重要的研究课题。

反渗透法通常又称超过滤法，该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将盐水与淡水分隔开的方法。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到盐水一侧，从而使盐水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。如果对盐水一侧施加一大于盐水渗透压的外压，那么盐水中的纯水将反渗透到淡水中，这就叫反渗透。反渗透法多用于制造淡水，反渗透法的最大优点是节能。反渗透效率的影响因素有压力差、温度等。

现有申请公布号为CN101844821A的发明专利申请公开了一种余热回收提高反渗透效率的设备及工艺，将生产系统的余热排放装置排放的余热经过收能器收集、汽水换热器转换变成高温热水存至疏水箱，疏水箱内的高温热水进入换热器换热；凉的井水由井水进水口进入换热器与高温热水换热，至井水温度为25℃-30℃由反渗透系统的进水口进入反渗透系统进行反渗透，由低温热水出水口出来的低温热水进入除盐水箱重新利用。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：反渗透时，半透膜两侧的压力差即盐水侧压力减去淡水侧压力的值，该压力差越大反渗透的效率越高。现有的反渗透系统仅通过增大盐水侧的压力，压力过大容易导致密封问题，反渗透效率仍有待提高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种热量回收提高反渗透效率的设备，通过减低淡水侧的压力，能够进一步提高反渗透效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种热量回收提高反渗透效率的设备，包括反渗透装置，所述反渗透装置包括罐体、设于罐体内的半透膜，所述半透膜将罐体内分隔为盐水腔、淡水腔，所述罐体设有盐水入口、盐水出口、淡水出口，所述盐水入口、盐水出口连通盐水腔，所述淡水出口连通淡水腔；还包括锅炉、喷射泵、淡水柜，所述锅炉的内底部设有热水区域，所述锅炉外设有循环管，所述循环管的两端均连通热水区域，所述循环管穿过盐水腔，所述循环管连有循环泵，所述循环管靠近锅炉的两端分别设有阀门一；

所述锅炉的顶部设有用于通出蒸汽的蒸汽管，所述喷射泵具有进气口、排气口、抽气口，所述喷射泵通过进气口、排气口连通蒸汽管，其中进气口较排气口更靠近锅炉；所述淡水腔通过淡水出口与淡水柜连通，所述抽气口与淡水柜的内顶部间连通有抽气管，所述抽气口位于淡水柜上方。

通过上述技术方案，盐水入口通过外接泵的方式抽送盐水进入盐水腔，该泵保持运行状态使盐水腔保持较高压力。锅炉运行时，蒸汽经蒸汽管、喷射泵向锅炉外流动，因喷射泵的工作原理，抽气口产生吸力，该吸力通过抽气管、淡水柜作用于淡水腔，减少了淡水腔的压力，则盐水腔、淡水腔的压力差增大提高反渗透效率。这样设置能对蒸汽的动能进行利用，起到节能效果。

锅炉停机时，蒸汽管没有蒸汽通过，则抽气口不产生吸力。人员将两个阀门一打开，将循环泵启动，热水区域内的热水经循环管循环流动，循环管内的水热量传递至盐水腔内的盐水，提高了盐水腔的水温，提高反渗透效率。这样能对锅炉内水的余热进行回收利用，起到节能作用。

优选的，所述罐体位于锅炉下方，所述罐体和锅炉间连通有通压管，所述通压管将热水区域的底部与盐水腔连通，所述通压管内沿其长度方向滑动设置有活塞板，所述活塞板与通压管内壁滑动密封。

通过上述技术方案，热水区域的水压能通过活塞板作用于盐水腔，从而提高盐水腔的水压，在淡水腔压降的共同作用下，能够提高反渗透的效率。

优选的，所述活塞板固定有滑杆，所述滑杆穿过通压管的管壁并与通压管建立滑动密封，所述通压管外设有可活动的挡块，所述挡块能通过活动限制滑杆进行滑动。

通过上述技术方案，需要对盐水腔输入盐水时，人员通过挡块限制滑杆、活塞板移动，然后可向盐水腔输入新的盐水。进行反渗透时，人员可通过活动挡块取消对滑杆的锁定，使活塞板能沿通压管自由滑动，此时热水区域的水压能通过活塞板作用于盐水腔，从而提高盐水腔的水压。

优选的，所述通压管连通盐水腔的位置位于盐水腔的内顶部，所述盐水入口设于通压管上，所述盐水入口连通通压管的位置位于活塞板下方，所述盐水入口处设有控制其通断的阀门二。

通过上述技术方案，盐水入口位于罐体上方，则向盐水腔注入盐水时，盐水能完全注满盐水腔。

优选的，所述盐水腔位于淡水腔的上方，所述半透膜沿水平方向将盐水腔、淡水腔分隔；所述淡水腔的顶口尺寸大于盐水腔的底口尺寸，所述淡水腔具有朝上的开口，所述开口与淡水出口连通；所述淡水柜位于淡水腔的水平方向一侧，所述淡水腔通过开口溢出淡水的方式流出淡水腔。

通过上述技术方案，淡水腔的淡水水位始终保持在与半透膜的下表面接触的状态，使半透膜两侧能够形成渗透压；通过设置淡水出口的高度，淡水腔的水位可保持仅少量高于半透膜，则淡水腔的水作用于半透膜的水压很小，便于反渗透的进行。

优选的，所述罐体还设有淡水入口，所述淡水入口位于开口的正上方，所述淡水入口设有控制其通断的阀门三。

通过上述技术方案，阀门三保持常闭状态，需要向淡水腔补充淡水时打开阀门三，输入淡水时淡水能靠重力完全充满淡水腔。

优选的，所述循环管在盐水腔内呈多段弯折状或螺旋状。

通过上述技术方案，增加了循环管外壁与盐水腔内盐水的接触面积，提高了换热能力。

本发明的第二目的在于提供一种热量回收提高反渗透效率的工艺，能够进一步提高反渗透效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：锅炉运行时，蒸汽经蒸汽管、喷射泵向锅炉外流动，抽气口产生吸力，减少了淡水腔的压力，则盐水腔、淡水腔的压力差增大提高反渗透效率；

锅炉停止运行时，两个阀门一处于打开状态，循环泵处于启动状态，热水区域内的热水经循环管循环流动，提高了盐水腔的水温，提高反渗透效率。

优选的，锅炉运行时，关闭两个阀门一、循环泵，则能减少热水区域的水在循环管内的热量损失。

通过上述技术方案，锅炉运行时，能减少热水区域的水在循环管内的热量损失，使锅炉内的水的热量尽量用于产生蒸汽。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

1、本设备及其工艺通过减低淡水侧的压力，能够进一步提高反渗透效率；

2、使用蒸汽的部分动能降低淡水侧的压力，较为节能；

3、淡水腔的水位能保持在固定位置，且作用于半透膜的压力较小。

附图说明

图1为实施例一的热量回收提高反渗透效率的设备的示意图；

图2为图1的A处放大图。

图中，1、锅炉；2、喷射泵；3、淡水柜；11、热水区域；12、蒸汽管；21、进气口；22、排气口；23、抽气口；24、抽气管；4、罐体；5、半透膜；41、盐水腔；42、淡水腔；411、盐水入口；412、盐水出口；421、淡水入口；422、淡水出口；6、循环管；61、阀门一；62、循环泵；43、开口；44、阀门三；7、通压管；71、活塞板；72、滑杆；73、固定块；74、挡块；45、阀门二。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1，为本发明公开的一种热量回收提高反渗透效率的设备，包括反渗透装置、锅炉1、喷射泵2、淡水柜3。

锅炉1的内底部设有热水区域11，锅炉1的顶部设有用于通出蒸汽的蒸汽管12。喷射泵2即大气喷射泵或蒸汽喷射泵，喷射泵2具有进气口21、排气口22、抽气口23，喷射泵2通过进气口21、排气口22连通蒸汽管12，其中进气口21较排气口22更靠近锅炉1，抽气口23连通有抽气管24，抽气管24的另一端连通至淡水柜3的内顶部，抽气口23位于淡水柜3上方。锅炉1工作时蒸汽快速通过蒸汽管12，当蒸汽经进气口21进入喷射泵2后从排气口22离开，抽气口23能够产生吸力；喷射泵2为现有技术，在此不作赘述。

反渗透装置位于锅炉1下方，反渗透装置包括罐体4、设于罐体4内的半透膜5，半透膜5将罐体4内分隔为盐水腔41、淡水腔42，罐体4设有盐水入口411、盐水出口412、淡水入口421、淡水出口422，其中盐水入口411、盐水出口412连通盐水腔41，淡水入口421、淡水出口422连通淡水腔42。锅炉1外设有循环管6，循环管6的两端均连通热水区域11，循环管6靠近锅炉1的两端分别设有阀门一61，阀门一61用于控制循环管6的通断；循环管6穿过罐体4并仅穿过盐水腔41，循环管6的外壁与罐体4的接触部位进行密封，循环管6在盐水腔41内呈多段弯折状或螺旋状。循环管6连有循环泵62，循环泵62用于驱使循环管6内的水单向流动。

淡水柜3一体固定于罐体4水平方向的一侧，罐体4的淡水腔42通过淡水出口422连通淡水柜3。盐水腔41位于淡水腔42的上方，半透膜5沿水平方向将盐水腔41、淡水腔42分隔，半透膜5只能供水分子通过。盐水出口412连通于盐水腔41的内底部，盐水出口412保持常闭状态。淡水腔42的顶口尺寸大于盐水腔41的底口尺寸，半透膜5完全封闭盐水腔41的底口，但未完全封闭淡水腔42的顶口；淡水腔42具有朝上的开口43，淡水出口422位于开口43上方且连通于淡水柜3的侧壁顶部，开口43与淡水出口422连通。

淡水柜3的顶板向罐体4方向延伸并固定于罐体4侧壁，淡水柜3的顶板将开口43的上方遮盖，使罐体4、淡水柜3形成封闭状态。淡水出口422的底部略高于半透膜5的所处高度，淡水腔42通过开口43溢出淡水的方式流出淡水腔42，并可迅速通过淡水出口422溢入淡水柜3。淡水入口421设于开口43正上方的淡水柜3顶板上，淡水入口421设有控制其通断的阀门三44。

参照图1和图2，罐体4和锅炉1间还连通有通压管7，通压管7将热水区域11的底部与盐水腔41的顶部连通。通压管7的长度方向沿竖直方向，通压管7内沿其长度方向滑动设置有活塞板71，活塞板71与通压管7内壁通过设置密封圈建立滑动密封，活塞板71将其板面两侧的液体完全阻隔。活塞板71的顶面固定有滑杆72，滑杆72竖直向上延伸并穿过通压管7的管壁，通压管7的管壁通过设置密封圈与滑杆72建立滑动密封。

通压管7外设有可活动的挡块74，挡块74能通过活动限制滑杆72进行滑动。通压管7的外壁固定有固定块73，本实施例的挡块74具体为与固定块73螺纹连接的螺栓，人员能转动挡块74使其产生移动，当挡块74抵紧滑杆72外壁时能限制滑杆72进行滑动，当挡块74与滑杆72外壁分离时，滑杆72能自由进行滑动。

盐水入口411设于通压管7上紧靠罐体4的位置，盐水入口411连通通压管7的位置位于活塞板71下方，盐水入口411处设有控制其通断的阀门二45。

实施例二：

一种热量回收提高反渗透效率的工艺，包括锅炉1运行、锅炉1停机两种状况。

锅炉1运行时：

蒸汽经蒸汽管12、喷射泵2向锅炉1外流动，因喷射泵2的工作原理，抽气口23产生吸力，该吸力通过抽气管24、淡水柜3作用于淡水腔42，减少了淡水腔42的压力，则盐水腔41、淡水腔42的压力差增大提高反渗透效率。淡水柜3的水位低于抽气管24时，淡水柜3的水不会进入喷射泵2内。

阀门三44处于常闭状态，盐水出口412也处于常闭状态，淡水柜3设有排水口，该排水口也处于常闭状态。进行反渗透工作时，人员活动挡块74限制滑杆72产生滑动，然后打开阀门二45，盐水入口411通过外接泵的方式抽送盐水进入盐水腔41，该泵保持运行状态使盐水腔41保持较高压力。淡水腔42的淡水水位始终保持在与半透膜5的下表面接触的状态，使半透膜5两侧能够形成渗透压；由于淡水腔42的水位仅略高于半透膜5，则淡水腔42的水作用于半透膜5的水压很小。需要向淡水腔42补充淡水时才需打开阀门三44，需要放出淡水柜3的淡水时才需打开淡水柜3的排水口，需要放出盐水腔41的浓盐水时才需打开盐水出口412。

若停止向盐水腔41泵送盐水，此时关闭阀门二45，人员也可通过活动挡块74取消对滑杆72的锁定，使活塞板71能沿通压管7自由滑动，此时热水区域11的水压能通过活塞板71作用于盐水腔41，从而提高盐水腔41的水压，在淡水腔42压降的共同作用下，半透膜5两侧的渗透压差仍能保持反渗透的持续进行，具有节能的作用。

锅炉1运行时，也可关闭两个阀门一61、循环泵62，则能减少热水区域11的水在循环管6内的热量损失，使锅炉1内的水的热量尽量用于产生蒸汽。

锅炉1停机时：

蒸汽管12没有蒸汽通过，则抽气口23不产生吸力。人员打开阀门二45，盐水入口411通过外接泵的方式抽送盐水进入盐水腔41，该泵保持运行状态使盐水腔41保持较高压力。人员将两个阀门一61打开，将循环泵62启动，热水区域11内的热水经循环管6循环流动，循环管6内的水热量传递至盐水腔41内的盐水，提高了盐水腔41的水温，提高反渗透效率。这样能对锅炉1内水的余热进行回收利用，起到节能作用。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热量回收提高反渗透效率的设备，包括反渗透装置，所述反渗透装置包括罐体(4)、设于罐体(4)内的半透膜(5)，所述半透膜(5)将罐体(4)内分隔为盐水腔(41)、淡水腔(42)，所述罐体(4)设有盐水入口(411)、盐水出口(412)、淡水出口(422)，所述盐水入口(411)、盐水出口(412)连通盐水腔(41)，所述淡水出口(422)连通淡水腔(42)；其特征是：还包括锅炉(1)、喷射泵(2)、淡水柜(3)，所述锅炉(1)的内底部设有热水区域(11)，所述锅炉(1)外设有循环管(6)，所述循环管(6)的两端均连通热水区域(11)，所述循环管(6)穿过盐水腔(41)，所述循环管(6)连有循环泵(62)，所述循环管(6)靠近锅炉(1)的两端分别设有阀门一(61)；

所述锅炉(1)的顶部设有用于通出蒸汽的蒸汽管(12)，所述喷射泵(2)具有进气口(21)、排气口(22)、抽气口(23)，所述喷射泵(2)通过进气口(21)、排气口(22)连通蒸汽管(12)，其中进气口(21)较排气口(22)更靠近锅炉(1)；所述淡水腔(42)通过淡水出口(422)与淡水柜(3)连通，所述抽气口(23)与淡水柜(3)的内顶部间连通有抽气管(24)，所述抽气口(23)位于淡水柜(3)上方。

2.根据权利要求1所述的热量回收提高反渗透效率的设备，其特征是：所述罐体(4)位于锅炉(1)下方，所述罐体(4)和锅炉(1)间连通有通压管(7)，所述通压管(7)将热水区域(11)的底部与盐水腔(41)连通，所述通压管(7)内沿其长度方向滑动设置有活塞板(71)，所述活塞板(71)与通压管(7)内壁滑动密封。

3.根据权利要求2所述的热量回收提高反渗透效率的设备，其特征是：所述活塞板(71)固定有滑杆(72)，所述滑杆(72)穿过通压管(7)的管壁并与通压管(7)建立滑动密封，所述通压管(7)外设有可活动的挡块(74)，所述挡块(74)能通过活动限制滑杆(72)进行滑动。

4.根据权利要求3所述的热量回收提高反渗透效率的设备，其特征是：所述通压管(7)连通盐水腔(41)的位置位于盐水腔(41)的内顶部，所述盐水入口(411)设于通压管(7)上，所述盐水入口(411)连通通压管(7)的位置位于活塞板(71)下方，所述盐水入口(411)处设有控制其通断的阀门二(45)。

5.根据权利要求1所述的热量回收提高反渗透效率的设备，其特征是：所述盐水腔(41)位于淡水腔(42)的上方，所述半透膜(5)沿水平方向将盐水腔(41)、淡水腔(42)分隔；所述淡水腔(42)的顶口尺寸大于盐水腔(41)的底口尺寸，所述淡水腔(42)具有朝上的开口(43)，所述开口(43)与淡水出口(422)连通；所述淡水柜(3)位于淡水腔(42)的水平方向一侧，所述淡水腔(42)通过开口(43)溢出淡水的方式流出淡水腔(42)。

6.根据权利要求5所述的热量回收提高反渗透效率的设备，其特征是：所述罐体(4)还设有淡水入口(421)，所述淡水入口(421)位于开口(43)的正上方，所述淡水入口(421)设有控制其通断的阀门三(44)。

7.根据权利要求1所述的热量回收提高反渗透效率的设备，其特征是：所述循环管(6)在盐水腔(41)内呈多段弯折状或螺旋状。

8.一种热量回收提高反渗透效率的工艺，其特征是：锅炉(1)运行时，蒸汽经蒸汽管(12)、喷射泵(2)向锅炉(1)外流动，抽气口(23)产生吸力，减少了淡水腔(42)的压力，则盐水腔(41)、淡水腔(42)的压力差增大提高反渗透效率；

锅炉(1)停止运行时，两个阀门一(61)处于打开状态，循环泵(62)处于启动状态，热水区域(11)内的热水经循环管(6)循环流动，提高了盐水腔(41)的水温，提高反渗透效率。

9.根据权利要求8所述的热量回收提高反渗透效率的工艺，其特征是：锅炉(1)运行时，关闭两个阀门一(61)、循环泵(62)，则能减少热水区域(11)的水在循环管(6)内的热量损失。

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