CN111362358B - 热量回收提高反渗透效率的设备及其工艺 - Google Patents
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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
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 (6)
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;
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;
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;
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)。
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)。
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)。
4.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。
5.一种热量回收提高反渗透效率的工艺,使用了权利要求1-4任意一项的热量回收提高反渗透效率的设备,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。
6.根据权利要求5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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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