CN114191984A - 一种蜂窝结构的新型膜堆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蜂窝结构的新型膜堆装置。本发明的膜堆装置包括多支膜壳以蜂窝结构排布组成的反渗透组件，所述蜂窝结构的最小基本单元是以单支膜壳为中心膜壳、多支膜壳围绕所述的中心膜壳环形排布而成，所述反渗透组件通过多组管板和隔板支撑。所述反渗透组件设于卧式碳钢压力容器内，所述隔板设于反渗透组件的中部，所述管板设于反渗透组件的两端。本发明采用一种蜂窝结构的新型膜元件排列方式，新型进、出水和产水形式，形成新型膜堆装置，提高了膜的装填密度，缩小了膜堆尺寸，解决了多支膜壳共用一个端盖的新型结构如何承受反渗透膜进范围值MPa的运行压力的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种蜂窝结构的新型膜堆装置，属于海水淡化技术领域。
背景技术
海水淡化技术实现快速发展和工程应用普及，是解决淡水资源短缺的重要途径之一。目前，开展超大型膜法海水淡化科技创新，突破反渗透膜组件、高压泵、能量回收等关键和兴技术装备，开展自主大型海水淡化技术装备集成示范，加大海水淡化工程自主技术和成套装备推广应用，是海水淡化技术的发展方向。
现有膜堆设计基本采用多支传统8寸反渗透膜壳排布垒装框架形式，如图1、图2所示。其存在以下缺陷：大型膜堆需要大型厂房容纳，建筑结构耗材量大，施工周期长；单个膜堆内部膜壳间需大量高压接头连接，对框架制造精度要求高，存在渗漏及安全风险；大型膜堆的膜壳布置存在均匀布水困难，不可避免地出现管道纵横交错的复杂布置，导致水头损失，且内部进、浓水高压管道均采用双相不锈钢材质，此举会不仅在大量消耗贵金属材料，还造成大量能源浪费；同时由于膜堆整体高度高，上下层存在运行压力差异，对反渗透膜有损伤风险。目前没有针对该装置方案缺陷提出的改进措施。
发明内容
本发明解决的技术问题是：现有大型膜堆存在占地面积大，建筑结构耗材量大，施工周期长以及存在渗漏和安全风险等问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种蜂窝结构的新型膜堆装置，为了便于描述和理解本发明，将蜂窝结构的单个蜂窝孔定义为最小基本单元，包括多支膜壳以蜂窝结构排布组成的反渗透组件，所述蜂窝结构的最小基本单元是以单支膜壳为中心膜壳、多支膜壳围绕所述的中心膜壳环形排布而成，所述反渗透组件通过多组管板和隔板支撑。
优选地，所述反渗透组件设于碳钢压力容器内，所述隔板设于反渗透组件的中部，所述管板设于反渗透组件的两端。其中，所述碳钢压力容器为高强度压力容器，根据实际设计需求，其最高承压值可达几十公斤甚至上百公斤(7～10MPa)。
优选地，所述反渗透组件的每支膜壳的两端穿设于管板中并与管板之间通过开槽O型密封圈密封连接。
优选地，所述碳钢压力容器为卧式容器，所述反渗透组件设于碳钢压力容器的中段，所述碳钢压力容器还设有与反渗透组件的进水端相连接的进水腔室，以及与反渗透组件的出水端相连接的浓水腔室。
优选地，所述碳钢压力容器的两端均设有封头，所述封头与管板之间采用焊接的方式固定连接，所述封头与管板之间形成的腔室为进水腔室或浓水腔室。
优选地，每一个所述的最小基本单元均分别设有进、出水和产水母管，所述进、出水和产水母管分别由每支膜壳的进、出水和产水管汇总而成，所述最小基本单元的所有产水母管穿过两端的封头并在封头外汇总成总产水母管。
优选地，位于所述进水腔室端的封头设有进水口，位于所述浓水腔室端的封头设有浓水出口。
优选地，所述最小基本单元是以单支膜壳为中心膜壳、6支膜壳围绕所述的中心膜壳环形排布而成。
优选地，单支所述的膜壳内设有6-7支反渗透膜元件。
优选地，所述碳钢压力容器的内壁设有防腐材料。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1.本发明采用一种蜂窝结构的新型膜元件排列方式，新型进、出水和产水形式，形成新型膜堆装置，提高了膜的装填密度，缩小了膜堆尺寸，解决了多支膜壳共用一个端盖的新型结构如何承受反渗透膜进范围值MPa的运行压力的技术难题；
2.本发明提供的蜂窝结构膜堆装置一方面将膜堆的框架结构集成为一个独立的卧式容器，大幅减小了10-30％占地尺寸，没有了厂房需求，降低工程项目现场安装工作量；另一方面，中段整体的蜂窝结构可以替代反渗透膜壳，取消了大量的高压接头连接；最后，膜罐两端的进水及浓水高压腔室或新型膜端盖可以替代原膜堆进水及浓水的大量高压双相钢管路和卡箍连接，提升安全性。
附图说明
图1为大规模传统膜堆排列形式剖面图；
图2为大规模传统膜堆排列形式截面图；
图3为本发明的蜂窝结构的新型膜堆装置的剖面结构示意图；
图4为反渗透组件的截面图；
图5为实施例中蜂窝结构的最小基本单元的排布示意图；
附图标记：1.反渗透组件；2.隔板；3.管板；4.进水腔室；5.浓水腔室；6.产水母管；7.封头；8.碳钢压力容器。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
本实施例提供了一种蜂窝结构的新型膜堆装置，如图2-5所示，为了便于描述和理解本发明，将蜂窝结构的单个蜂窝孔定义为最小基本单元，包括多支膜壳以蜂窝结构排布组成的反渗透组件1，所述蜂窝结构的最小基本单元是以单支膜壳为中心膜壳、多支膜壳围绕所述的中心膜壳环形排布而成，所述反渗透组件通过多组管板3和隔板2支撑。
作为示例，所述反渗透组件1设于碳钢压力容器内8，所述隔板2设于反渗透组件的中部，所述管板3设于反渗透组件的两端。其中，所述碳钢压力容器为高强度压力容器，根据实际设计需求，其最高承压值可达几十公斤甚至上百公斤(7～10MPa)。
作为示例，所述反渗透组件1的每支膜壳的两端穿设于管板中并与管板之间通过开槽O型密封圈密封连接。
作为示例，所述碳钢压力容器8为卧式容器，所述反渗透组件设于碳钢压力容器的中段，所述碳钢压力容器还设有与反渗透组件的进水端相连接的进水腔室4，以及与反渗透组件的出水端相连接的浓水腔室5。
作为示例，所述碳钢压力容器8的两端均设有封头7，所述封头7与管板3之间采用焊接的方式固定连接，所述封头7与管板3之间形成的腔室为进水腔室4或浓水腔室5。
作为示例，每一个所述的最小基本单元均分别设有进、出水和产水母管，所述进、出水和产水母管分别由每支膜壳的进、出水和产水管汇总而成，所述最小基本单元的所有产水母管6穿过两端的封头7并在封头外汇总成总产水母管。
作为示例，位于所述进水腔室端的封头7设有进水口，位于所述浓水腔室端的封头7设有浓水出口。
作为示例，所述最小基本单元是以单支膜壳为中心膜壳、6支膜壳围绕所述的中心膜壳环形排布而成，如图5所示。
作为示例，单支所述的膜壳内设有6-7支反渗透膜元件。
作为示例，所述碳钢压力容器的内壁设有防腐材料。
以上所述，仅为本发明的最小基本单元的蜂窝形排列膜堆装置实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，最小基本单元中膜壳的排布也可以采用罐体圆心扩散的正三角阵列排布，此处不再另行说明。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种蜂窝结构的新型膜堆装置，将蜂窝结构的单个蜂窝孔定义为最小基本单元，其特征在于，包括多支膜壳以蜂窝结构排布组成的反渗透组件，所述蜂窝结构的最小基本单元是以单支膜壳为中心膜壳、多支膜壳围绕所述的中心膜壳环形排布而成，所述反渗透组件通过多组管板和隔板支撑。
2.如权利要求1所述的蜂窝结构的新型膜堆装置，其特征在于，所述反渗透组件设于碳钢压力容器内，所述隔板设于反渗透组件的中部，所述管板设于反渗透组件的两端。
3.如权利要求2所述的蜂窝结构的新型膜堆装置，其特征在于，所述反渗透组件的每支膜壳的两端穿设于管板中并与管板之间通过开槽O型密封圈密封连接。
4.如权利要求3所述的蜂窝结构的新型膜堆装置，其特征在于，所述碳钢压力容器为卧式容器，所述反渗透组件设于碳钢压力容器的中段，所述碳钢压力容器还设有与反渗透组件的进水端相连接的进水腔室，以及与反渗透组件的出水端相连接的浓水腔室。
5.如权利要求4所述的蜂窝结构的新型膜堆装置，其特征在于，所述碳钢压力容器的两端均设有封头，所述封头与管板之间采用焊接的方式固定连接，所述封头与管板之间形成的腔室为进水腔室或浓水腔室。
6.如权利要求5所述的蜂窝结构的新型膜堆装置，其特征在于，每一个所述的最小基本单元均分别设有进、出水和产水母管，所述进、出水和产水母管分别由每支膜壳的进、出水和产水管汇总而成，所述最小基本单元的所有产水母管穿过两端的封头并在封头外汇总成总产水母管。
7.如权利要求6所述的蜂窝结构的新型膜堆装置，其特征在于，位于所述进水腔室端的封头设有进水口，位于所述浓水腔室端的封头设有浓水出口。
8.如权利要求1～7所述的蜂窝结构的新型膜堆装置，其特征在于，所述最小基本单元是以单支膜壳为中心膜壳、6支膜壳围绕所述的中心膜壳环形排布而成。
9.如权利要求1～7所述的蜂窝结构的新型膜堆装置，其特征在于，单支所述的膜壳内设有6-7支反渗透膜元件。
10.如权利要求1～7所述的蜂窝结构的新型膜堆装置，其特征在于，所述碳钢压力容器的内壁设有防腐材料。
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