CN115400593A - 一种用于海水淡化的组合式能量回收装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海水淡化设备技术领域，特别是公开了一种用于海水淡化的组合式能量回收装置及工作方法。该装置包括多个平行设置的单缸能量回收结构、高压浓盐水供水结构及PLC控制系统；每个单缸能量回收结构包括一个承压管，承压管内滑动连接有电磁活塞；承压管的一端与一个浓盐水管垂直连通，另一端连接有海水管，海水管上设有低压海水进水结构和高压海水出水结构；浓盐水管上设有一个高压浓盐水进水结构和一个低压浓盐水出水结构；当整个组合式能量回收装置连接两个以上单缸能量回收结构时，通过PLC控制系统控制电磁活塞、液压活塞结构的运行以及控制低压海水和高压浓盐水的注水时机，从而满足现场海水淡化的数量需求，以及所有单缸能量回收结构实现最大程度的协作。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化设备技术领域，特别是公开了一种用于海水淡化的组合式能量回收装置及工作方法。
背景技术
随着饮用水需求的增长及能源成本的提高，海水反渗透工艺的可扩展性、节能设计使得该工艺成为全世界缺水地区的首选。海水淡化工艺是指利用海水脱盐生产淡水，是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等的稳定供水。海水淡化过程中，海水通过反渗透膜的过滤产生淡水，没有透过反渗透膜的高浓度海水也就是浓盐水被排出；现有技术中，高压浓盐水的能量可用于加压低压海水，并使低压海水通过渗透膜组件而被过滤，高压浓盐水泄压后成为低压浓盐水被排出，达到了能量回收的目的。
目前市场上进行海水淡化能量回收的装置，往往结构复杂、不能根据现场海水淡化需求灵活组合。
发明内容
本专利为解决现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种用于海水淡化的组合式能量回收装置及工作方法。
本专利为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种用于海水淡化的组合式能量回收装置，该装置包括多个平行设置的单缸能量回收结构、高压浓盐水供水结构、低压浓盐水回水结构、低压海水进水结构、高压海水出水结构及PLC控制系统；
高压浓盐水供水结构将通过低压海水出水结构进入单缸能量回收结构的低压海水加压，泄压后的浓盐水通过低压浓盐水回水结构排出；加压后的海水通过高压海水出水结构进入淡化装置进行过滤；
每个所述单缸能量回收结构包括一个承压管，承压管内滑动连接有电磁活塞；承压管的一端与一个浓盐水管垂直连通，另一端连接有海水管，海水管上设有低压海水进水结构和高压海水出水结构；所述浓盐水管上设有一个高压浓盐水进水结构和一个低压浓盐水出水结构；浓盐水管上设有通过液压缸驱动的液压活塞结构，所述液压活塞结构的活塞与浓盐水管内壁滑动配合；低压海水进水结构和高压海水出水结构内部均设有单向阀以防止海水回流；
所述浓盐水管的内侧上下两端设有限位装置，所述限位装置与控制所述液压缸运行的PLC控制系统联动；当液压活塞结构的活塞接触到该限位装置后，限位装置向PLC控制系统发出电信号，从而实现活塞换向；
所述承压管的两端设有与电磁活塞信号连接的感应装置；当电磁活塞移动到一端时，该端的感应装置接收到信号，并驱动电磁活塞换向。
进一步的，所述限位装置选择限位开关或位置传感器。
进一步的，所述液压活塞结构包括活塞杆，活塞杆底端设有单活塞块，该单活塞块与浓盐水管内壁滑动配合。
进一步的，液压活塞结构上的活塞杆设有双活塞块，双活塞块位于浓盐水管内且相隔一定间距；双活塞块之间的间距小于高压浓盐水进水结构和低压浓盐水出水结构之间的距离，但每个活塞块与浓盐水管接触的侧壁面积大于高压浓盐水进口和低压浓盐水出口中任意一个的截面积。
更进一步的，上述用于海水淡化的组合式能量回收装置的工作方法，包括如下步骤：
S1、通过低压海水进水结构向其中一个单缸能量回收结构的承压管内输入低压海水，直至低压海水装满整个承压管；所述高压浓盐水供水结构通过高压浓盐水进水结构向该承压管内提供高压浓盐水，随着高压浓盐水越来越多，水的压力推动电磁活塞向低压海水进水结构一侧移动，然后低压海水被增压并通过高压海水出水结构排出装置，在传递压力过程中高压浓盐水的压力逐渐被释放，从而成为低压浓盐水；所述液压活塞结构的活塞到达低压浓盐水出水结构一侧并触发限位装置而换向移动；
S2、当液压活塞结构的活塞越过浓盐水管与承压管的连接口时，承压管与低压浓盐水出水结构之间的通道被打开；同时，电磁活塞开始反向移动，低压海水又开始不断被注入承压管，低压浓盐水被逐渐排出整个结构；
S3、通过PLC控制系统控制每个单缸能量回收结构的电磁活塞、液压活塞结构的运行以及控制低压海水和高压浓盐水的注水时机，多个单缸能量回收结构的工作不同步，以保证所有承压管提供的总的高压海水不会间断。
本专利具有的优点和积极效果是：
本发明的组合式能量回收装置，是一种设计简便的等压装置，通过高压浓盐水将低压海水进行加压，泄压后的浓盐水原路返回并被排出装置；该装置由多个单缸能量回收结构并列组成，并由一个高压浓盐水供水结构交替供水，使得多个承压管能够循环往复不间断的进行能量回收，实现整个装置输出高压海水的连续运行。当整个组合式能量回收装置连接两个以上单缸能量回收结构时，通过PLC控制系统控制电磁活塞、液压活塞结构的运行以及控制低压海水和高压浓盐水的注水时机，从而满足现场海水淡化的数量需求，以及使得所有单缸能量回收结构实现最大程度的协作。
附图说明
图1为本发明实施例1中组合式能量回收装置的工作示意图；
图2为本发明实施例2中单缸能量回收结构的俯视图；
图3为图2的A-A剖视图。
图中：1、单缸能量回收结构；2、承压管；3、电磁活塞；4、浓盐水管；5低压海水进水结构；6、高压海水出水结构；7、高压浓盐水进水结构；8、低压浓盐水出水结构；9、液压活塞结构；91、单活塞块；92、双活塞块；10、限位装置；11、感应装置；12、高压浓盐水供水结构；13、低压海水；14、高压海水；15、高压浓盐水；16、低压浓盐水；17、海水管。
具体实施方式
为能进一步了解本专利的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例1
请参阅图1，本实施例公开了一种用于海水淡化的组合式能量回收装置，该装置包括多个平行设置的单缸能量回收结构1、高压浓盐水供水结构12、低压浓盐水回水结构8、低压海水进水结构5、高压海水出水结构6及PLC控制系统；高压浓盐水供水结构将通过低压海水出水结构进入单缸能量回收结构的低压海水加压，泄压后的浓盐水通过低压浓盐水回水结构排出；加压后的海水通过高压海水出水结构进入淡化装置进行过滤；
每个单缸能量回收结构1包括一个承压管2，承压管2内滑动连接有电磁活塞3；承压管2的一端与一个浓盐水管4垂直连通，另一端连接有海水管1717，海水管17上设有低压海水进水结构5和高压海水出水结构6；所述浓盐水管4上设有一个高压浓盐水进水结构7和一个低压浓盐水出水结构8；浓盐水管4上设有通过液压缸驱动的液压活塞结构9，所述液压活塞结构9包括活塞杆，活塞杆底端设有单活塞块91，该单活塞块91与浓盐水管4内壁滑动配合；低压海水进水结构5和高压海水出水结构6内部均设有单向阀以防止海水回流；低压海水13通过低压海水进水结构5进入承压管2内直至将承压管2装满，此时高压浓盐水15进入浓盐水管4并推动电磁活塞3移动，在该承压管2中高压浓盐水15的压力传递至低压海水13中，然后低压海水13被增压并通过高压海水出水结构6排出，并且再经过一个增压泵后被输送至渗透膜进行过滤，然后高压浓盐水15泄压后成为低压浓盐水16，并通过低压浓盐水出水结构8排出。
优选的，所述浓盐水管4的内侧上下两端设有限位装置10，所述限位装置10与控制所述液压缸运行的PLC控制系统联动；当液压活塞结构9的活塞接触到该限位装置10后，限位装置10向PLC控制系统发出电信号，从而实现活塞换向；也就是说，高压浓盐水15进水时，单活塞块91向低压浓盐水出水结构8一侧移动，以便高压浓盐水15进入承压管2；一旦要排出低压浓盐水16时，活塞则向高压浓盐水进水结构7一侧移动。优选的，限位装置10可以选择限位开关或位置传感器等。
所述承压管2的两端设有与电磁活塞3信号连接的感应装置11；当电磁活塞3移动到一端时，该端的感应装置11接收到信号，并驱动电磁活塞3换向。
由于每个单缸能量回收结构1中，低压海水13转变为高压海水14后，低压浓盐水16需要排出承压管2，因此能量回收的过程不是连续的；为了实现能量回收的连续性，所述高压浓盐水供水结构12同时连接多个单缸能量回收结构1的高压浓盐水进水结构7，且交替为每个高压浓盐水进水结构7供水，实现整个装置连续输出高压海水。当整个组合式能量回收装置连接两个以上单缸能量回收结构1时，通过PLC控制系统控制电磁活塞3、液压活塞结构9的运行以及控制低压海水13和高压浓盐水15的注水时机，从而满足现场海水淡化的数量需求，以及使得所有单缸能量回收结构1实现最大程度的协作。
本实施例以两个单缸能量回收结构1为例，介绍该组合式能量回收装置的工作方法，具体包括如下步骤：
S1、通过低压海水进水结构5向其中一个单缸能量回收结构1的承压管2内输入低压海水13，直至低压海水13装满整个承压管2；所述高压浓盐水供水结构12通过高压浓盐水进水结构7向该承压管2内提供高压浓盐水15，随着高压浓盐水15越来越多，水的压力推动电磁活塞3向低压海水进水结构5一侧移动，然后低压海水13被增压并通过高压海水出水结构6排出装置，在传递压力过程中高压浓盐水15的压力逐渐被释放，从而成为低压浓盐水16；所述液压活塞结构9的活塞到达低压浓盐水出水结构8一侧并触发限位装置10而换向移动；
S2、当液压活塞结构9的活塞越过浓盐水管4与承压管2的连接口时，承压管2与低压浓盐水出水结构8之间的通道被打开；同时，电磁活塞3开始反向移动，低压海水13又开始不断被注入承压管2，低压浓盐水16通过低压浓盐水回水结构被逐渐排出整个结构；
S3、两个单缸能量回收结构1的工作原理完全相同但不同步，即高压浓盐水15和低压海水13进入两个承压管2是交替进行的，当一个承压管2内进行低压海水13增压时，另一个承压管2内进行低压浓盐水16回收，两个增压管之间的循环周而复始，而保证两个承压管2提供的高压海水14不会间断。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：实施例1的液压活塞结构9由于是单活塞结构，在浓盐水进水时振动比较大，为了改善这一情况，本实施例中液压活塞结构9上的活塞杆设有双活塞块92，双活塞块92位于浓盐水管4内且相隔一定间距；双活塞块之间的间距小于高压浓盐水进水结构7和低压浓盐水出水结构8之间的距离，但每个活塞块与浓盐水管3接触的侧壁面积大于高压浓盐水进口3-1和低压浓盐水出口3-2中任意一个的截面积，从而当其中一个活塞块移动至堵住高压浓盐水进水结构7或低压浓盐水出水结构8时，另一个活塞块与另一个口尚有一定距离，从而在不影响进出水的情况下，减轻浓盐水管4的振动。
以上所述仅是对本专利的较佳实施例而已，并非对本专利作任何形式上的限制，凡是依据本专利的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本专利技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种用于海水淡化的组合式能量回收装置，其特征在于：该装置包括多个平行设置的单缸能量回收结构、高压浓盐水供水结构、低压浓盐水回水结构、低压海水进水结构、高压海水出水结构及PLC控制系统；
高压浓盐水供水结构将通过低压海水出水结构进入单缸能量回收结构的低压海水加压，泄压后的浓盐水通过低压浓盐水回水结构排出；加压后的海水通过高压海水出水结构进入淡化装置进行过滤；
每个所述单缸能量回收结构包括一个承压管，承压管内滑动连接有电磁活塞；承压管的一端与一个浓盐水管垂直连通，另一端连接有海水管，海水管上设有低压海水进水结构和高压海水出水结构；所述浓盐水管上设有一个高压浓盐水进水结构和一个低压浓盐水出水结构；浓盐水管上设有通过液压缸驱动的液压活塞结构，所述液压活塞结构的活塞与浓盐水管内壁滑动配合；低压海水进水结构和高压海水出水结构内部均设有单向阀以防止海水回流；
所述浓盐水管的内侧上下两端设有限位装置，所述限位装置与控制所述液压缸运行的PLC控制系统联动；当液压活塞结构的活塞接触到该限位装置后，限位装置向PLC控制系统发出电信号，从而实现活塞换向；
所述承压管的两端设有与电磁活塞信号连接的感应装置；当电磁活塞移动到一端时，该端的感应装置接收到信号，并驱动电磁活塞换向。
2.如权利要求1所述的用于海水淡化的组合式能量回收装置，其特征在于：所述限位装置选择限位开关或位置传感器。
3.如权利要求1所述的用于海水淡化的组合式能量回收装置，其特征在于：所述液压活塞结构包括活塞杆，活塞杆底端设有单活塞块，该单活塞块与浓盐水管内壁滑动配合。
4.如权利要求1所述的用于海水淡化的组合式能量回收装置，其特征在于：液压活塞结构上的活塞杆设有双活塞块，双活塞块位于浓盐水管内且相隔一定间距；双活塞块之间的间距小于高压浓盐水进水结构和低压浓盐水出水结构之间的距离，但每个活塞块与浓盐水管接触的侧壁面积大于高压浓盐水进口和低压浓盐水出口中任意一个的截面积。
5.如权利要求1所述的用于海水淡化的组合式能量回收装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过低压海水进水结构向其中一个单缸能量回收结构的承压管内输入低压海水，直至低压海水装满整个承压管；所述高压浓盐水供水结构通过高压浓盐水进水结构向该承压管内提供高压浓盐水，随着高压浓盐水越来越多，水的压力推动电磁活塞向低压海水进水结构一侧移动，然后低压海水被增压并通过高压海水出水结构排出装置，在传递压力过程中高压浓盐水的压力逐渐被释放，从而成为低压浓盐水；所述液压活塞结构的活塞到达低压浓盐水出水结构一侧并触发限位装置而换向移动；
S2、当液压活塞结构的活塞越过浓盐水管与承压管的连接口时，承压管与低压浓盐水出水结构之间的通道被打开；同时，电磁活塞开始反向移动，低压海水又开始不断被注入承压管，低压浓盐水被逐渐排出整个结构；
S3、通过PLC控制系统控制每个单缸能量回收结构的电磁活塞、液压活塞结构的运行以及控制低压海水和高压浓盐水的注水时机，多个单缸能量回收结构的工作不同步，以保证所有承压管提供的总的高压海水不会间断。
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