CN203043847U

CN203043847U - 一种用于海水淡化反渗透系统中的能量回收装置

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Publication number: CN203043847U
Application number: CN2013200171468U
Authority: CN
Inventors: 文剑平; 吴强; 陈亦力; 刘明轩; 于东江; 刘德祥
Original assignee: Beijing Originwater Membrane Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Originwater Membrane Technology Co Ltd
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2023-01-11

Abstract

本实用新型公开了一种用于海水淡化反渗透系统中的能量回收装置。该装置采用杠杆原理，在杠杆两端加设液压缸，利用排出的浓水作为动力源，给海水加压，并且使海水压强高于浓水的压强。能量回收装置出口的海水压强与高压泵出口压强匹配，而省掉加压泵与控制系统。本实用新型与其它能量回收装置比较，其优点是一次性升压到位，而且升压的高低可以根据实际情况进行调整，方便灵活。省去二次加压设备、流量控制设备。具有结构简单，能量回收百分比高，性能优越的特点。

Description

一种用于海水淡化反渗透系统中的能量回收装置

技术领域

本实用新型涉及海水淡化系统设备领域，具体的说，本实用新型涉及一种用于海水淡化反渗透系统中的能量回收装置。

背景技术

能量回收装置是反渗透海水淡化系统的重要环节，对大幅降低系统运行能耗和造水成本至关重要。也是我国目前发展反渗透海水淡化产业迫切需要攻克的关键部件之一，开发出具有自主知识产权的国产能量回收装置，逐步打破国外产品的垄断，形成完整的国产反渗透海水淡化产业链，已成为我国反渗透海水淡化产业发展的关键。

通常我国反渗透海水淡化工程的操作压力约在5.0～6.0MPa之间，从膜组器中排放的浓海水压力仍高达4.8～5.8MPa。如果按照通常40%的水回收率计算，浓海水中约有60%的进料压力能量可以回收，即有总能量的50%可以回收利用。

能量回收装置的作用就是把反渗透系统高压浓海水的压力能量回收再利用,从而降低反渗透海水淡化的制水能耗和制水成本。按照工作原理，能量回收装置主要分为水力涡轮式和功交换式两大类。

在机械能水力涡轮式能量回收装置中，能量的转换过程为“压力能-机械能(轴功)-压力能”，其能量回收效率约40%～70%。功交换式能量回收装置，只需经过“压力能-压力能”一步转化过程，其能量回收效率高达94%以上，已成为国内外研究和推广的重点。

目前，国外功交换式能量回收产品主要有美国ERI公司的PX(Pressure Exchanger)压力交换器、瑞士CALDER AG公司的DWEER（Work Exchange Energy Recovery）功能交换器、挪威阿科凌的Recuperator能量回收塔。国内功交换式能量回收产品主要有杭州水处理技术研究开发中心的差压交换式能量回收装置（ER-CY）和等压交换式能量回收装置（ER-DY）。

以上的功交换式能量回收产品都是采用等压交换原理进行能量回收。通过能量回收装置的海水压强与浓水压强相等。但是，该值比反渗透膜的进水压强低0.2-0.5Mpa，为使通过能量回收装置的海水能进入反渗透膜的进口端，必须增加一台加压泵，使其压强增加0.2-0.5Mpa，才能与给水高压泵出口的压强平衡。该系统的缺陷是增加了一台加压泵，同时加压泵与能量回收装置串联，运行时二者的流量匹配控制系统较为复杂。

下面结合图1具体说明现有技术中带有能量回收装置的海水淡化反渗透系统的结构，如图1所示，现有技术的海水淡化反渗透系统由高压泵与反渗透膜和能量回收装置构成。其中1-反渗透膜；2-高压泵；3-给水泵；4-能量回收装置。海水经过给水泵3、高压泵2进入反渗透膜装置1，除盐水由出口5排出，浓水由出口6进入能量回收装置4，进行能量交换后，无压浓水由能量回收装置出口7排出。能量回收装置实际是一个加压泵，普通泵使用电机驱动水泵，能量回收装置使用压力水驱动水泵，与水轮机类似。

反渗透系统采用功交换式能量回收装置的管道布置一般是能量回收的能量回收装置4与高压泵2并联运行。即高压泵与能量回收装置同时向反渗透膜装置供水。反渗透膜装置的进水一部分由高压泵提供，另一部分由能量回收装置提供，从而减小高压泵的输出流量，成正比的减少高压泵的输出功率，从而达到节能的目标。

能量回收装置的低压进水由给水泵3提供，低压海水进入能量回收装置4后，经过与浓水进行压力交换，低压海水升压，高压浓水泄压，升压后的海水由能量回收装置的出口9进入反渗透膜装置的入口10。

针对现有技术存在的不足，提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型提出一种新型海水淡化反渗透能量回收装置。该装置具有加压功能，使用压强低的浓水作为动力源，给海水加压，并且使海水压强高于浓水的压强。能量回收装置出口的海水压强与高压泵出口压强匹配，而省掉加压泵与控制系统。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供的技术方案是：一种用于海水淡化反渗透系统中的能量回收装置，该能量回收装置并联设置在海水淡化反渗透系统中，海水淡化反渗透系统包括通过管道依次连接的给水泵、高压泵和反渗透膜装置，包括有一壳体，壳体内设有一支撑轴，支撑轴上安装有一杠杆，杠杆两端部分别连接有一连杆，连杆与液压缸内的活塞连接；其中，杠杆左端的液压缸与壳体外的升压出水管道连通，升压出水管道上设有升压出水阀门，升压出水管道连接至高压泵与反渗透膜装置之间的管道，升压出水阀门前设有一低压进水管道，低压进水管道上设有低压进水阀门，低压进水管道连接至给水泵与高压泵之间的管道；杠杆右端的液压缸与壳体外的无压出水管道连通，无压出水管道上设有无压出水阀门，无压出水阀门前设有浓水进水管道，浓水进水管道上设有浓水进水阀门，浓水进水管道的另一端连接至反渗透膜装置的回流口上；前述升压出水阀门、低压进水阀门、无压出水阀门、浓水进水阀门均由PLC系统控制切换。

所述的支撑轴滑动设置在壳体上。

所述的支撑轴下部还设有一支撑杆。

所述的能量回收装置为2组并联安装在海水淡化反渗透系统中。

本实用新型的优点是：

本实用新型与其它能量回收装置比较，其优点是一次性升压到位，而且升压的高低可以根据实际情况进行调整，方便灵活。省去二次加压设备、流量控制设备。具有结构简单，能量回收百分比高，性能优越的特点。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，其中：

图1为现有技术中海水淡化反渗透系统总体结构示意图；

图2为本实用新型能量回收装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行说明。

如图2中所示，本实用新型一种用于海水淡化反渗透系统中的能量回收装置并联设置在海水淡化反渗透系统中，海水淡化反渗透系统包括通过管道依次连接的给水泵、高压泵和反渗透膜装置，本实用新型能量回收装置包括有一壳体40，壳体40内设有一支撑轴36，支撑轴36滑动设置在壳体40上，支撑轴36下部还设有一支撑杆34；支撑轴36上安装有一杠杆35，杠杆35两端部分别连接有一连杆13、23，连杆13、23与液压缸11、21内的活塞12、22连接；其中，杠杆35左端的液压缸21与壳体40外的升压出水管道27连通，升压出水管道27上设有升压出水阀门25，升压出水管道27连接至高压泵2与反渗透膜装置1之间的管道10（图1中示出），升压出水阀门25前设有一低压进水管道26，低压进水管道26上设有低压进水阀门24，低压进水管道26连接至给水泵3与高压泵2之间的管道（图1中示出）；杠杆35右端的液压缸11与壳体40外的无压出水管道17连通，无压出水管道17上设有无压出水阀门15，无压出水阀门15前设有浓水进水管道16，浓水进水管道16上设有浓水进水阀门14，浓水进水管道16的另一端连接至反渗透膜装置1的回流口上；前述升压出水阀门25、低压进水阀门24、无压出水阀门15、浓水进水阀门14均由PLC系统控制切换。

本实用新型能量回收装置的运行程序如下：当浓水进水阀门14开，无压出水阀门15关闭，来自反渗透膜装置的浓水经过浓水进水阀门14，进入液压缸11，浓水的高压将活塞12向上推动。该压力通过连杆13，杠杆35，连杆23传递到活塞22，将活塞22向下压，使液压缸21中的海水产生高压。这时低压进水阀门24关闭，升压出水阀门25打开。液压缸21中的来自给水泵的海水由升压出水阀门25排出，与反渗透系统中的高压泵出水汇合。在活塞22的压力作用下，液压缸21中的海水由低压变为高压海水，实现了压力转换。

当浓水充满液压缸11，即浓水活塞12向上运动到上止点，同时液压缸21中的海水全部排出，活塞22运动到下止点。这时行程开关动作，PLC的控制阀门切换。浓水进水阀门14关闭，无压出水阀门15打开。低压进水阀门24打开，升压出水阀门25关闭。即浓水液压缸11处于排水状态，进水液压缸21处于进水状态。在进水侧，低压海水通过低压进水阀门24进入液压缸21，驱动活塞22向上运动。向上作用力通过活塞22，连杆23，杠杆35，连杆13，作用到活塞12上。向下压缩液压缸11中的浓水。这时无压出水阀门15已经打开，液压缸11中的浓水由无压出水阀门15排出。由于浓水为无压排放，所以低压海水能够驱动正常活塞运动，将浓水排出。当活塞22由下止点到达上止点，活塞12由上止点到达下止点。行程开关动作，PLC控制阀门切换，完成一个冲程。

由上面的描述可以知道，本装置加压动作为周期性的，进水液压缸21为半个周期进水，半个周期加压出水。如果只有一组加压装置，装置的出水将是不连续的。为保证反渗透能量回收装置出水的连续性，可以设置2组加压装置并联运行。当第一组液压缸21加压出水时，正好第二组的液压缸21进水，反之，当第一组液压缸21进水时，正好第二组的液压缸21加压出水。二者交替动作，这样可以保证出水的连续性。

本能量回收装置的浓水压强与海水压强之间的升压关系，与液压缸11、液压缸21缸径的大小有关，即与两液压缸缸径比λ有关。同时与杠杆15的浓水侧臂长A;进水侧臂长B之比β有关。当进水液压缸11缸径越小，浓水液压缸21缸径越大，能量回收装置的升压越大。当杠杆15浓水侧的力臂A越长，进水侧的力臂B越短，能量回收装置的升压越大。当缸径相等时，仅有杠杆12的臂长比β的大小决定能量回收装置升压高低。

由于缸径改变较为困难，本实用新型采用等缸径，变力臂的方式加压海水。力臂调节较容易实现，可以根据实际需要调整两侧的力臂的长短比例，从而实现升压的大小。例如：浓水侧的力臂长为1，海水侧的力臂长为0.9.那么升压为1/0.9=1.11。

本装置可以根据现场实际的进水压强与浓水压强的测定值，现场设定升压比。例如：当浓水压强5.5Mpa,高压泵进水压强为6Mpa,需要的升压比为6/5.5=1.09，那么只要改变杠杆35的支点，也就是将拉杆34调整到杠杆35的力臂比为1.09处即可。

反渗透进水的压强一般为6Mpa，经过一系列反渗透膜装置后浓水的压强一般降低到5.5Mpa。浓水压强比进水压强低0.5Mpa。采用液压缸活塞进行压力交换，由于活塞缸径不变，只能将低压海水加压到5.5Mpa。通过能量交换装置的加压的水不能直接进入反渗透系统。本实用新型采用杠杆原理，用5.5Mpa的浓水将海水一次性加压到6Mpa以上。

如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的实用新型点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于海水淡化反渗透系统中的能量回收装置，该能量回收装置并联设置在海水淡化反渗透系统中，海水淡化反渗透系统包括通过管道依次连接的给水泵、高压泵和反渗透膜装置，包括有一壳体，其特征在于，所述壳体内设有一支撑轴，支撑轴上安装有一杠杆，杠杆两端部分别连接有一连杆，连杆与液压缸内的活塞连接；其中，杠杆左端的液压缸与壳体外的升压出水管道连通，升压出水管道上设有升压出水阀门，升压出水管道连接至高压泵与反渗透膜装置之间的管道，升压出水阀门前设有一低压进水管道，低压进水管道上设有低压进水阀门，低压进水管道连接至给水泵与高压泵之间的管道；杠杆右端的液压缸与壳体外的无压出水管道连通，无压出水管道上设有无压出水阀门，无压出水阀门前设有浓水进水管道，浓水进水管道上设有浓水进水阀门，浓水进水管道的另一端连接至反渗透膜装置的回流口上；前述升压出水阀门、低压进水阀门、无压出水阀门、浓水进水阀门均由PLC系统控制切换。

2.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化反渗透系统中的能量回收装置，其特征在于，所述的支撑轴滑动设置在壳体上。

3.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化反渗透系统中的能量回收装置，其特征在于，所述的支撑轴下部还设有一支撑杆。

4.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化反渗透系统中的能量回收装置，其特征在于，所述的能量回收装置为2组并联安装在海水淡化反渗透系统中。