CN209522675U - 一种透平式能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种透平式能量回收系统，包括过滤水装置、一段RO膜、二段RO膜以及透平式能量回收装置，透平式能量回收装置包括透平端和泵端，过滤水装置的过滤水通过高压泵进入到一段RO膜的进水端，一段RO膜的主出水端与产水收集装置的进水端相连接，一段RO膜的副出水端与泵端的原水进口端相连接，且泵端的原水进口端前端设置有第一压力传感器，泵端的高压出水口端与二段RO膜的进水端相连接，且泵端的高压出水口端后端设置有第二压力传感器，二段RO膜的主出水端与产水收集装置的进水端相连接。本实用新型透平式能量回收系统。

Description

一种透平式能量回收系统

技术领域

本实用新型涉及水处理系统技术领域，尤其涉及一种透平式能量回收系统。

背景技术

为了最大程度降低水处理项目对环境的影响，废水零排放是中国煤化工、电厂、石油化工等行业业重要的发展方向。

工业废水“零排放”技术不仅可以大大降低污水排放的环境负担，还可以将污水资源化，达到水资源高效利用及回收固体产品的目的。

水处理零排放项目今后是煤化工、电厂、石油化工等行业废水处理系统的趋势，我们的能量回收系统在此零排放系统的运用，可节省运行成本、便于后期维护和解决问题。有着较好的市场发展前景。

在废水零排放工艺中，反渗透技术是近几十年来兴起的水处理技术，具有高脱盐率、环保、适应水质范围广等特点，广泛用于地表水回用、海水淡化和废水零排放等领域。反渗透是将水溶液中的溶解性离子，有机物等有选择性的进行过滤，从而起到净化、分离等作用。反渗透产水进行回用，浓水经过蒸发器、FO等进行再浓缩，实现真正意义上的节能减排。

零排放RO膜设计回收率一般达到60％以上，甚至设计到80％，大大减少了浓缩液的排放量，从而减少后续蒸发系统的处理量。如何达到RO设计的高回收率，一般可采用废水进入一级RO膜，RO膜浓水再进行RO膜反渗透处理，RO 膜的浓水排放可进行蒸发浓缩。在这种情况下，浓水RO膜进水总溶解固体(TDS) 一般可达到20000mg/L以上，甚至更高，而高压泵需提供30-60公斤的压力，高压泵的能耗极高，能量回收装置可用于零排放反渗透部分，极大的回收浓水排放的能量，降低高压泵的能耗。

现有技术存在以下缺点：市场上能量回收系统不能成为一个标准性产品，导致客户在进行系统设计时，只考虑系统的运行，或遗漏、或考虑不全、或对能量回收系统保护理解不够透彻，导致能量回收产品在零排放系统中冲洗和化学清水会出现以下情况：

透平式能量回收产品用在零排放系统上，会出现超压、低压运行的状态，反渗透系统会因能量回收产品流量控制不当而导致运行不当等情况。如不实现监测、控制和报警，会出现系统运行偏离设计，不能达到用户设计要求，且会导致能量回收产品损坏。能量回收系统透平在系统中占了比较高的投资成本，如果损坏，对工程公司及其终端用户都是很大的损失。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种透平式能量回收系统，使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种透平式能量回收系统，可以对流量以及能量回收的压强进行实时监控，有利于透平能量回收和RO膜的稳定运行，保护RO膜和透平式能量回收装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种透平式能量回收系统，一种透平式能量回收系统，包括过滤水装置、一段RO膜、二段RO膜以及透平式能量回收装置，透平式能量回收装置包括透平端和泵端，过滤水装置中的过滤水通过高压泵进入到一段RO膜的进水端，一段RO膜的主出水端与产水收集装置的进水端相连接，一段RO膜的副出水端与泵端的原水进水口端相连接，且泵端的原水进水口端前端设置有第一压力传感器，泵端的高压出水口端与二段RO膜的进水端相连接，且泵端的高压出水口端后端设置有第二压力传感器，二段RO膜的主出水端与产水收集装置的进水端相连接，二段RO膜的副出水端的一个支路经过第三压力传感器与透平端的浓水进水口端相连接，另一个支路经过第一电动阀、第四压力传感器、第二电动阀以及第一流量传感器与低压排放水收集装置的进水端相连接，透平端的低压排放口依次经过第二流量传感器、第四压力传感器、第二电动阀以及第一流量传感器与低压排放水收集装置的进水端相连接，第二流量传感器设置在靠近透平端的低压排放口位置上；

还包括能量回收控制器，能量回收控制器分别与第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第一流量传感器、第四压力传感器、第一电动阀、第二电动阀以及第二流量传感器相连通，且第二压力传感器和第一电动阀之间通过能量回收控制器相互联动，第一流量传感器、第四压力传感器、第二流量传感器与第二电动阀之间通过能量回收控制器相互联动。

作为本实用新型的进一步改进，能量回收控制器包括柜子、PLC控制器以及触摸屏，PLC控制器和触摸屏设置在柜子上。

作为本实用新型的进一步改进，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器以及第四压力传感器均包括信号传输控制端和信号显示端。

作为本实用新型的进一步改进，第一流量传感器和第二流量传感器均包括信号传输控制端和信号显示端。

作为本实用新型的进一步改进，第一电动阀为隔膜阀。

作为本实用新型的进一步改进，第二电动阀为气动阀。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：

1、有利于透平能量回收和RO膜的稳定运行，保护RO膜和透平式能量回收装置；

2、有利于系统的稳定运行，稳定的提供产品水，极大的节省运行维修成本；

3、监测流量，可实时分析系统RO膜运行的回收率；

4、实时监测能量回收的高压进、高压出、低压出的压力，保证压力在能量回收运行允许范围内。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型一种透平式能量回收系统的结构示意图；

图2是本实用新型一种透平式能量回收系统的能量回收控制器的结构示意图。

图中各附图标记的含义如下。

1过滤水装置 2高压泵

3一段RO膜 4第一压力传感器

5第二压力传感器 6第三压力传感器

7二段RO膜 8产水收集装置

9低压排放水收集装置 10第一流量传感器

11第四压力传感器 12第一电动阀

13第二电动阀 14第二流量传感器

15透平端 16透平式能量回收装置

17泵端 18能量回收控制器

19柜子 20PLC控制器

21触摸屏

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1所示，

一种透平式能量回收系统，包括过滤水装置1、一段RO膜3、二段RO膜7 以及透平式能量回收装置16，透平式能量回收装置16包括透平端15和泵端17，过滤水装置1中的过滤水通过高压泵2进入到一段RO膜3的进水端，一段RO 膜3的主出水端与产水收集装置8的进水端相连接，一段RO膜3的副出水端与泵端17的原水进水口端相连接，且泵端17的原水进水口端前端设置有第一压力传感器4，泵端17的高压出水口端与二段RO膜7的进水端相连接，且泵端 17的高压出水口端后端设置有第二压力传感器5，二段RO膜7的主出水端与产水收集装置8的进水端相连接，二段RO膜7的副出水端的一个支路经过第三压力传感器6与透平端15的浓水进水口端相连接，另一个支路经过第一电动阀12、第四压力传感器11、第二电动阀13以及第一流量传感器10与低压排放水收集装置9的进水端相连接，透平端15的低压排放口依次经过第二流量传感器14、第四压力传感器11、第二电动阀13以及第一流量传感器10与低压排放水收集装置9的进水端相连接，第二流量传感器14设置在靠近透平端15的低压排放口位置上；

还包括能量回收控制器18，能量回收控制器18分别与第一压力传感器4、第二压力传感器5、第三压力传感器6、第一流量传感器10、第四压力传感器 11、第一电动阀12、第二电动阀13以及第二流量传感器14相连通，且第二压力传感器5和第一电动阀12之间通过能量回收控制器18相互联动，第一流量传感器10、第四压力传感器11、第二流量传感器14与第二电动阀13之间通过能量回收控制器18相互联动。

优选的，能量回收控制器18包括柜子19、PLC控制器20以及触摸屏21， PLC控制器20和触摸屏21设置在柜子19上。

优选的，第一压力传感器4、第二压力传感器5、第三压力传感器6以及第四压力传感器11均包括信号传输控制端和信号显示端。

优选的，第一流量传感器10和第二流量传感器14均包括信号传输控制端和信号显示端。

优选的，第一电动阀12为隔膜阀。

优选的，第二电动阀13为气动阀。

本实用新型工作流程简述：

过滤水装置1中的过滤水通过高压泵2进入一段RO膜3的进水端，一段 RO膜3产水与二段RO膜7产水汇合后进入产水收集装置8进行再利用。一段RO膜3的原水进入透平式能量回收装置16的泵端17，二段RO膜7的浓水进入透平式能量回收装置16的透平端15，此浓水具有较高能量，此能量转化为透平式能量回收装置16内轴动能，再转化为压力能，从泵端17的高压出水口端排出进入二段RO膜7，二段RO膜浓水进行能量转化后失压从透平端15的低压排放口排出。通过设置此透平式能量回收装置16，平衡一二段RO膜的通量，稳定RO膜的运行。一段RO膜3原水进入透平式能量回收装置16的泵端17管路上设置第一压力传感器4，设置82.7bar超高压报警。泵端17的高压出水口端到二段RO膜7的管路上设置第二压力传感器5，设置82.7bar超高压报警。二段RO膜7的浓水到透平端15的管路设置第三压力传感器6，设置82.7bar超高压报警。透平端15的低压排放管路依次设置第二流量传感器14、第四压力传感器11以及第一流量传感器10。第四压力传感器11设置1.3bar低压报警，设置 1.0bar低低压报警，并与系统联动并使系统停止，设置第二电动阀13，可自动，可手动，建议隔膜阀为最好。二段RO膜7到透平端15的管路和透平端15的低压排放管路的旁通管路上设置第二电动阀12，此阀门可为手动，可为自动，可为电动阀，可为气动阀，且与泵端17到二段RO膜7的管路上的第二压力传感器5联动，从而达到需求的二段压力。

透平式能量回收装置16原理如下简述：

透平式能量回收装置16分成两部分，一部分是透平端15，另一部分是泵端17。透平端15最主要的部件是旋转元件-叶轮，被安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。RO的高压浓水所具有的能量在流动中经过喷管时转换成动能，流过转子时流体冲击叶片，推动转子转动，从而驱动透平轴旋转。透平轴直接或经传动机构带动泵端，输出机械功，使进入透平的一次增压原水进行二次增压。

能量回收控制器18用于接收与透平式能量回收装置16运行相关的流量和压力参数，并对其进行显示、监测和控制，在临界点与危险点时及时给予提示，并要求及时修正操作方法，避免系统长时间在危险区域工作导致透平能量回收设备出现损坏，从而导致整个系统不能正常工作。

能量回收控制器18的PLC控制器20包括外部信号输入部分，接受来自反渗透系统的六组信号。四组是压力传感信号，分别由第一压力传感器4、第二压力传感器5、第三压力传感器6以及第四压力传感器11监测；两组是流量传感信号，分别是第一流量传感器10和第二流量传感器14监测。还包括显示、监控与查询部分，对输入的六组信号分别进行显示和监控，在临界点、危险点和超限点分别进行不同程度的提示、提醒和报警，同时对所有显示数据与报警数据进行保存。

压力传感信号包括：高压浓水的进水压力、高压原水的进水压力、高压原水的出水压力以及低压浓水出水的背压压力。

第一压力传感器4用以监测高压原水的进水压力，第二压力传感器5用以监测高压原水的出水压力，第三压力传感器6用以监测高压浓水的进水压力，第四第四压力传感器11用来监测低压浓水出水的背压压力。

根据系统运行的需要对高压浓水的进水压力、高压原水的进水压力、高压原水的出水压力进行检测和报警。一旦浓水进水压力大于系统设定值时，能量回收控制器18的触摸屏21下方会出现“超压报警”的红色显示框；当低压浓水出水背压小于系统设定值时，能量回收控制器18的触摸屏21下方会出现“背压过低报警”的黄色显示框。

流量数据包括：透平端15流量、透平端15低压排放流量，均进行实时显示和监测。

第一流量传感器10用于监测透平端15低压排放流量，第二流量传感器14 用于检测透平端15流量。

压力流量控制包括：泵端17的高压出水口端压力根据要求设定，输出信号来调节反渗透浓水出水与透平端15低压排放管路上的旁通支路上第一电动阀12 的开度。低压排放管路流量根据反渗透回收率进行设定，输出信号来调节透平端15低压排放管路上第二电动阀13的开度。

能量回收控制器18可实时监测能量回收产品运行时的流量，保证流量在能量回收运行允许范围内，并且可实时分析系统RO膜运行的回收率。能量回收控制器18监测能量回收的流量，如超流、低流可进行报警，提醒用户修正运行条件；能量回收控制器18，同时可实时监测能量回收产品高压进、高压出、低压出的压力，保证压力在能量回收运行允许范围内。能量回收控制器18监测高压进压力，设置82.7bar超高压报警，监测高压出压力，用户可知道能量回收产品能增压压力，并控制需要增压的压力需求，设置82.7bar超高压报警。

通过能量回收控制器18监测低压出压力，可保护能量回收不被气蚀，造成损坏。设置1.3bar低压报警，设置1.0bar低低压报警，并与系统联动并使系统停止。能量回收控制器18具有数据储存功能，当能量回收产品出现问题时，可通过数据分析问题原因所在，避免下次同样问题的出现。能量回收控制器18和零排放整体监控系统的通信，实现智能控制的运行状态的监控和存储，并实现与供应商对接能力，实现供应商远程收集和分析，加速维护速度。

本领域技术人员可以理解，透平式能量回收装置16以及能量回收控制器18 的结构以及工作原理等上述过程均为本领域常规技术手段，因此在此不做结构以及型号的具体限制。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种透平式能量回收系统，其特征在于，包括过滤水装置(1)、一段RO膜(3)、二段RO膜(7)以及透平式能量回收装置(16)，所述透平式能量回收装置(16)包括透平端(15)和泵端(17)，所述过滤水装置(1)中的过滤水通过高压泵(2)进入到一段RO膜(3)的进水端，所述一段RO膜(3)的主出水端与产水收集装置(8)的进水端相连接，所述一段RO膜(3)的副出水端与泵端(17)的原水进水口端相连接，且泵端(17)的原水进水口端前端设置有第一压力传感器(4)，所述泵端(17)的高压出水口端与二段RO膜(7)的进水端相连接，且所述泵端(17)的高压出水口端后端设置有第二压力传感器(5)，所述二段RO膜(7)的主出水端与产水收集装置(8)的进水端相连接，所述二段RO膜(7)的副出水端的一个支路经过第三压力传感器(6)与透平端(15)的浓水进水口端相连接，另一个支路经过第一电动阀(12)、第四压力传感器(11)、第二电动阀(13)以及第一流量传感器(10)与低压排放水收集装置(9)的进水端相连接，所述透平端(15)的低压排放口依次经过第二流量传感器(14)、第四压力传感器(11)、第二电动阀(13)以及第一流量传感器(10)与低压排放水收集装置(9)的进水端相连接，且所述第二流量传感器(14)设置在靠近透平端(15)的低压排放口位置上；

还包括能量回收控制器(18)，所述能量回收控制器(18)分别与第一压力传感器(4)、第二压力传感器(5)、第三压力传感器(6)、第一流量传感器(10)、第四压力传感器(11)、第一电动阀(12)、第二电动阀(13)以及第二流量传感器(14)相连通，且所述第二压力传感器(5)和第一电动阀(12)之间通过能量回收控制器(18)相互联动，所述第一流量传感器(10)、第四压力传感器(11)、第二流量传感器(14)与第二电动阀(13)之间通过能量回收控制器(18)相互联动。

2.如权利要求1所述的一种透平式能量回收系统，其特征在于，所述能量回收控制器(18)包括柜子(19)、PLC控制器(20)以及触摸屏(21)，所述PLC控制器(20)和触摸屏(21)设置在柜子(19)上。

3.如权利要求1所述的一种透平式能量回收系统，其特征在于，所述第一压力传感器(4)、第二压力传感器(5)、第三压力传感器(6)以及第四压力传感器(11)均包括信号传输控制端和信号显示端。

4.如权利要求1所述的一种透平式能量回收系统，其特征在于，所述第一流量传感器(10)和第二流量传感器(14)均包括信号传输控制端和信号显示端。

5.如权利要求1所述的一种透平式能量回收系统，其特征在于，所述第一电动阀(12)为隔膜阀。

6.如权利要求1所述的一种透平式能量回收系统，其特征在于，所述第二电动阀(13)为气动阀。