KR20110100472A - Apparatus for recovering energy for desalinization system of sea-water - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 저압의 해수 공급관에 의해 동력회수 챔버(131, 132)에 흡입되는 해수에 멤브레인에서 발생한 농축수의 잔존 압력에너지를 전달하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치로서, 상기 동력회수 챔버(131, 132)에 출입하는 농축수를 선택적으로 단속하기 위한 피스톤과 경사판을 가진 주밸브수단(140)과, 상기 멤브레인을 통한 농축수를 상기 주밸브수단에 공급하는 제1농축수 공급관(136)과, 상기 주밸브수단을 작동시키도록 상기 주밸브수단에 출입하는 농축수를 선택적으로 단속하는 보조밸브수단(150)과, 상기 멤브레인을 통한 농축수를 상기 보조밸브수단에 공급하는 제2농축수 공급관(138)을 구비한다. 이러한 구성에 의하면, 해수 담수화 시스템의 설비의 대형화 할 경우 밸브 시스템의 작동안정성이 높고 전력소비량이 줄며 농축수의 유동방향 변경으로 인한 소음이 감소하는 효과가 있다.The present invention is an energy recovery device of the seawater desalination system for delivering the residual pressure energy of the concentrated water generated in the membrane to the seawater sucked into the power recovery chambers (131, 132) by the low pressure seawater supply pipe, the power recovery chamber (131) A main valve means 140 having a piston and an inclined plate for selectively controlling the concentrated water entering and exiting the water, 132, a first concentrated water supply pipe 136 for supplying the concentrated water through the membrane to the main valve means; Auxiliary valve means 150 for selectively intermitting the concentrated water entering and exiting the main valve means to operate the main valve means, and a second concentrated water supply pipe 138 for supplying the concentrated water through the membrane to the auxiliary valve means. Equipped. According to this configuration, when the facility of the seawater desalination system is enlarged, the operation stability of the valve system is high, the power consumption is reduced, and the noise due to the change of the flow direction of the concentrated water is reduced.
Description
본 발명은 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 역삼투압을 이용한 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy recovery apparatus of the seawater desalination system. More particularly, the present invention relates to an energy recovery apparatus for seawater desalination systems using reverse osmosis.
일반적으로 해수로부터 담수를 얻기 위해서는 해수에 용존되어 있거나 부유하는 성분들을 용수 및 음용수 기준에 적합하도록 제거해야 한다. In general, to obtain fresh water from seawater, the dissolved or suspended components in seawater must be removed to meet the water and drinking water standards.
이러한 해수 담수화 방법에는 특수한 막을 이용하는 역삼투막법 및 전기투석법, 해수를 증기로 변화시켜서 담수화하는 증발법, 그 외에 냉동법, 태양열 이용법 등이 있다.Such seawater desalination methods include reverse osmosis membrane method and electrodialysis method using a special membrane, evaporation method of desalination by converting seawater into steam, and other methods such as freezing and solar heat.
최근에는 화석연료의 가격 상승과 고효율 저에너지 해수담수화 장비의 개발로 인하여 분리막을 이용한 역삼투막법과 전기투석법이 해수담수화에 주로 사용되고 있다. 그러나 대용량의 담수화 플랜트에 있어서는 역삼투막법이 유일한 대안이다.Recently, due to the increase in the price of fossil fuel and the development of high efficiency low energy seawater desalination equipment, the reverse osmosis membrane method and the electrodialysis method using the membrane are mainly used for seawater desalination. However, reverse osmosis is the only alternative for large-scale desalination plants.
역삼투막법에 의한 해수 담수화 시스템은 물에 용해되어 있는 이온성 물질은 거의 배제되고 순수한 물은 통과되는 반투막(멤브레인)을 이용하여 해수 중에 용해되어 있는 이온성 물질을 여과하는 시스템으로서, 해수에서 이온성 물질과 순수한 물을 분리시키기 위해서는 해수 삼투압 이상의 높은 압력에너지를 필요로 하는데 이때의 압력을 역삼투압이라 하며, 해수의 경우 염도에 따라 42~70 bar 정도의 높은 압력을 필요로 한다.The seawater desalination system by the reverse osmosis membrane method is a system that filters the ionic substances dissolved in seawater by using a semi-permeable membrane (membrane) through which pure water passes through, almost ionic substances dissolved in water are ionic. In order to separate the substance and pure water, high pressure energy of seawater osmotic pressure or more is required. The pressure at this time is called reverse osmosis, and seawater requires high pressure of 42 ~ 70 bar depending on salinity.
종래 역삼투압을 이용한 해수 담수화 시스템은 도1에 도시한 바와 같이, 바다에서 끌어들인 해수가 원수 저장조(12)에 저장된 후 전처리부(14)에서 모래 여과등을 수행하여 탁도가 제거된 다음, 공급수조(16)에 저장된 후 저압 펌프(18)에 의해 펌핑된다. In the conventional seawater desalination system using reverse osmosis, as shown in FIG. 1, seawater drawn from the sea is stored in the raw
펌핑된 일부의 해수는 고압 펌프(22)에 의해 가압된 후 역삼투 모듈인 멤브레인(24)에 공급되어 역삼투 현상에 의해 염분이 제거된 처리수로 배출되고, 나머지 고압으로 농축된 해수는 버려졌다. 최근 기술로 에너지 회수장치(26)가 개발되어 고압 농축해수로부터 압력에너지를 회수할 수 있게 되었다. 도1의 결과 점선과 같이 에너지 회수장치(26)는 역삼투막 해수담수화 시스템의 핵심장치이다.Some of the pumped sea water is pressurized by the
상기 에너지 회수장치(26)는 멤브레인(24)을 통해 공급되는 농축수에 의한 고압을 이용하여 저압 펌프(18)에 의해 공급되는 해수를 가압하여 멤브레인(24)에 제공함으로써, 저압 펌프(18) 및 고압 펌프(22)의 용량을 작게 할 수 있거나, 저압 펌프(18) 및 고압 펌프(22)를 구동하는 전기 모터의 동력을 작게 할 수 있는 효과가 있다. 이때 에너지 회수장치(26)에서 동력회수 시 손실된 압력을 보상하는 부스터 펌프(28)가 추가로 구비된다.The
상기 에너지 회수장치(26)는 피스톤(31a, 32a)이 각각 구비된 한쌍의 동력회수 챔버(31, 32)와, 상기 동력회수 챔버(31, 32)를 출입하는 해수를 단속하는 다수의 체크밸브(34)와, 상기 동력회수 챔버(31, 32) 내부의 피스톤(31a, 32a)이 교호로 왕복운동하도록 작동시키는 엑추에이터를 구비한 구동 스풀밸브(36)를 포함한다.The
그런데, 해수 담수화 시스템의 설비를 대형화 할 경우 에너지 회수장치의 구동 스풀밸브도 해수 담수화 시스템의 설비의 대형화에 맞춰 장치의 크기가 커지면서 밸브 시스템의 작동안정성이 낮아지고, 대형화에 따라 스풀의 이동을 통한 유동방향 변경에 사용되는 전력소비량도 많아진다는 문제점이 있었다.However, when the facility of the seawater desalination system is enlarged, the driving spool valve of the energy recovery device also increases in size with the facility of the seawater desalination system, and the operation stability of the valve system is lowered. There was a problem that the power consumption used to change the flow direction also increases.
또한 에너지 회수장치의 구동 스풀밸브 방식의 경우 주기적인 유동방향의 변경으로 인해 수충격에 의한 소음이 심하다는 문제점이 있었다.In addition, in the case of the driving spool valve method of the energy recovery device there is a problem that the noise due to water shock is severe due to the change in the periodic flow direction.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 해수 담수화 시스템의 설비를 대형화할 경우 밸브 시스템의 작동안정성을 높이는 한편 전력소비량을 줄이고 소음을 줄이는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to increase the operation stability of the valve system when the facility of the seawater desalination system to increase the energy consumption of the seawater desalination system while reducing the power consumption and noise To provide.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 저압의 해수 공급관에 의해 동력회수 챔버에 흡입되는 해수에 멤브레인에서 발생한 농축수의 잔존 압력에너지를 전달하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치에 있어서, 상기 동력회수 챔버에 출입하는 농축수를 선택적으로 단속하기 위한 피스톤과 경사판을 가진 주밸브수단과, 상기 멤브레인을 통한 농축수를 상기 주밸브수단에 공급하는 제1농축수 공급관과, 상기 주밸브수단을 작동시키도록 상기 주밸브수단에 출입하는 농축수를 선택적으로 단속하는 보조밸브수단과, 상기 멤브레인을 통한 농축수를 상기 보조밸브수단에 공급하는 제2농축수 공급관을 포함한다.The present invention for achieving the above object is in the energy recovery apparatus of the seawater desalination system for delivering the residual pressure energy of the concentrated water generated in the membrane to the seawater sucked into the power recovery chamber by a low pressure seawater supply pipe, the power recovery chamber A main valve means having a piston and an inclined plate to selectively control the entering and exiting concentrated water, a first concentrated water supply pipe for supplying the concentrated water through the membrane to the main valve means, and the main valve means to operate the main valve means. And an auxiliary valve means for selectively regulating the entering and exiting concentrated water, and a second concentrated water supply pipe for supplying the concentrated water through the membrane to the auxiliary valve means.
상기 주밸브수단은, 하우징의 내부에 설치되어 상기 보조밸브수단의 작동에 따라 경사되는 경사판과, 상기 경사판의 일측에 구비되어 상기 제1농축수 공급관을 통해 공급된 농축수에 의해 상기 경사판을 기울이는 한편 상기 동력회수 챔버에 출입하는 농축수를 선택적으로 단속하는 다수의 제1피스톤과, 상기 경사판의 타측에 구비되어 상기 제2농축수 공급관을 통해 공급된 농축수에 의해 상기 경사판을 기울이는 다수의 제2피스톤을 포함한다.The main valve means is inclined by the inclined plate installed inside the housing and inclined according to the operation of the auxiliary valve means, and the concentrated water supplied through the first concentrated water supply pipe while being provided on one side of the inclined plate. A plurality of first pistons for selectively intercepting the concentrated water entering and exiting the power recovery chamber and a plurality of second inclined plates by the concentrated water supplied through the second concentrated water supply pipe provided on the other side of the inclined plate; It includes a piston.
상기 하우징의 내부에는 상기 제1피스톤이 슬라이딩하는 제1실린더부가 구비되는 한편 상기 제2피스톤이 슬라이딩하는 제2실린더부가 형성되고, 상기 제1피스톤과 제2피스톤의 내부는 농축수가 유동하는 유동공간이 형성되도록 패여 있다.A first cylinder portion in which the first piston slides is provided inside the housing, and a second cylinder portion in which the second piston slides is formed, and inside the first piston and the second piston, a flow space in which concentrated water flows. It is dug up to form.
상기 하우징의 내부에는 상기 경사판이 원활하게 회동하도록 경사판을 안내하는 가이드부가 형성된다. A guide part is formed inside the housing to guide the inclined plate so that the inclined plate rotates smoothly.
상기 하우징의 일측 내부에는 상기 제1농축수 공급관에서 상기 제1피스톤으로 농축수가 공급되는 제1내부유로가 형성되고, 상기 제1내부유로에는 상기 유로가 좁아짐에 따라 소음이 저감되는 유체소음기가 구비되어 있다.A first inner flow passage through which the concentrated water is supplied from the first concentrated water supply pipe to the first piston is formed in one side of the housing, and the first inner flow passage includes a fluid silencer that reduces noise as the flow path is narrowed. It is.
상기 유체소음기는, 상기 하우징에 형성된 대유로와, 상기 제1피스톤의 외주면에 형성되어 상기 대유로에 연통하는 다수의 소유로에 의해 상기 제1내부유로를 이루어 소음기의 역할을 하는 구조이다.The fluid silencer is configured to serve as a silencer by forming the first internal flow path by a large flow path formed in the housing and a plurality of small flow paths formed on an outer circumferential surface of the first piston to communicate with the large flow path.
상기 보조밸브수단은, 상기 주밸브수단의 제2실린더부에 연통하는 밸브연결 포트가 형성된 제1블록과, 상기 제2농축수 공급관에 연통하는 공급 포트와 농축수가 배출되는 배출 포트가 형성된 제2블록과, 상기 밸브연결 포트와 상기 공급 포트 및 상기 배출 포트 간의 유로를 변경하도록 밸브 유로가 형성되어 상기 제1블록과 제2블록 사이에 구비된 밸브판으로 이루어진다.The auxiliary valve means includes a first block having a valve connecting port communicating with a second cylinder portion of the main valve means, a second block having a supply port communicating with the second concentrated water supply pipe and a discharge port through which the concentrated water is discharged. And a valve flow path formed to change a flow path between the valve connection port, the supply port, and the discharge port, wherein the valve plate is provided between the first block and the second block.
상기 밸브판은 회동형 판밸브이고, 상기 밸브판을 회동시키는 구동모터를 추가로 구비한다. 상기 구동모터는 전기모터 또는 수압모터이며, 상기 수압모터를 구동하는 수압은 제3농축수 공급관을 통해 공급되는 농축수에 의해 공급된다.The valve plate is a rotary plate valve, and further includes a drive motor for rotating the valve plate. The drive motor is an electric motor or a hydraulic motor, the hydraulic pressure for driving the hydraulic motor is supplied by the concentrated water supplied through the third concentrated water supply pipe.
본 발명에 의한 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치에 의하면, 피스톤과 경사판을 가진 주밸브수단과 농축수에 의해 작동하는 보조밸브수단을 채용하고 주밸브수단에 공급되는 농축수의 공급유로에 유체소음기를 부착함으로써, 해수 담수화 시스템의 설비를 대형화할 경우 밸브 시스템의 작동안정성이 높고 전력소비량이 줄며 농축수의 유동방향 변경으로 인한 소음이 감소하는 효과가 있다.According to the energy recovery apparatus of the seawater desalination system according to the present invention, by employing a main valve means having a piston and an inclined plate and an auxiliary valve means operated by concentrated water, and attaching a fluid silencer to the supply passage of the concentrated water supplied to the main valve means. In addition, when the facility of the seawater desalination system is enlarged, the operation stability of the valve system is high, the power consumption is reduced, and the noise due to the change of the flow direction of the concentrated water is reduced.
도1은 종래 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치를 나타내는 구성도,
도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치를 나타내는 구성도,
도3은 도2의 주밸브수단과 보조밸브수단을 나타내는 상세 단면도,
도4는 도3의 주밸브수단을 좌측에서 바라본 측면도,
도5는 도3의 보조밸브수단을 나타내는 사시도,
도6 및 도7은 본 발명의 제1실시예에 의한 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치의 작용상태도,
도8은 본 발명의 제2실시예에 의한 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치를 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram showing an energy recovery device of a conventional seawater desalination system;
2 is a block diagram showing an energy recovery apparatus of the seawater desalination system according to the first embodiment of the present invention;
3 is a detailed cross-sectional view showing the main valve means and the auxiliary valve means of FIG.
4 is a side view of the main valve means of FIG.
5 is a perspective view showing the auxiliary valve means of FIG.
6 and 7 is an operation state diagram of the energy recovery device of the seawater desalination system according to a first embodiment of the present invention,
8 is a block diagram showing an energy recovery apparatus of the seawater desalination system according to a second embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명의 제1실시예가 적용된 역삼투압을 이용한 해수 담수화 시스템을 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명이 적용된 해수 담수화 시스템은 바다에서 끌어들인 해수가 원수 저장조(112)에 저장된 후 전처리부(114)에서 모래 여과등을 수행하여 탁도가 제거된 다음, 공급수조(116)에 저장된 후 저압 펌프(118)에 의해 펌핑되고, 펌핑된 일부의 해수는 고압 펌프(122)에 의해 가압된 후 역삼투 모듈인 멤브레인(124)에 공급되어 역삼투 현상에 의해 염분이 제거된 처리수로 배출되며, 나머지 해수는 고압의 농축수로 에너지 회수장치(130)에 공급되는 시스템을 이룬다. 이때 멤브레인(124)에 제공되는 가압된 해수의 압력을 높이는 부스터 펌프(128)가 추가로 구비된다.Figure 2 is a block diagram showing a seawater desalination system using a reverse osmosis to which the first embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, the seawater desalination system to which the present invention is applied is then stored in the raw
상기 에너지 회수장치(130)는 저압의 해수 공급관에 의해 동력회수 챔버에 흡입되는 해수에 상기 멤브레인(124)에서 발생한 농축수의 잔존 압력에너지를 전달하는 장치로서, 피스톤(131a, 132a)이 각각 구비된 한쌍의 동력회수 챔버(131, 132)와, 상기 동력회수 챔버(131, 132)를 출입하는 해수를 단속하는 다수(4개)의 체크밸브(133a, 133b, 133c, 133d)를 구비한 해수 공급관(133)과, 상기 동력회수 챔버(131, 132) 내부의 피스톤(131a, 132a)이 교호로 왕복운동하도록 유로를 변환시키는 주밸브수단(140)과, 상기 주밸브수단(140)을 작동시키는 보조밸브수단(150)을 구비한다.The
상기 동력회수 챔버(131, 132)는 두개의 한쌍으로 되어 있으나 필요에 따라 여러 개로 이루어질 수도 있다. 이하에서는 한쌍의 동력회수 챔버를 제1동력회수 챔버(131)와 제2동력회수 챔버(132)라 칭하여 설명한다. 상기 제1동력회수 챔버(131)와 제2동력회수 챔버(132)의 각 일측에는 해수의 유입 및 유출이 이루어지는 해수 포트(131b, 132b)가 형성되고, 상기 제1동력회수 챔버(131)와 제2동력회수 챔버(132)의 각 타측에는 농축수(멤브레인을 통한 농축수)의 유입 및 유출이 이루어지는 농축수 포트(131c, 132c)가 형성된다.The
상기 제1, 제2동력회수 챔버(131, 132)내의 피스톤(131a, 132b)은 피스톤 로드 없이 제1, 제2동력회수 챔버(131, 132)내에서 왕복운동하는 형태로, 농축수와 해수의 혼합을 방지하는 한편 고압 농축수의 압력을 저압의 해수에 전달하는 역할을 한다. 본 실시예에서 상기 피스톤(131a, 132b)은 상기 농축수 포트(131c, 132c)측이 반구형으로 볼록하게 돌출되고 상기 해수 포트(131b, 132b)측은 반구형으로 오목하게 패인 형태의 피스톤으로 되어 있으나, 상기 제1, 제2동력회수 챔버(131, 132) 내에서 각각 구름운동을 하는 볼 피스톤 또는 반구형의 피스톤으로 이루어질 수 있으며 원통형 피스톤 등 다양한 형태의 피스톤으로 이루어질 수도 있다.The
상기 해수 포트(131b, 132b)에는 상기 저압 펌프(118)에서 양측으로 분기되어 폐유로를 이루는 상기 해수 공급관(133)이 연결된다. 상기 해수 공급관(133)에서 상기 해수 포트(131b, 132b)측에는 서로 대향하는 방향으로 제1, 제2체크밸브(133a, 133b) 및 제3, 제4체크밸브(133c, 133d)가 설치되어, 상기 제1체크밸브(133a)와 제2체크밸브(133b) 사이는 상기 제1동력회수 챔버의 해수 포트(131b)에 연통되고 상기 제3체크밸브(133c)와 제4체크밸브(133d) 사이는 상기 제2동력회수 챔버의 해수 포트(132b)에 연통된다. 그리고, 상기 제2체크밸브(133b)와 제3체크밸브(133c) 사이에는 상기 부스터 펌프(128)를 통해 상기 멤브레인(124)을 향해 해수가 토출되는 해수 토출관(135)이 연결된다.The
상기 주밸브수단(140)에는 상기 멤브레인(124)을 통해 고압의 농축수가 공급되는 제1농축수 공급관(136)이 연결되는 한편 상기 주밸브수단(140)에서 저압의 농축수가 외부유로(도시 안됨)를 통해 배출되는 제1농축수 배출관(137)이 연결되며, 상기 보조밸브수단(150)에는 상기 멤브레인((124)을 통해 고압의 농축수가 공급되는 제2농축수 공급관(138)이 연결되는 한편 상기 보조밸브수단(150)에서 저압의 농축수가 외부유로(도시 안됨)를 통해 배출되는 제2농축수 배출관(139)이 연결된다.The main valve means 140 is connected to a first concentrated
도3 및 도4에 도시한 바와 같이 상기 주밸브수단(140)은, 하우징(141)의 내부에 설치되어 상기 보조밸브수단(150)의 작동에 따라 경사되는 경사판(142)과, 상기 경사판(142)의 일측(좌측)에 구비되어 상기 제1농축수 공급관(136)을 통해 공급된 농축수에 의해 상기 경사판(142)을 기울이는 한편 상기 제1, 제2동력회수 챔버(131, 132)에 출입하는 농축수를 선택적으로 단속하는 상, 하측의 제1피스톤(143, 144)과, 상기 경사판(142)의 타측(우측)에 구비되어 상기 제2농축수 공급관(138 : 도2에 도시)을 통해 공급된 농축수에 의해 상기 경사판(142)을 기울이는 상, 하측의 제2피스톤(145, 146)을 구비한다.3 and 4, the main valve means 140 is installed in the
상기 하우징(141)의 내부(좌측)에는 상기 상, 하측의 제1피스톤(143, 144)이 슬라이딩하는 상, 하측의 제1실린더부(141a, 141b)가 형성되고, 상기 하우징(141)의 내부(우측)에는 상기 상, 하측의 제2피스톤(145, 146)이 슬라이딩하는 상, 하측의 제2실린더부(141c, 141d)가 형성되며, 상기 하우징(141)의 중간에는 상기 경사판(141)을 원활하게 회동하도록 경사판(141)의 단부를 안내하는 상, 하측의 가이드부(141e, 141f)가 형성된다. 상기 상, 하측의 가이드부(141e, 141f)는 상기 경사판(141)의 끝단이 접하는 원호면을 이룬다. In the interior (left) of the
상기 제1피스톤(143, 144)과 제2피스톤(145, 146)은, 일측이 트여 그 내부는 농축수가 유동하는 유동공간이 형성되도록 패인 요입공간부(143a, 144a, 145a, 146a)를 이루고, 타측의 막힌 측면에는 상기 경사판(142)을 밀도록 접하는 돌출로드부(143b, 144b, 145b, 146b)가 형성된다. 그리고, 상기 제1피스톤(143, 144)의 단부 외주면에는 농축수가 상기 요입공간부(143a, 144a)에 통하는 제1, 제2소유로(FS1, FS2 : 도4 참조)가 형성되도록 다수의 구멍(143c, 143d)(144c, 144d)이 형성되어 있다. 상기 구멍(143c, 143d)과 구멍(144c, 144d)은 피스톤의 길이방향으로 따라 서로 어긋난 위치에 형성되어 있다. The
상기 제1실린더부(141a, 141b)에는 상기 슬라이딩하는 제1피스톤(143, 144)이 회동하지 않도록 도시하지 않은 안내부가 형성되어 있다. 제1피스톤이 회동하지 않도록 제1피스톤과 제1실린더부가 사각단면 형태로 이루어질 수도 있다.Guide parts (not shown) are formed in the first cylinder parts 141a and 141b so that the sliding
상기 경사판(142)은 중심축으로 중심으로 소정각도로 회동하여 상기 하우징(141)의 좌우방향으로 요동하는 구조로 되어 있으며, 경사판의 양측면(142)에는 상기 돌출로드부(143b, 144b, 145b, 146b)가 접하여 안내되도록 요입된 곡면을 이룬 안내면이 형성된다.The
상기 하우징(141)의 일측(좌측) 내부에는 상기 제1농축수 공급관(136)에서 상기 제1피스톤(143, 144)으로 농축수가 공급되는 제1내부유로(H1)가 형성되고, 상기 제1내부유로(H1)에는 상기 유로가 좁아짐에 따라 소음이 저감되는 유체소음기가 구비되어 있다. 이 유체소음기는 별도의 부품이 삽입된 유체소음기로 이루어 질 수도 있으나, 본 실시예에서는 상기 하우징(141)에 형성된 대유로(FL)와, 상기 제1피스톤(143, 144)의 외주면에 형성되어 상기 대유로(FL)에 연통하는 제1소유로(FS1)에 의해 상기 제1내부유로(H1)를 이루어 소음기의 역할을 하는 구조이다.A first internal flow path H1 through which the concentrated water is supplied from the first concentrated
그리고, 상기 제1피스톤(143, 144)의 요입공간부(143a, 144a)와 제2소유로(FS2)도 유로가 좁아짐에 따른 유체소음기의 구조를 이룬다.In addition, the concave spaces 143a and 144a and the second channel FS2 of the
그리고, 상기 하우징(141)의 일측(좌측)에는, 고압의 농축수가 유입하도록 상기 제1농축수 공급관(136)이 연결되고 상기 제1내부유로(H1)에 연통하는 제1농축수 공급 포트(PH1)가 형성되고, 연결관에 의해 상기 제1, 제2동력회수 챔버(131, 132)의 농축수 포트(131c, 132c)에 연통하는 제1, 제2연결 포트(PC1, PC2)가 형성되며, 상기 제1, 제2동력회수 챔버(131, 132)에서 유출한 저압의 농축수가 배출되도록 상기 제1농축수 배출관(137)이 연결되는 제1농축수 배출 포트(PL1, PL2)가 형성된다. 또한, 상기 하우징(141)의 타측(우측)에는, 상기 보조밸브수단(150)의 후술하는 밸브연결 포트에 연통하는 제3, 제4연결 포트(PC3, PC4)가 형성된다. In addition, the first concentrated
도3 및 도5에 도시한 바와 같이 상기 보조밸브수단(150)은, 연결관에 의해 상기 주밸브수단(140)의 제2실린더부(141c, 141d)에 각각 연통하는 제1, 제2밸브연결 포트(151a, 151b)가 형성된 제1블록(151)과, 상기 제2농축수 공급관(138)에 연통하는 제2농축수 공급 포트(152a)와 농축수가 배출되도록 상기 제2농축수 배출관(139)에 연통하는 제2농축수 배출 포트(152b)가 형성된 제2블록(152)과, 상기 제1, 제2밸브연결 포트(151a, 151b)와 상기 제2농축수 공급 포트(152a) 및 상기 제2농축수 배출 포트(152b) 간의 유로를 변경하도록 제1, 제2밸브 유로(153a, 153b)가 형성되어 상기 제1블록(151)과 제2블록(152) 사이에 구비된 밸브판(153)으로 이루어진다.3 and 5, the auxiliary valve means 150 is connected to the first and second valves communicating with the
상기 밸브판(153)은 회동형 판밸브이고, 상기 밸브판(153)은 전기모터인 구동모터(154)에 의해 구동(회동)된다. 상기 밸브판(153)에 형성된 제1, 제2밸브 유로(153a, 153b)는 원호형 띠홈형태로 이루어져 밸브판(153)의 회동에 따라 농축수의 흐름방향이 바뀌게 되어 있다.The
이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 의한 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치에서, 도6에 도시한 바와 같이(보조밸브수단은 90° 회전한 상태로 도시됨) 구동모터(154)의 구동에 따라 밸브판(153)이 회전하여 제2농축수 공급 포트(152a)와 제1밸브연결 포트(151a)가 제1밸브 유로(153a)에 의해 연통되고 제2농축수 배출 포트(152b)와 제2밸브연결 포트(151b)가 제2밸브 유로(153b)에 의해 연통되면, 멤브레인(124)을 거쳐 제2농축수 공급관(138)을 따라 보조밸브수단(150)에 유입하는 고압의 농축수는 제2농축수 공급 포트(152a)와 제1밸브 유로(153a) 및 제1밸브연결 포트(151a)를 거쳐 연결관을 통해 주밸브수단(140)의 제3연결 포트(PC3)를 통해 상측의 제2실린더부(141c)에 유입된다. In the energy recovery apparatus of the seawater desalination system according to the first embodiment of the present invention configured as described above, as shown in FIG. 6 (the auxiliary valve means is shown rotated by 90 °) to drive the
따라서, 상측의 제2피스톤(145)이 좌측으로 이동하여 경사판(142)이 반시계방향으로 소정각도(약 25°)로 회동하여 경사되고 경사판(142) 반대측의 상측의 제1피스톤(143)을 좌측으로 밀게 된다. 이와 동시에 하측의 제1피스톤(144) 및 하측의 제2피스톤(146)은 우측으로 이동하게 되고, 하측의 제2실린더부(141c)에 있는 저압의 농축수는 제4연결 포트(PC4)를 통해 연결관을 따라 보조밸브수단(150)의 제2밸브연결 포트(151b)와 제2밸브유로(153b) 및 제2농출수 배출 포트(152b)를 거쳐 제2농축수 배출관(139)을 통해 배출된다.Accordingly, the upper
한편, 상기 경사판(142)이 반시계방향으로 회동하여 기울어진 상태가 되면, 제1내부유로(H1)는 하측의 제1실린더부(141b)에 연통하고 제1농축수 배출 포트(PL1)는 상측의 제1실린더부(141a)에 연통한다. On the other hand, when the
따라서, 멤브레인(124)을 거쳐 제1농축수 공급관(136)을 따라 주밸브수단(150)에 유입하는 고압의 농축수는 제1농축수 공급 포트(PH1)와 제1내부유로(H1)와 하측의 제1실린더부(141b)와 제1연결포트(PC1)를 거쳐 유출하여 연결관을 따라 제1동력회수 챔버(131)의 농축수 포트(131c)를 통해 피스톤(131a)의 우측공간에 유입하여 피스톤(131a)이 좌측(A방향)으로 이동한다. 농축수가 주밸브수단(150)에 유입할 때, 농축수가 제1내부유로(H1)의 대유로(FL)에서 제1소유로(FS1, 144c)로 통과하는 중에 소음저감효과가 발생하여 소음이 감소된다. Therefore, the high pressure concentrated water flowing into the main valve means 150 along the first concentrated
이러한 작용에 의해, 제1동력회수 챔버(131)의 피스톤(131a)의 좌측공간에 있는 저압의 해수는 압축되어 해수포트(131b)와 제2체크밸브(133b)를 순차적으로 통해 해수 토출관(135)을 거쳐 부스터 펌프(128)를 통해 멤브레인(124)에 공급된다. By this action, the seawater of the low pressure in the left space of the
그리고, 해수 공급관(133)에 설치된 제4체크밸브(133d)와 해수 포트(132b)를 통해 제2동력회수 챔버(132)의 피스톤(132a)의 좌측공간에 유입한 저압의 해수에 의해 피스톤(132a)이 우측(B방향)으로 이동한다. Then, the piston (by the low pressure seawater introduced into the left space of the
따라서, 제2동력회수 챔버(132)의 피스톤(132a) 우측공간에 있는 저압의 농축수는 농축수 포트(132c)를 통해 유출하여 연결관을 통해 주밸브수단(140)의 제2연결 포트(PC2)를 통해 상측의 제1실린더부(141a)에 유입하여 제1농축수 배출 포트(PL1) 및 제1농축수 배출관(137)을 따라 외부유로(도시안됨)로 배출된다. 이때,저압의 농축수가 제1실린더부(141a)에서 제2소유로(FS2, 143d)를 통과하는 중에 소음저감효과가 발생하여 소음이 저감된다. Accordingly, the low pressure concentrated water in the right space of the
그리고, 도7에 도시한 바와 같이(보조밸브수단은 90° 회전한 상태로 도시됨) 구동모터(154)의 구동에 따라 밸브판(153)이 더 회전하여 제2농축수 공급 포트(152a)와 제2밸브연결 포트(151b)가 제1밸브 유로(153a)에 의해 연통되고 제2농축수 배출 포트(152b)와 제1밸브연결 포트(151a)가 제2밸브 유로(153b)에 의해 연통되면, 멤브레인(124)을 거쳐 제2농축수 공급관(138)을 따라 보조밸브수단(150)에 유입하는 고압의 농축수는 제2농축수 공급 포트(152a)와 제1밸브 유로(153a) 및 제2밸브연결 포트(151b)를 거쳐 연결관을 통해 주밸브수단(140)의 제4연결 포트(PC4)를 통해 하측의 제2실린더부(141d)에 유입된다. As shown in FIG. 7 (the auxiliary valve means is shown rotated by 90 °), the
따라서, 하측의 제2피스톤(146)이 좌측으로 이동하여 경사판(142)이 시계방향으로 소정각도(약 25°)로 회동하여 경사되고 경사판(142) 반대측의 하측의 제1피스톤(144)을 좌측으로 밀게 된다. 이와 동시에 상측의 제1피스톤(143) 및 상측의 제2피스톤(145)은 우측으로 이동하게 되고, 상측의 제2실린더부(141c)에 있는 저압의 농축수는 제3연결 포트(PC3)를 통해 연결관을 따라 보조밸브수단(150)의 제1밸브연결 포트(151a)와 제2밸브유로(153b) 및 배출포트(152b)를 거쳐 제2농축수 배출관(139)을 통해 배출된다.Therefore, the lower
한편, 상기 경사판(142)이 시계방향으로 회동하여 기울어진 상태가 되면, 제1내부유로(H1)는 상측의 제1실린더부(141a)에 연통하고 제1농축수 배출 포트(PL2)는 하측의 제1실린더부(141b)에 연통한다. On the other hand, when the
따라서, 멤브레인(124)을 거쳐 제1농축수 공급관(136)을 따라 주밸브수단(150)에 유입하는 고압의 농축수는 제1농축수 공급 포트(PH1)와 제1내부유로(H1)와 상측의 제1실린더부(141a)와 제2연결 포트(PC2)를 거쳐 유출하여 연결관을 따라 제2동력회수 챔버(132)의 농축수 포트(132c)를 통해 피스톤(132a)의 우측공간에 유입하여 피스톤(132a)이 좌측(D방향)으로 이동한다. 농축수가 주밸브수단(150)에 유입할 때, 농축수가 제1내부유로(H1)의 대유로(FL)에서 제1소유로(FS1, 143c)로 통과하는 중에 소음저감효과가 발생하여 소음이 감소된다. Therefore, the high pressure concentrated water flowing into the main valve means 150 along the first concentrated
이러한 작용에 의해, 제2동력회수 챔버(132)의 피스톤(132a)의 좌측공간에 있는 저압의 해수는 압축되어 해수포트(132b)와 제3체크밸브(133c)를 순차적으로 통해 해수 토출관(135)을 거쳐 부스터 펌프(128)를 통해 멤브레인(124)에 공급된다. By this action, the seawater of low pressure in the left space of the
그리고, 해수 공급관(133)에 설치된 제1체크밸브(133a)와 해수 포트(131b)를 통해 제1동력회수 챔버(131)의 피스톤(131a)의 좌측공간에 유입한 저압의 해수에 의해 피스톤(131a)이 우측(C방향)으로 이동한다. Then, the piston (by the low pressure seawater introduced into the left space of the
따라서, 제1동력회수 챔버(131)의 피스톤(131a) 우측공간에 있는 저압의 농축수는 농축수 포트(131c)를 통해 유출하여 연결관을 통해 주밸브수단(140)의 제1연결 포트(PC1)를 통해 하측의 제1실린더부(141b)에 유입하여 제1농축수 배출 포트(PL2) 및 제1농축수 배출관(137)을 따라 외부유로(도시안됨)로 배출된다. 이때,저압의 농축수가 제1실린더부(141b)에서 제2소유로(FS2, 144d)를 통과하는 중에 소음저감효과가 발생하여 소음이 저감된다. Therefore, the low pressure concentrated water in the right space of the
다음에, 구동모터(154)의 구동에 따라 밸브판(153)이 더 회전하여 제2농축수 공급 포트(152a)와 제1밸브연결 포트(151a)가 제2밸브 유로(153b)에 의해 연통되고 제2농축수 배출 포트(152b)와 제2밸브연결 포트(151b)가 제1밸브 유로(153a)에 의해 연통되면, 도6에 도시한 바와 같은 유로가 형성되어 작동한다.Next, as the driving
다음에, 구동모터(154)의 구동에 따라 밸브판(153)이 더 회전하여 제2농축수 공급 포트(152a)와 제2밸브연결 포트(151b)가 제2밸브 유로(153b)에 의해 연통되고 제2농축수 배출 포트(152b)와 제1밸브연결 포트(151a)가 제1밸브 유로(153a)에 의해 연통되면, 도7에 도시한 바와 같은 유로가 형성되어 작동한다.Next, as the
상기한 바와 같이 보조밸브수단(150)은 구동모터(154)에 의해 밸브판(153)이 회전함에 따라 밸브판(153)의 1회전에 따라 4단계로 이루어지는 유로 형태를 순차적이고 반복적으로 취하게 되고, 이에 따라 제1동력회수 챔버(131) 및 제2동력회수 챔버(132)에 고압의 농축수 유입과 저압의 농축수 배출이 반복적으로 이루어진다.As described above, the auxiliary valve means 150 takes the flow path form consisting of four steps sequentially and repeatedly according to one rotation of the
도8은 본 발명의 제2실시예가 적용된 역삼투압을 이용한 해수 담수화 시스템을 나타내는 구성도이다. 본 실시예에서는 보조밸브수단(250)에서 밸브판을 구동하는 구동모터(254)는 수압모터로 되어 있으며, 상기 구동모터(254)를 구동하는 수압은 멤브레인(124)에 연통한 수압공급관(255)을 통해 공급되며, 상기 구동모터(254)는 도시하지 않은 수압센서 및 제어수단에 의해 제어된다.Figure 8 is a block diagram showing a seawater desalination system using a reverse osmosis to which the second embodiment of the present invention is applied. In this embodiment, the
상기 제2실시예의 나머지 구성은 제1실시예의 구성과 동일하므로 제1실시예와 동일한 부호를 붙이고 자세한 설명은 생략한다.Since the rest of the configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals as in the first embodiment will be given, and detailed description thereof will be omitted.
130 : 에너지 회수장치 131, 132 : 제1, 제2동력회수 챔버
133 : 해수 공급관 136 : 제1농축수 공급관
137 : 제1농축수 배출관 138 : 제2농축수 공급관
139 : 제2농축수 배출관 140 : 주밸브수단
141 : 하우징 142 : 경사판
143, 144 : 제1피스톤 145, 146 : 제2피스톤
150, 250 : 보조밸브수단 151 : 제1블록
152 : 제2블록 153 : 밸브판
154, 254 : 구동모터 255: 수압공급관
H1 : 제1내부유로 FL : 대유로
FS1, FS2 : 소유로 PC1, PC2 : 제1, 제2연결 포트
PC3, PC4 : 제3, 제4연결 포트 PH1 : 제1농축수 공급 포트
PL1, PL2 : 제1농축수 배출 포트130:
133: seawater supply pipe 136: first concentrated water supply pipe
137: first concentrated water discharge pipe 138: second concentrated water supply pipe
139: second concentrated water discharge pipe 140: main valve means
141: housing 142: inclined plate
143, 144:
150, 250: auxiliary valve means 151: first block
152: second block 153: valve plate
154, 254: drive motor 255: hydraulic pressure supply pipe
H1: First internal flow path FL: Large flow path
FS1, FS2: Own PC1, PC2: 1st, 2nd connection port
PC3, PC4: 3rd and 4th connection ports PH1: 1st concentrated water supply port
PL1, PL2: first concentrated water discharge port
Claims (10)
상기 동력회수 챔버에 출입하는 농축수를 선택적으로 단속하기 위한 피스톤과 경사판을 가진 주밸브수단과,
상기 멤브레인을 통한 농축수를 상기 주밸브수단에 공급하는 제1농축수 공급관과,
상기 주밸브수단을 작동시키도록 상기 주밸브수단에 출입하는 농축수를 선택적으로 단속하는 보조밸브수단과,
상기 멤브레인을 통한 농축수를 상기 보조밸브수단에 공급하는 제2농축수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치.In the energy recovery device of the seawater desalination system for delivering the residual pressure energy of the concentrated water generated in the membrane to the seawater sucked into the power recovery chamber by the low pressure seawater supply pipe,
A main valve means having a piston and an inclined plate for selectively controlling concentrated water entering and exiting the power recovery chamber;
A first concentrated water supply pipe for supplying the concentrated water through the membrane to the main valve means;
Auxiliary valve means for selectively intermitting the concentrated water entering and exiting the main valve means to operate the main valve means;
And a second concentrated water supply pipe for supplying the concentrated water through the membrane to the auxiliary valve means.
상기 주밸브수단은,
하우징의 내부에 설치되어 상기 보조밸브수단의 작동에 따라 경사되는 경사판과,
상기 경사판의 일측에 구비되어 상기 제1농축수 공급관을 통해 공급된 농축수에 의해 상기 경사판을 기울이는 한편 상기 동력회수챔버에 출입하는 농축수를 선택적으로 단속하는 다수의 제1피스톤과,
상기 경사판의 타측에 구비되어 상기 제2농축수 공급관을 통해 공급된 농축수에 의해 상기 경사판을 기울이는 다수의 제2피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치.The method according to claim 1,
The main valve means,
An inclined plate installed inside the housing and inclined according to the operation of the auxiliary valve means;
A plurality of first pistons provided at one side of the inclined plate to tilt the inclined plate by the concentrated water supplied through the first concentrated water supply pipe and to selectively control the concentrated water entering and exiting the power recovery chamber;
And a plurality of second pistons provided on the other side of the inclined plate to incline the inclined plate by the concentrated water supplied through the second concentrated water supply pipe.
상기 하우징의 내부에는 상기 제1피스톤이 슬라이딩하는 제1실린더부와 상기 제2피스톤이 슬라이딩하는 제2실린더부가 형성되고,
상기 제1피스톤과 제2피스톤의 내부는 농축수가 유동하는 유동공간이 형성되도록 패여 있는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치.The method according to claim 2,
The first cylinder portion in which the first piston slides and the second cylinder portion in which the second piston slides are formed in the housing.
The energy recovery device of the desalination system of the seawater desalination system, characterized in that the interior of the first piston and the second piston is formed so as to form a flow space in which the concentrated water flows.
상기 하우징의 내부에는 상기 경사판이 원활하게 회동하도록 경사판을 안내하는 가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치. The method according to claim 2,
The energy recovery device of the seawater desalination system, characterized in that the guide portion for guiding the inclined plate is formed in the housing to smoothly rotate the inclined plate.
상기 하우징의 일측 내부에는 상기 제1농축수 공급관에서 상기 제1피스톤으로 농축수가 공급되는 제1내부유로가 형성되고,
상기 제1내부유로에는 상기 유로가 좁아짐에 따라 소음이 저감되는 유체소음기가 구비된 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치.The method according to claim 2,
A first internal flow path is formed inside one side of the housing to supply concentrated water from the first concentrated water supply pipe to the first piston.
The energy recovery device of the seawater desalination system, characterized in that the first internal passage is provided with a fluid silencer that reduces the noise as the passage narrows.
상기 유체소음기는,
상기 하우징에 형성된 대유로와,
상기 제1피스톤의 외주면에 형성되어 상기 대유로에 연통하는 다수의 소유로에 의해 상기 제1내부유로를 이루어 소음기의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치.The method according to claim 5,
The fluid silencer,
A large flow path formed in the housing,
The energy recovery device of the seawater desalination system formed on the outer circumferential surface of the first piston to form the first inner flow path by a plurality of small flow passages communicating with the large flow passage to serve as a silencer.
상기 보조밸브수단은,
상기 주밸브수단에 연통하는 밸브연결 포트가 형성된 제1블록과,
상기 제2농축수 공급관에 연통하는 제2농축수 공급 포트와 농축수가 배출되는 제2농축수 배출 포트가 형성된 제2블록과,
상기 밸브연결 포트와 상기 제2농축수 공급 포트 및 상기 제2농축수 배출 포트 간의 유로를 변경하도록 밸브 유로가 형성되어 상기 제1블록과 제2블록 사이에 구비된 밸브판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치.The method according to claim 2,
The auxiliary valve means,
A first block having a valve connection port communicating with the main valve means;
A second block having a second concentrated water supply port communicating with the second concentrated water supply pipe and a second concentrated water discharge port through which the concentrated water is discharged;
A valve flow path is formed to change a flow path between the valve connection port, the second concentrated water supply port, and the second concentrated water discharge port, and comprises a valve plate provided between the first block and the second block. Energy recovery device for seawater desalination system.
상기 밸브판을 회동시키는 구동모터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치. The method according to claim 7,
An energy recovery apparatus of the seawater desalination system, further comprising a drive motor for rotating the valve plate.
상기 구동모터는 전기모터 또는 수압모터인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치. The method according to claim 8,
The drive motor is an energy recovery device of the seawater desalination system, characterized in that the electric motor or a hydraulic motor.
상기 수압모터를 구동하는 수압은 상기 멤브레인에 연통하는 수압 공급관을 통해 공급되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치.The method according to claim 9,
The hydraulic pressure driving the hydraulic motor is supplied through a hydraulic pressure supply pipe in communication with the membrane energy recovery device of the seawater desalination system.
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