KR20140092836A - 해수 담수화 플랜트용 부피 측정 압력 교환기와 담수화 플랜트 - Google Patents

해수 담수화 플랜트용 부피 측정 압력 교환기와 담수화 플랜트 Download PDF

Info

Publication number
KR20140092836A
KR20140092836A KR1020147012853A KR20147012853A KR20140092836A KR 20140092836 A KR20140092836 A KR 20140092836A KR 1020147012853 A KR1020147012853 A KR 1020147012853A KR 20147012853 A KR20147012853 A KR 20147012853A KR 20140092836 A KR20140092836 A KR 20140092836A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure
piston
valve
cylindrical body
concentrate
Prior art date
Application number
KR1020147012853A
Other languages
English (en)
Inventor
이브 지로
Original Assignee
아클링 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아클링 리미티드 filed Critical 아클링 리미티드
Publication of KR20140092836A publication Critical patent/KR20140092836A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/06—Energy recovery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/08—Apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/109—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers
    • F04B9/117—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers the pumping members not being mechanically connected to each other
    • F04B9/1176—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers the pumping members not being mechanically connected to each other the movement of each piston in one direction being obtained by a single-acting piston liquid motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F13/00—Pressure exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
    • B01D2313/246—Energy recovery means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 속이 빈 원통형 몸체와, 상기 몸체에서 미끄러지는 피스톤을 지닌, 압력 교환을 위한 적어도 하나의 유닛을 포함하는 부피 측정 압력 교환기에 관한 것으로, 상기 피스톤은 상기 원통형 몸체의 내부를 다운스트림 챔버와 업스트림 챔버로 분리하는 피스톤 크라운을 포함하고, 상기 피스톤은 다운스트림 챔버측 상에 배치되고 상기 다운스트림 챔버를 통과하는 로드를 포함하며, 상기 다운스트림 챔버는 처리용 물을 받아들이고 공급하기 위한 장치를 구비하고, 상기 업스트림 챔버는 쓰리-웨이 로터리 슬라이드 밸브를 구비하며, 상기 로터리 슬라이드는 모터가 달린 구동 수단에 의해 회전되고, 상기 밸브는 가압된 액체 공급 오리피스, 상기 액체용 배출 오리피스, 및 상기 업스트림 챔버와 이어져 있는 개구부를 포함한다.

Description

해수 담수화 플랜트용 부피 측정 압력 교환기와 담수화 플랜트{VOLUMETRIC PRESSURE EXCHANGER FOR A SEAWATER DESALINATION PLANT AND DESALINATION PLANT}
본 발명은 역삼투를 이용하는 해수 담수화 플랜트용 부피 측정(volumetric) 압력 교환기와 담수화 플랜트에 관한 것이다.
본 출원에서, 명백히 또는 암시적으로 가리키지 않는 한, "실린더(cylinder)" 및 "원통형(cylindrical)"이란 용어들은 원형일 수 있는 닫힌 윤곽선 상에서 누르는 평행한 직선들에 의해 경계가 정해진 몸체 - 원형일 수 있는 닫힌 윤곽선 상에서 누르는 평행한 직선들에 의해 생성된 형상 또는 표면- 를 가리킨다.
역삼투를 사용하는 해수 담수화 플랜트들에서, 반투막으로 이루어진 역삼투 모듈(ROM: reverse osmosis module)에는 대략 25bar인 소금물의 삼투압보다 높은, 일반적으로 50bar와 80bar 사이에 있는 고압 상태로 된 해수가 공급된다. ROM의 출력에서는, 한편으로 담수화된 물(대기압에 가까운 압력에 있는)의 침투가 회복되고, 다른 한편으로는 소위 "소금이 과잉인(over-salted)" 물 농축물이 회복된다. 이러한 농축물은 공급 압력보다 약간 아래의 압력, 즉 일반적으로 대략 1bar 내지 5bar만큼 공급 압력보다 작은데, 이는 ROM에서의 통로(passage)에 의해 야기된 압력 강하가 낮기 때문이다.
역삼투를 이용하는 해수 담수화 공정의 에너지 비용을 감소시키기 위해서는, 가능한 많이 고압의 농축물로부터 기계적 에너지를 회복하는 것이 중요하다.
특허 US4,124,488호와 US6,652,741호와 같은 몇몇 특허 문헌들은 가압 해수를 ROM의 입력에 전달하도록 설계된 피스톤 펌프들을 포함하는 역삼투 담수화 플랜트들을 설명하는데, 이 경우 담수화될 해수를 압축하는 동안 농축물로부터의 여분의 압력을 피스톤의 뒷면이 받는다. 이들 플랜트는, 예를 들면 수력 발전소에 의해, 또는 미끄럼 밸브들과 같은 다양한 유형의 디스트리뷰터(distributor)들에 의해 상이한 방식으로 제어된다.
본 출원인에 의한 특허 출원 WO2011/070244호는 또한 전기 모터에 의해 구동된 펌프에 의해 가압된 해수가 공급된 ROM을 포함하는 그러한 담수화 플랜트를 설명한다. 이러한 모터는 또한 그러한 장치의 메커니즘을 구동하고, 그러한 장치는 로터리 스토퍼(rotary stopper)를 구비한 쓰리-웨이(three-way) 밸브를 포함하고, 이러한 밸브는 펌프로의 농축물의 흡입을 제어한다. 펌프의 피스톤은 펌프의 각 실린더를 다운스트림 챔버와 업스트림 챔버로 분리한다. 피스톤의 로드(rod)는 업스트림 챔버를 통해 가로질러 가고, 그것의 단부는 모터의 구동 메커니즘에 관절로 이어져 있다. 다운스트림 챔버에는 흡입 체크 밸브가 달린 파이프에 의해 해수가 공급되고, ROM의 공급 파이프에 가압된 해수를 전달하고, 이러한 ROM의 공급 파이프는 배출 체크 밸브를 구비한다. 펌프의 업스트림 챔버는 쓰리-웨이 밸브에 의해 ROM의 농축물 출력 파이프에 연결되고, 그것의 제 3 통로가 농축물을 비우는 파이프에 이어진다. 펌프의 피스톤과 밸브의 스토퍼의 움직임은 동기화되어, 피스톤이 해수를 ROM 쪽으로 밀 때에는 고압의 농축물이 업스트림 챔버로 들어가는 것을 허용하는 것과, 피스톤의 반대 방향 움직임 동안에는 출구 쪽으로 농축물을 배출시키는 것을 허용하는 것을 번갈아가며 행한다.
본 출원인에 의한 특허 출원 WO2011/058249호는 담수화 플랜트용 로터리 스토퍼를 구비한 밸브를 설명하는데, 이러한 밸브는 상당한 압력 손실 없이 물의 높은 유량(flow rate)을 허용하고, ROM을 나가는 농축물의 고압을 견딘다.
하지만, 담수화된 물의 생산 비용을 감소시키기 위해, ROM들로부터 오는 농축물들로의 에너지 회수를 허용하도록 장치들을 향상시키는 것이 바람직하다.
기존의 고압 펌핑 장치들을 제거 및 대체해야 하지 않고, 그러한 장치들이 공급되지 않은 담수화 유닛들을 구비하는 것이 특히 바람직하다.
결국은 긴 수명을 가지고 오직 최소의 유지보수 멈춤 기구(maintenance stop)들만 필요로 하는 이러한 유형의 장치들을 제안하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 본 발명은 적어도 하나의 압력 교환 유닛을 포함하는 초기에 규정된 타입의 부피 측정 압력 교환기에 관한 것으로, 상기 압력 교환기 유닛은 속이 빈 원통형 몸체와 상기 몸체에서 미끄러지는 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤은 상기 원통형 몸체의 내부를 다운스트림 챔버와 업스트림 챔버로 분리하는 피스톤 헤드를 포함하며, 상기 피스톤은 다운스트림 챔버의 측 상에 배치된 로드를 포함하고, 상기 다운스트림 챔버를 통해 교차하고, 상기 다운스트림 챔버에는 처리될 물에 관한 흡입 및 배출 장치가 제공되며, 상기 업스트림 챔버에는 로터리 게이트를 구비한 쓰리-웨이 밸브가 제공되고, 상기 로터리 게이트는 모터가 달린(motorized) 구동 수단에 의해 회전되며, 상기 게이트는 가압된 농축물을 공급하기 위한 오리피스(orifice), 상기 농축물을 배출하기 위한 오리피스, 및 상기 업스트림 챔버와 이어지는 개구부를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 처리될 물에 관한 상기 흡입 및 배출 장치는 상기 원통형 몸체의 다운스트림 챔버의 연장선(extension)에 배치된 실린더 헤드, 흡입 체크 밸브를 구비한 흡입 오리피스, 체크 밸브를 구비한 배출 오리피스를 포함하고, 상기 피스톤 로드는 상기 실린더 헤드를 통해 가로질러, 그것의 단부가 부피 측정 압력 교환기 외측에 나타난다.
일 실시예에 따르면, 상기 쓰리-웨이 밸브는 상기 원통형 몸체의 업스트림 챔버의 연장선에 배치된 밸브 몸체를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 로터리 게이트의 회전축은 원통형 몸체의 축에 평행하다.
일 실시예에 따르면, 로터리 게이트는 유체 전달(fluid communication)시의 배치(placement)와, 밸브의 공급 오리피스 및 배출 오리피스와의 유체 전달의 끝(end)를 허용하도록 구성된 측 개구부(side opening)를 가진다.
일 실시예에 따르면, 상기 밸브의 동적 실링(dynamic sealing)은 로터리 게이트 상에서 지탱하는 고리 모양의 원통형 피스톤들을 사용하여 행해지는데, 특히 낮은 마찰 계수를 지닌 복합 재료들로부터 만들어진 고리 모양 실린더 피스톤들을 사용하여 행해진다.
일 실시예에 따르면, 상기 고리 모양의 원통형 피스톤들은 농축물과의 유체 연결들에 의해, 직접적으로 또는 압력 멀티플라이어(multiplier)를 통해 가압된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 고리 모양 원통형 피스톤들은 보조(secondary) 유압 발생 세트에 의한 가압 하에 놓인다.
본 발명에 따른 부피 측정 압력 교환기는 위에서 규정된 바와 같은 복수의 압력 교환 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모터가 달린 구동 수단은 공유된 모터와, 360°를 넘어 고르게 분배되도록 로터리 게이트들을 조정하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명은 또한 위에서 규정된 바와 같은 부피 측정 압력 교환기를 포함하는 역삼투를 이용하는 해수 담수화 플랜트에 관한 것이다.
특히, 압력 교환 유닛들의 개수, 구멍, 및 원통형 몸체들의 이동(travel)은 플랜트의 이용 가능한 농축물의 유량의 함수로서 조정된다.
일 실시예에 따르면, 로터리 게이트들의 회전 속도는 각 사이클 동안, 상기 피스톤(들)이 이동의 상한(upper end)에 도달하지 않도록 조정된다.
본 발명의 다른 양태, 특징, 및 장점은 이어지는 설명으로부터 당업자들에게 분명해지고, 이러한 설명은 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예을 예증하는 것이지만, 본 발명은 이러한 실시예에 국한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 교환 유닛의 세로로 본 단면도.
도 2는 로터리 밸브 게이트의 측입면도.
도 3은 도 2의 로터리 게이트가 그것의 밸브에 수용된 것을 보여주는 단순화된 수평 축 방향 단면도.
도 4는 6개의 압력 교환 유닛을 포함하는 부피 측정 압력 교환기의 개략 입면도.
도 1은 압력 교환 유닛(1)을 보여주는 것으로, 그것의 중앙부는 피스톤(3)이 미끄러지는 원통형 몸체(2)로 이루어지고, 상기 피스톤은 피스톤 헤드(4)와 피스톤 로드(5)에 의해 형성된다. 피스톤 헤드(4)는 원통형 몸체(2)의 내부를 다운스트림 챔버와 업스트림 챔버로 분리한다. 피스톤 로드는 다운스트림 챔버의 측 상에서 피스톤 헤드(4)에 고정된다. 원통형 몸체(2)는 다운스트림 챔버측에서, 그것의 첫 번째 단부에 실린더 헤드(6)에 의해 우뚝 솟아 있고(topped), 이러한 실린더 헤드(6)는 플랜지(flange) 타입 수단, 실(seal)들, 및 관련 분야에 공지되어 있는 볼트들을 이용하여 원통형 몸체(2)에 실링 가능하게 고정되어 있다.
실린더(6)는 처리될 해수에 관해 흡입 덕트를 연결할 수 있는 흡입 오리피스(orifice)(7)를 지니고 있다. 이 흡입 오리피스(7)는 흡입 체크 밸브(8)를 수용한다. 그러한 밸브들의 구조는 그 자체로 당업자에게 공지되어 있다. 실린더 헤드(6) 또한 해수를 ROM으로 가져가도록 파이프를 연결할 수 있는 배출 오리피스(9)를 지니고 있다. 이 배출 오리피스(9)는 또한 체크 밸브(10)를 수용한다. 실린더 헤드(6)는 또한 그것의 축 방향 위치에 피스톤 로드(5)의 통과를 허용하는 가이드 오리피스(11)를 포함하고, 이러한 피스톤 로드(5)의 자유 단부는 압력 교환 유닛(1)으로부터 나온다. 가이드 오리피스(11)에는 관련 분야에 공지되어 있는 실링 개스킷들이 제공되어, 처리될 물의 상당한 압력 손실들 없이 피스톤 로드가 미끄러지는 것을 허용한다.
업스트림 챔버측에 있는 원통형 몸체(2)의 두 번째 단부에는, 밸브(12)가 배치되어 있는데, 이러한 밸브(12)는 그러한 챔버 스트림을 연장시키고, 그것의 밸브 몸체(13)는 관련 분야에 공지되어 있는 플랜지 수단, 실(seal), 및 볼트 타입을 이용하여 원통형 몸체(2)에 실링 가능하게 고정된다. 압력 교환 유닛(1)의 일체형 부분인 밸브(12)는 가압된 농축물을 공급하기 위한 공급 오리피스(14), 상기 농축물용 배출 오리피스(15), 및 상기 업스트림 챔버와의 연결 링크(16)를 포함한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 로터리 게이트(17)는 속이 빈 원통형 상부 부분을 포함하고, 이러한 원통형 상부 부분은 그것의 상부 단부에서 원통형 몸체(2)의 업스트림 챔버와 이어지는 넓은 커뮤니케이션(communication) 개구부(16)를 가지고, 원통형 상부 부분의 측 플랭크(side flank)들에서는 번갈아 가며, 게이트의 위치에 따라 게이트의 내부, 그리고 따라서 커뮤니케이션 개구부(16)가 공급 오리피스(14)나 배출 오리피스(15)와 이어질 수 있게 하는 측 개구부(24)를 가진다.
도 2에 예시된 실시예에서는, 개구부(24)가 "V"자 모양의 제 1 단부(28), 직사각형의 중간 부분(27), 및 2개의 연장부(extension)(25, 26)를 지닌 "W"자 모양의 제 2 단부를 가진다. 이러한 개구부(24)의 특별한 모양은 압력 교환 유닛의 업스트림 챔버의 갑작스런 압력 및 유량(flow rate) 변동들을 제거하도록, 커뮤니케이션시의 전진 배치와, 공급 오리피스(14) 및 배출 오리피스(15)와의 커뮤니케이션의 끝(end)을 허용한다. 로터리 게이트(17)의 하부 부분은 기계적 구동 장치에 연결되도록 의도되는 구동 샤프트(18)를 포함한다.
도 1에 도시된 실시예에서는, 로터리 게이트(17)의 회전축이 로드(5)의 슬라이딩 축과 일치하여, 그 배치가 밸브 몸체(13)의 구조와 그것의 원통형 몸체(2)로의 고정 측면에서 가장 간단하다. 밸브 몸체(13)로부터 나오는 게이트(17)의 구동 샤프트(18)는 구동 장치(19)에 의해 구동되는데, 이러한 구동 장치(19)는 구동 모터에 연결되고, 이러한 구동 모터는 피니언(pinion), 트랜스미션 벨트들, 또는 관련 분야에 공지된 다른 수단과 맞물려 있는(meshing) 기어(gear)들을 이용하여 연결될 수 있다. 구동 모터, 특히 전기 기어 모터는 고정된 속도 또는 가변 속도 트랜스미션에 의해 조절된 속도를 가질 수 있다.
로터리 게이트(17)는 계속해서 회전 상태에 있다. 밸브(12)의 동적 실링은 로터리 게이트에서 지탱하는 고리 모양의 실린더 피스톤(22, 23)을 이용하여 실(seal) 없이 행해진다. 바람직하게, 이러한 고리 모양 실린더 피스톤들은 낮은 마찰 계수를 지닌 복합 재료들로부터 만들어진다. 상기 고리 모양 실린더 피스톤들은 직접적으로 또는 압력 멀티플라이어를 통해, 농축물과의 그것들의 연결에 의해 20에서 가압될 수 있다. 대안적으로, 그러한 고리 모양 실린더 피스톤들은 보조 유압 발생기 세트에 의해 가압될 수 있다. 이들 고리 모양 실린더 피스톤들은 로터리 게이트 상에서 지탱되어, 공급 오리피스(14)로부터 배출 오리피스(15)까지의 농축물의 직접 통과를 방지한다. 이들 피스톤들은 그것들의 착용(wear) 코스(course) 위의 하우징에서 전진하여, 유지(maintenance)를 위한 멈춤 기구(stop)들의 개수를 최소화한다. 마찬가지로, 로터리 게이트는 바람직하게는 스테인레스 스틸(stainless steel)로 만들어지고, 그것의 마모 저항성을 증가시키고 마찰 계수를 감소시키도록 적절한 표면 처리를 받는다.
전술한 압력 교환 유닛 구조는 다음과 같이 작용한다:
담수화 플랜트의 부스터(booster) 펌프에 의해 제공된 해수는, 실린더 헤드(6)를 관통하고, 흡입 오리피스(7)를 통해 원통형 몸체(2)의 다운스트림 챔버 내부로 흘러들어가고, 배출 오리피스(9)를 통해 빠져나가는데, 이 경우 흡입 밸브(8)와 배출 밸브(10)가 역류를 방지한다. 쓰리-웨이 밸브(12)의 로터리 게이트(17)는 계속해서 회전한다.
사이클의 시작시, 피스톤(3)이 낮은 위치에 있고 농축물 공급 오리피스(14)가 커뮤니케이션 개구부(16)와 연결된 상태에 있게 되면, 농축물은 원통형 몸체의 업스트림 챔버 내부를 관통하고, 다운스트림 챔버는 해수로 채워진다. 피스톤은 고압 농축물에 의해 밀려 상승하고, 해수를 배출 밸브(10)를 통해 배출한다. 당업자라면 농축물의 압력 위의 압력으로 해수가 배출된다는 점을 알게 되는데, 이는 업스트림 챔버측 상의 피스톤 헤드(4)의 면적이 다운스트림 챔버측 상의 면적보다 크기 때문으로, 이는 다운스트림 챔버측 상의 피스톤 로드(5)의 존재에 기인한다. ROM의 입력에서 처리될 해수의 압력과 같은 농축물의 압력은, 멤브레인(membrane)과 교환기 사이의 압력 강하에 의해 감소하고, 업스트림 챔버와 다운스트림 챔버 사이의 이러한 압력 차이는 고압 펌프들을 사용하지 않고 상기 압력 손실들을 보장하는 것을 가능하게 한다. 이러한 압력 차이는 피스톤 로드(5)의 직경을 수정함으로써 조정될 수 있다. 회전을 계속함으로써, 피스톤(3)의 그것의 높은 위치에 도달하도록, 로터리 게이트(17)는 점차로 공급 오리피스(14)로부터 업스트림 챔버까지의 농축물에 관한 통로를 폐쇄한다.
회전을 계속함으로써, 로터리 게이트(17)는 실린더(2)의 업스트림 챔버에서의 농축물의 압력이 감소하도록, 원통형 몸체(2)의 업스트림 챔버와 배출 오리피스(15) 사이의 커뮤니케이션을 점진적으로 개방한다. 그 결과, 배출 밸브(10)가 닫힌다. 담수화 플랜트의 부스터 펌프에 의해 제공된 해수는 흡입 밸브(8)를 관통하고, 농축물을 배출하는 동안 피스톤(3)을 아래로 민다. 그런 다음 새로운 사이클이 시작한다.
도 4는 나란히 장착된, 도 1에 도시된 타입의 6개의 압력 교환 유닛을 포함하는 부피 측정 압력 교환기를 보여준다. 6개의 유닛에 의해 공유된 전기 기어 모터(21)는, 6개의 로터리 게이트의 회전을 제공한다. 피스톤 로드들의 자유 단부들의 각각의 위치에 의해 도시된 바와 같이, 시스템의 충돌(impact)이나 노이즈(noise)가 없는 동작을 보장하도록, 게이트들의 위치들이 서로에 대해 60°의 오프셋으로 조정된다.
실린더들의 개수, 직경, 및 이동(travel)은 부피 측정 교환기가 장착되도록 설계되는 담수화 플랜트의 이용 가능한 농축물 유량에 기초하여 산출된다. 게이트들의 회전 속도는 피스톤들이 이동의 상한(upper end)에 도달하지 않도록 바람직하게 조정되고, 이러한 식으로, 부피 측정 교환기는 출력이 감소하지 않으면서, 0의 유량에 접근할 수 있는 넓은 유량 범위 내에서 들어오는 유량에 스스로 적응하도록 만들어진다. 더 나아가, 들어오는 해수의 유량이 항상 필요한 것보다 많게 되면, 피스톤들을 각 사이클에서 이동의 하한까지 내려가지만, 로터리 게이트의 측 개구부의 특별한 모양이 이동의 하한에서의 충돌을 피하도록 피스톤을 점진적으로 느리게 한다. 추가로, 이러한 유형의 충돌의 임의의 위험을 방지하도록, 폴리우레탄 댐퍼(damper)가 배치될 수 있다.
요약하면, 본 발명에 따른 부피 측정 압력 교환기는 다음의 특징과 장점들을 제공한다:
- 분배 시스템의 낮은 에너지 소비와 압력 증가 펌프의 부재로 인한 매우 높은 전체적인 출력;
- 농축물/해수 혼합이 없음;
- 이용 가능한 농축물 유량에 적응하는 피스톤들의 움직임 속도, 유압 펄스들이 없음;
- 예속(subjugation) 시스템과 출력 손실이 없이 이용 가능한 유량에 대한 적응성;
- 비교적 조용한 동작;
- 매우 높은 유량의 가능성;
- 작은 크기, 작은 개수의 짧은 연결 라인들;
- 간단하고 비싸지 않은 유지 비용;
- 시스템이 50미크론 미만의 물의 여과를 필요로 하지 않는다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 압력 교환 유닛을 포함하는 부피 측정 압력 교환기로서,
    상기 부피 측정 압력 교환기는 속이 빈 원통형 몸체, 상기 몸체에서 미끄러지는 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤은 상기 원통형 몸체의 내부를 다운스트림 챔버와 업스트림 챔버로 분리하는 피스톤 헤드를 포함하고, 상기 피스톤은 상기 다운스트림 챔버 측 상에 배치된 로드를 포함하고 상기 다운스트림 챔버를 통해 교차하며, 상기 다운스트림 챔버에는 처리될 물에 관한 흡입 및 배출 장치가 제공되고, 상기 업스트림 챔버에는 로터리 게이트를 구비한 쓰리-웨이 밸브가 제공되며, 상기 로터리 게이트는 모터가 달린 구동 수단에 의해 회전되고, 상기 게이트는 가압된 농축물을 공급하기 위한 오리피스, 상기 농축물을 배출하기 위한 오리피스, 및 상기 업스트림 챔버와 이어지는 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 부피 측정 압력 교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    처리될 물에 관한 상기 흡입 및 배출 장치는 상기 원통형 몸체의 상기 다운스트림 챔버의 연장성에 배치된 실린더 헤드, 흡입 체크 밸브를 구비한 흡입 오리피스, 체크 밸브를 구비한 배출 오리피스를 포함하고, 상기 피스톤 로드는 그것의 단부가 상기 부피 측정 압력 교환기 외측에 나타나도록 상기 실린더 헤드를 통해 교차하는 것을 특징으로 하는, 부피 측정 압력 교환기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 쓰리-웨이 밸브는 상기 원통형 몸체의 상기 업스트림 챔버의 연장부에 배치된 밸브 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 부피 측정 압력 교환기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 로터리 게이트의 회전축은 상기 원통형 몸체의 축에 평행한 것을 특징으로 하는, 부피 측정 압력 교환기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 로터리 게이트는 유체 전달시의 배치와, 상기 밸브의 공급 및 배출 오리피스와의 유체 전달의 끝을 허용하도록 구성된 측 개구부를 가지는 것을 특징으로 하는, 부피 측정 압력 교환기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브의 동적 실링은, 상기 로터리 게이트 상에서 지탱하는 고리 모양의 원통형 피스톤들, 특히 낮은 마찰 계수를 지닌 복합 재료들로부터 만들어진 고리 모양의 실린더 피스톤들을 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는, 부피 측정 압력 교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고리 모양의 실린더 피스톤들은 농축물과의 유체 연결들에 의해, 직접적으로 또는 압력 멀티플라이어를 통해 가압되는 것을 특징으로 하는, 부피 측정 압력 교환기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 고리 모양의 실린더 피스톤들은 보조 유압 발생 세트에 의한 가압 하에 놓여지는 것을 특징으로 하는, 부피 측정 압력 교환기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 압력 교환 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 부피 측정 압력 교환기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 모터가 달린 구동 수단은 공유된 모터와, 360°를 넘어 고르게 분배되도록 상기 로터리 게이트들을 조정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 부피 측정 압력 교환기.
  11. 해수 담수화 플랜트로서,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 부피 측정 압력 교환기를 포함하는 역삼투를 이용하는, 해수 담수화 플랜트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    압력 교환 유닛들의 개수, 구멍, 및 원통형 몸체들의 이동은 상기 플랜트의 이용 가능한 농축물의 유량의 함수로서 조정되는 것을 특징으로 하는, 해수 담수화 플랜트.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 로터리 게이트들의 회전 속도는 각 사이클 동안, 상기 피스톤(들)이 이동의 상한에 도달하지 않도록 조정되는 것을 특징으로 하는, 해수 담수화 플랜트.
KR1020147012853A 2011-10-25 2012-10-19 해수 담수화 플랜트용 부피 측정 압력 교환기와 담수화 플랜트 KR20140092836A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1159647A FR2981704B1 (fr) 2011-10-25 2011-10-25 Echangeur de pression volumetrique pour une installation de dessalement d'eau de mer et installation de dessalement
FR1159647 2011-10-25
PCT/IB2012/055750 WO2013061229A2 (fr) 2011-10-25 2012-10-19 Échangeur de pression volumétrique pour une installation de dessalement d'eau de mer et installation de dessalement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140092836A true KR20140092836A (ko) 2014-07-24

Family

ID=47326239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147012853A KR20140092836A (ko) 2011-10-25 2012-10-19 해수 담수화 플랜트용 부피 측정 압력 교환기와 담수화 플랜트

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9700843B2 (ko)
EP (1) EP2771572A2 (ko)
KR (1) KR20140092836A (ko)
CN (1) CN103890390B (ko)
AU (1) AU2012327971B2 (ko)
CL (1) CL2014001037A1 (ko)
FR (1) FR2981704B1 (ko)
MA (1) MA35657B1 (ko)
TN (1) TN2014000171A1 (ko)
WO (1) WO2013061229A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105114368A (zh) * 2015-07-23 2015-12-02 西安交通大学 一种具有延伸进流角结构的旋转式功交换器

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2837824B1 (en) 2013-08-15 2015-12-30 Danfoss A/S Hydraulic machine, in particular hydraulic pressure exchanger
EP2837823B1 (en) * 2013-08-15 2017-04-26 Danfoss A/S Hydraulic machine, in particular hydraulic pressure exchanger
CN103663581A (zh) * 2013-12-31 2014-03-26 常州鼎豪精机有限公司 一种高效型海水淡化装置的缸体组合结构
US9759054B2 (en) * 2014-07-30 2017-09-12 Energy Recovery, Inc. System and method for utilizing integrated pressure exchange manifold in hydraulic fracturing
US10465717B2 (en) * 2014-12-05 2019-11-05 Energy Recovery, Inc. Systems and methods for a common manifold with integrated hydraulic energy transfer systems
US11460050B2 (en) * 2016-05-06 2022-10-04 Schlumberger Technology Corporation Pressure exchanger manifolding
WO2018060755A1 (fr) 2016-08-29 2018-04-05 Arkling Limited Installation de traitement de fluides par osmose inverse
WO2018109521A1 (fr) 2016-12-12 2018-06-21 Arkling Limited Dispositif de transfert de pression pour une installation de traitement de fluide par osmose inverse
CN106630015A (zh) * 2017-01-13 2017-05-10 四川深蓝环保科技有限公司 带压流体压力能回收装置
FR3091316B1 (fr) 2018-10-03 2020-12-04 Giraud Yves Echangeur de pression volumetrique a effet booster et mesure de debit integree, pour une installation de dessalement d'eau de mer
CN114504869B (zh) * 2022-01-27 2023-05-23 浙江工业大学 一种便携手摇式海水淡化器
CN115465922B (zh) * 2022-10-19 2023-08-04 江苏海洋大学 一种便携式手动现场海水采集过滤装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL51522A0 (en) 1976-02-27 1977-04-29 Ocean Water Ltd Improvements in or relating to water purification by reverse osmosis
ATE217208T1 (de) * 1996-11-21 2002-05-15 Colin Pearson Fluidbetriebene pumpen und vorrichtung mit solchen pumpen
FR2795141B1 (fr) 1999-06-15 2001-09-07 Bernard Marinzet Pompe a pistons, procede et installation de filtration d'eau
GB2357320B (en) * 1999-12-15 2004-03-24 Calder Ltd Energy recovery device
CN101254407A (zh) * 2007-12-12 2008-09-03 天津大学 反渗透海水淡化用的三缸三活塞型能量回收器
FR2952691B1 (fr) * 2009-11-16 2012-02-24 Laurence Technologies Sa Vanne a obturateur rotatif et installation de traitement d'eau comportant une telle vanne
FR2953566B1 (fr) * 2009-12-08 2012-03-09 Laurence Technologies Sa Pompe a piston et installation de traitement d'eau equipee d'une telle pompe
KR20110100471A (ko) * 2010-03-04 2011-09-14 효성굿스프링스 주식회사 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105114368A (zh) * 2015-07-23 2015-12-02 西安交通大学 一种具有延伸进流角结构的旋转式功交换器
CN105114368B (zh) * 2015-07-23 2017-03-01 西安交通大学 一种具有延伸进流角结构的旋转式功交换器

Also Published As

Publication number Publication date
AU2012327971A1 (en) 2014-05-22
WO2013061229A2 (fr) 2013-05-02
CN103890390B (zh) 2017-03-08
TN2014000171A1 (fr) 2015-09-30
MA35657B1 (fr) 2014-11-01
CL2014001037A1 (es) 2014-07-11
EP2771572A2 (fr) 2014-09-03
AU2012327971B2 (en) 2017-01-19
FR2981704A1 (fr) 2013-04-26
WO2013061229A3 (fr) 2013-07-04
FR2981704B1 (fr) 2013-12-20
US9700843B2 (en) 2017-07-11
CN103890390A (zh) 2014-06-25
US20140284262A1 (en) 2014-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140092836A (ko) 해수 담수화 플랜트용 부피 측정 압력 교환기와 담수화 플랜트
KR101501979B1 (ko) 향상된 유동을 갖는 회전식 압력 전달 장치
CN101443550B (zh) 高效耐用的流体泵和方法
US6652741B1 (en) Piston pump, method and installation for filtering water
CN102138007A (zh) 反渗透设备
US9371922B2 (en) Valve having a rotatable stopper, and water treatment plant comprising such a valve
EP1170051A2 (en) Liquid filtering apparatus
US20060054223A1 (en) Valve unit for pressure exchanger installations
CN102858436A (zh) 反渗透系统
US8449771B2 (en) Pump for a desalination system
JP3634847B2 (ja) 水を脱塩させるための方法および装置
EP2007505B1 (de) Kleinmengen-umkehrosmose-anlage mit doppelventil-permeatpumpe
AU2013356485B2 (en) Rotary control valve for reverse osmosis feed water pump with energy recovery
US11878272B2 (en) Volumetric pressure exchanger with booster effect and integrated flow measurement, for a seawater desalination plant
RU2453469C2 (ru) Обратноосмотическая опреснительная установка
EP2489425A1 (en) Hybrid modular system of static chambers with virtual rotation for saving energy in reverse-osmosis desalination
KR20140064921A (ko) 에너지 회수를 갖는 담수화 시스템 및 관련 펌프, 밸브 및 제어기
FI128363B (fi) Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili
KR20130011197A (ko) 역삼투압을 이용한 담수화 시스템의 에너지 회수장치
WO2016089377A1 (en) Pilot-operated check valve for high-pressure concentrated seawater usable in sea-water reverse osmosis pumping and energy recovery systems
CA2961914A1 (en) A valveless hydraulic pressure intensifier incorporating energy recovery and self-optimizing energy use means
EP3012452A1 (en) Device for setting a volumetric flow rate ratio and fluid treatment apparatus
NO20093517A1 (no) Pumpeinnretning
KR20100045680A (ko) 기어형 회전밸브로 구동되는 압력에너지 회수장치
JP2014074383A (ja) 動力回収装置及びその装置を用いた液体処理プラント

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application