RU2232627C1

RU2232627C1 - Device for recuperation of energy of concentrate in distilling plants

Info

Publication number: RU2232627C1
Application number: RU2002129259/15A
Authority: RU
Inventors: тов А.В. Дес (RU); А.В. Десятов; И.М. Извольский (RU); И.М. Извольский
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр им. М.В. Келдыша"
Priority date: 2002-11-04
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2004-07-20

Abstract

FIELD: distilling sea water and natural subsaline water; power engineering; chemical, food-processing and other industries.

SUBSTANCE: proposed device includes at least two feed chambers provided with separators and position sensors, three-way electromagnetic valves and check valves. Cylindrical feed chambers are located vertically in way of motion of separators whose density is higher than density of starting water but is below density of concentrate. Secured to side surface of each separator is collar containing magnetic powder.

EFFECT: reduced power requirements; simplified construction; enhanced reliability; reduced capital outlays in manufacture.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области опреснения морских и природных солоноватых вод. Может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других областях промышленности.The invention relates to the field of desalination of marine and natural brackish waters. It can be used in energy, chemical, food and other industries.

Известно устройство (заявка на европейский патент ЕР 1095693 A1), содержащее по крайне мере одну пару питающих камер, в которых поочередно создается давление. Каждая из камер образует замкнутую полость тороидальной формы, разделенную на две части специальной корзиной. В камерах расположены разделители сферической формы. Указанные разделители при смене цикла удерживаются и переносятся внутри камеры специальными корзинами. Во время работы положение разделителей контролируется датчиками солености или расходомерами. Устройство используется для рекуперации энергии концентрата в опреснительных установках. К несомненным достоинствам устройства следует отнести принцип непрерывного кинетического цикла. При смене цикла разделители в камерах двигаются в одном направлении, что позволяет более полно использовать кинетическую энергию потока. Наличие автоматизированной системы контроля позволяет синхронизировать открытие и закрытие клапанов. Вместе с тем сложная форма питающих камер и механизм переноса разделителей усложняют конструкцию. Приводят к дополнительным затратам энергии на трение разделителя о стенки камер при движении. Снижают надежность конструкции. Приводят к удорожанию при изготовлении камер сложной формы.A device is known (European patent application EP 1095693 A1) containing at least one pair of supply chambers in which pressure is alternately generated. Each of the chambers forms a closed cavity of a toroidal shape, divided into two parts by a special basket. Spherical dividers are located in the chambers. When changing cycles, these separators are held and carried inside the chamber by special baskets. During operation, the position of the dividers is monitored by salinity sensors or flow meters. The device is used to recover the energy of the concentrate in desalination plants. The undoubted advantages of the device include the principle of a continuous kinetic cycle. When changing the cycle, the separators in the chambers move in one direction, which allows more complete use of the kinetic energy of the flow. The presence of an automated control system allows you to synchronize the opening and closing of valves. However, the complex shape of the supply chambers and the transfer mechanism of the separators complicate the design. They lead to additional energy costs for the friction of the separator on the walls of the chambers during movement. Reduce the reliability of the design. They lead to higher prices in the manufacture of cameras of complex shape.

Целью настоящего изобретения является снижение затрат электрической энергии на опреснение морской воды и упрощение конструктивного исполнения устройства рекуперации. Реализация обозначенной цели позволит повысить надежность при эксплуатации и снизить капитальные затраты при изготовлении.The aim of the present invention is to reduce the cost of electrical energy for desalination of sea water and simplify the design of the recovery device. The implementation of the designated goal will improve reliability during operation and reduce capital costs in the manufacture.

Устройство рекуперации энергии концентрата, включающее по крайней мере две питающие камеры, снабженные разделителями и датчиками положения, трехходовые электромагнитные клапаны и обратные клапаны, отличающееся тем, что питающие камеры выполнены цилиндрическими. Питающие камеры расположены вертикально по ходу движения разделителей. Плотность разделителей, имеющих цилиндрическую форму, выше плотности исходной морской воды, но ниже плотности концентрата. Внешней диаметр разделителей меньше внутреннего диаметра питающих камер. К боковой поверхности каждого разделителя прикреплена манжета, содержащая магнитный порошок.A concentrate energy recovery device comprising at least two feed chambers provided with dividers and position sensors, three-way solenoid valves and check valves, characterized in that the feed chambers are cylindrical. The feed chambers are located vertically in the direction of the separators. The density of the cylindrical separators is higher than the density of the source sea water, but lower than the density of the concentrate. The outer diameter of the dividers is less than the inner diameter of the supply chambers. A cuff containing magnetic powder is attached to the side surface of each separator.

Для достижения технического результата питающие камеры и разделители выполнены в виде цилиндров. Цилиндрическая форма питающих камер и разделителей позволяет использовать стандартные трубы при изготовлении устройства. Применение труб позволяет избежать при изготовлении сложных технологических операций, существенно понизить цену устройства. Внешний диаметр разделителя меньше внутреннего диаметра питающей камеры, поэтому при движении разделителя не происходит трения о стенки камеры. Отсутствие трения о стенки позволяет избежать непроизводительные затраты энергии. Питающие камеры расположены вертикально по ходу движения разделителей. Плотность разделителей выше плотности исходной воды, но ниже плотности концентрата, поэтому разделитель находится на границе раздела жидкостей. Манжета с магнитным порошком надежно обеспечивает индикацию положения разделителя и препятствует перемешиванию исходной морской воды и концентрата при движении.To achieve a technical result, the feed chambers and dividers are made in the form of cylinders. The cylindrical shape of the supply chambers and dividers allows the use of standard pipes in the manufacture of the device. The use of pipes allows you to avoid the manufacture of complex technological operations, significantly lower the price of the device. The outer diameter of the separator is smaller than the inner diameter of the supply chamber, therefore, when the separator moves, there is no friction against the chamber walls. The absence of friction against the walls avoids unproductive energy costs. The feed chambers are located vertically in the direction of the separators. The density of the separators is higher than the density of the source water, but lower than the density of the concentrate, so the separator is located at the interface of the liquids. The cuff with magnetic powder reliably provides an indication of the position of the separator and prevents mixing of the source sea water and concentrate during movement.

На чертеже приведена схема устройства рекуперации давления концентрата. Схема устройства включает: 1 (1¹) - питающая камера, 2 (2¹) - разделители с манжетой, 3 (3¹), 4 (4¹) - датчики положения разделителей, 5 (5¹) - трехходовые электромагнитные клапаны, 6 (6¹), 7 (7¹) - обратные клапаны.The drawing shows a diagram of a device for recovering the pressure of the concentrate. The device diagram includes: 1 (1 ¹ ) - supply chamber, 2 (2 ¹ ) - dividers with cuff, 3 (3 ¹ ), 4 (4 ¹ ) - position sensors of dividers, 5 (5 ¹ ) - three-way solenoid valves, 6 (6 ¹ ), 7 (7 ¹ ) - check valves.

Устройство работает следующим образом. Исходная вода под невысоким давлением подается в одну из питающих камер 1. Трехходовой клапан 5 находится в положение "на слив" т.е соединяет полость питающей камеры под разделителем 2 с окружающей средой. Концентрат постепенно вытекает из питающей камеры, при этом разделитель 2 опускается. При понижении уровня концентрата разделитель опускается до уровня расположения датчика 4. Магнитное поле частиц, содержащихся в манжете разделителя, замыкает контакты датчика. Система управления выдает сигнал на переключение трехходового клапана 5 из положения "на слив" в положение "на подачу" концентрата. Концентрат под высоким давлением перекачивает через обратный клапан 7 исходную воду в мембранный аппарат. Обратный клапан 6 препятствует перетеканию исходной воды из одной питающей камеры в другую. Плотность разделителя выше плотности исходной воды, но ниже плотности концентрата, поэтому разделитель находится на границе раздела концентрата и исходной воды. Разделитель препятствует перемешиванию концентрата с исходной водой и обеспечивает идентификацию положения границы раздела жидкостей. При достижении разделителя 2 уровня датчика 3 система управления выдает команду на переключение клапана 5 из положения "на подачу" концентрата в положение "на слив". Во время запуска устройства с помощью дополнительной гидравлической системы обеспечивают оппозитное движение разделителей.The device operates as follows. The source water under low pressure is supplied to one of the supply chambers 1. The three-way valve 5 is in the "down" position, that is, it connects the cavity of the supply chamber under the separator 2 with the environment. The concentrate gradually flows out of the supply chamber, while the separator 2 is lowered. When lowering the concentrate level, the separator drops to the level of the sensor 4. The magnetic field of the particles contained in the cuff of the separator closes the sensor contacts. The control system gives a signal to switch the three-way valve 5 from the "to drain" position to the "to supply" concentrate. The high-pressure concentrate pumps feed water through a non-return valve 7 into a membrane apparatus. The check valve 6 prevents the flow of source water from one supply chamber to another. The density of the separator is higher than the density of the source water, but lower than the density of the concentrate, so the separator is located at the interface between the concentrate and the source water. The separator prevents mixing of the concentrate with the source water and provides identification of the position of the liquid interface. Upon reaching the separator level 2 of the sensor 3, the control system gives a command to switch the valve 5 from the "on" supply of the concentrate to the "on discharge" position. During the start-up of the device using the additional hydraulic system provide the opposite movement of the dividers.

Таким образом, потенциальная энергия концентрата используется для повышения давления исходной воды, тем самым снижает затраты электрической энергии на опреснение морской воды.Thus, the potential energy of the concentrate is used to increase the pressure of the source water, thereby reducing the cost of electric energy for desalination of sea water.

Claims

1. A device for recovering energy from a concentrate, comprising at least two feed chambers equipped with dividers and position sensors, three-way solenoid valves and check valves, characterized in that the feed chambers are cylindrical and arranged vertically along the separators, whose density is higher than the density of the source water , but below the density of the concentrate, a cuff containing magnetic powder is attached to the side surface of each separator.

2. The energy recovery device of the concentrate according to claim 1, characterized in that the separators are cylindrical.