專利名稱：一種用于海水淡化反滲透系統(tǒng)中的能量回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及海水淡化系統(tǒng)設(shè)備領(lǐng)域，具體的說，本實用新型涉及一種用于海水淡化反滲透系統(tǒng)中的能量回收裝置。
背景技術(shù)：
能量回收裝置是反滲透海水淡化系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對大幅降低系統(tǒng)運行能耗和造水成本至關(guān)重要。也是我國目前發(fā)展反滲透海水淡化產(chǎn)業(yè)迫切需要攻克的關(guān)鍵部件之一，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)能量回收裝置，逐步打破國外產(chǎn)品的壟斷，形成完整的國產(chǎn)反滲透海水淡化產(chǎn)業(yè)鏈，已成為我國反滲透海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。通常我國反滲透海水淡化工程的操作壓力約在5.0 6.0MPa之間，從膜組器中排放的濃海水壓力仍高達(dá)4.8 5.8MPa。如果按照通常40%的水回收率計算，濃海水中約有60%的進(jìn)料壓力能量可以回收，即有總能量的50%可以回收利用。能量回收裝置的作用就是把反滲透系統(tǒng)高壓濃海水的壓力能量回收再利用，從而降低反滲透海水淡化的制水能耗和制水成本。按照工作原理，能量回收裝置主要分為水力渦輪式和功交換式兩大類。在機(jī)械能水力渦輪式能量回收裝置中，能量的轉(zhuǎn)換過程為“壓力能-機(jī)械能(軸功)_壓力能”，其能量回收效率約40% 70%。功交換式能量回收裝置，只需經(jīng)過“壓力能-壓力能” 一步轉(zhuǎn)化過程，其能量回收效率高達(dá)94%以上，已成為國內(nèi)外研究和推廣的重點。目前，國外功交換式能量回收產(chǎn)品主要有美國ERI公司的PX (PressureExchanger)壓力交換器、瑞士 CALDER AG 公司的 DWEER(Work Exchange Energy Recovery)功能交換器、挪威阿科凌的R ecuperator能量回收塔。國內(nèi)功交換式能量回收產(chǎn)品主要有杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心的差壓交換式能量回收裝置(ER-CY)和等壓交換式能量回收裝置(ER-DY)。以上的功交換式能量回收產(chǎn)品都是采用等壓交換原理進(jìn)行能量回收。通過能量回收裝置的海水壓強(qiáng)與濃水壓強(qiáng)相等。但是，該值比反滲透膜的進(jìn)水壓強(qiáng)低0.2-0.5Mpa，為使通過能量回收裝置的海水能進(jìn)入反滲透膜的進(jìn)口端，必須增加一臺加壓泵，使其壓強(qiáng)增加
0.2-0.5Mpa，才能與給水高壓泵出口的壓強(qiáng)平衡。該系統(tǒng)的缺陷是增加了一臺加壓泵，同時加壓泵與能量回收裝置串聯(lián)，運行時二者的流量匹配控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。下面結(jié)合圖1具體說明現(xiàn)有技術(shù)中帶有能量回收裝置的海水淡化反滲透系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的海水淡化反滲透系統(tǒng)由高壓泵與反滲透膜和能量回收裝置構(gòu)成。其中1-反滲透膜；2-高壓泵；3-給水泵；4-能量回收裝置。海水經(jīng)過給水泵3、高壓泵2進(jìn)入反滲透膜裝置I，除鹽水由出口 5排出，濃水由出口 6進(jìn)入能量回收裝置4，進(jìn)行能量交換后，無壓濃水由能量回收裝置出口 7排出。能量回收裝置實際是一個加壓泵，普通泵使用電機(jī)驅(qū)動水泵，能量回收裝置使用壓力水驅(qū)動水泵，與水輪機(jī)類似。反滲透系統(tǒng)采用功交換式能量回收裝置的管道布置一般是能量回收的能量回收裝置4與高壓泵2并聯(lián)運行。即高壓泵與能量回收裝置同時向反滲透膜裝置供水。反滲透膜裝置的進(jìn)水一部分由高壓泵提供，另一部分由能量回收裝置提供，從而減小高壓泵的輸出流量，成正比的減少高壓泵的輸出功率，從而達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。能量回收裝置的低壓進(jìn)水由給水泵3提供，低壓海水進(jìn)入能量回收裝置4后，經(jīng)過與濃水進(jìn)行壓力交換，低壓海水升壓，高壓濃水泄壓，升壓后的海水由能量回收裝置的出口9進(jìn)入反滲透膜裝置的入口 10。針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出本實用新型。

實用新型內(nèi)容本實用新型提出一種新型海水淡化反滲透能量回收裝置。該裝置具有加壓功能，使用壓強(qiáng)低的濃水作為動力源，給海水加壓，并且使海水壓強(qiáng)高于濃水的壓強(qiáng)。能量回收裝置出口的海水壓強(qiáng)與高壓泵出口壓強(qiáng)匹配，而省掉加壓泵與控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型提供的技術(shù)方案是:一種用于海水淡化反滲透系統(tǒng)中的能量回收裝置，該能量回收裝置并聯(lián)設(shè)置在海水淡化反滲透系統(tǒng)中，海水淡化反滲透系統(tǒng)包括通過管道依次連接的給水泵、高壓泵和反滲透膜裝置，包括有一殼體，殼體內(nèi)設(shè)有一支撐軸，支撐軸上安裝有一杠桿，杠桿兩端部分別連接有一連桿，連桿與液壓缸內(nèi)的活塞連接；其中，杠桿左端的液壓缸與殼體外的升壓出水管道連通，升壓出水管道上設(shè)有升壓出水閥門，升壓出水管道連接至高壓泵與反滲透膜裝置之間的管道，升壓出水閥門前設(shè)有一低壓進(jìn)水管道，低壓進(jìn)水管道上設(shè)有低壓進(jìn)水閥門，低壓進(jìn)水管道連接至給水泵與高壓泵之間的管道；杠桿右端的液壓缸與殼體外的無壓出水管道連通，無壓出水管道上設(shè)有無壓出水閥門，無壓出水閥門前設(shè)有濃水進(jìn)水管道，濃水進(jìn)水管道上設(shè)有濃水進(jìn)水閥門，濃水進(jìn)水管道的另一端連接至反滲透膜裝置的回流口上；前述升壓出水閥門、低壓進(jìn)水閥門、無壓出水閥門、濃水進(jìn)水閥門均由PLC系統(tǒng)控制切換。所述的支撐軸滑動設(shè)置在殼體上。所述的支撐軸下部還設(shè)有一支撐桿。所述的能量回收裝置為2組并聯(lián)安裝在海水淡化反滲透系統(tǒng)中。本實用新型的優(yōu)點是:本實用新型與其它能量回收裝置比較，其優(yōu)點是一次性升壓到位，而且升壓的高低可以根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，方便靈活。省去二次加壓設(shè)備、流量控制設(shè)備。具有結(jié)構(gòu)簡單，能量回收百分比高，性能優(yōu)越的特點。

當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本實用新型以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定，其中:圖1為現(xiàn)有技術(shù)中海水淡化反滲透系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型能量回收裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進(jìn)行說明。如圖2中所示，本實用新型一種用于海水淡化反滲透系統(tǒng)中的能量回收裝置并聯(lián)設(shè)置在海水淡化反滲透系統(tǒng)中，海水淡化反滲透系統(tǒng)包括通過管道依次連接的給水泵、高壓泵和反滲透膜裝置，本實用新型能量回收裝置包括有一殼體40，殼體40內(nèi)設(shè)有一支撐軸36，支撐軸36滑動設(shè)置在殼體40上，支撐軸36下部還設(shè)有一支撐桿34 ;支撐軸36上安裝有一杠桿35，杠桿35兩端部分別連接有一連桿13、23，連桿13、23與液壓缸11、21內(nèi)的活塞12、22連接；其中，杠桿35左端的液壓缸21與殼體40外的升壓出水管道27連通，升壓出水管道27上設(shè)有升壓出水閥門25，升壓出水管道27連接至高壓泵2與反滲透膜裝置I之間的管道10 (圖1中示出)，升壓出水閥門25前設(shè)有一低壓進(jìn)水管道26，低壓進(jìn)水管道26上設(shè)有低壓進(jìn)水閥門24，低壓進(jìn)水管道26連接至給水泵3與高壓泵2之間的管道(圖1中示出)；杠桿35右端的液壓缸11與殼體40外的無壓出水管道17連通，無壓出水管道17上設(shè)有無壓出水閥門15，無壓出水閥門15前設(shè)有濃水進(jìn)水管道16，濃水進(jìn)水管道16上設(shè)有濃水進(jìn)水閥門14，濃水進(jìn)水管道16的另一端連接至反滲透膜裝置I的回流口上；前述升壓出水閥門25、低壓進(jìn)水閥門24、無壓出水閥門15、濃水進(jìn)水閥門14均由PLC系統(tǒng)控制切換。本實用新型能量回收裝置的運行程序如下:當(dāng)濃水進(jìn)水閥門14開，無壓出水閥門15關(guān)閉，來自反滲透膜裝置的濃水經(jīng)過濃水進(jìn)水閥門14，進(jìn)入液壓缸11，濃水的高壓將活塞12向上推動。該壓力通過連桿13，杠桿35，連桿23傳遞到活塞22，將活塞22向下壓，使液壓缸21中的海水產(chǎn)生高壓。這時低壓進(jìn)水閥門24關(guān)閉，升壓出水閥門25打開。液壓缸21中的來自給水泵的海水由升壓出水閥門25排出，與反滲透系統(tǒng)中的高壓泵出水匯合。在活塞22的壓力作用下，液壓缸21中的海水由低壓變?yōu)楦邏汉Ｋ?，實現(xiàn)了壓力轉(zhuǎn)換。當(dāng)濃水充滿液壓缸11，即濃水活塞12向上運動到上止點，同時液壓缸21中的海水全部排出，活塞22運動到下止點。這時行程開關(guān)動作，PLC的控制閥門切換。濃水進(jìn)水閥門14關(guān)閉，無壓出水閥門15打開。低壓進(jìn)水閥門24打開，升壓出水閥門25關(guān)閉。即濃水液壓缸11處于排水狀態(tài)，進(jìn)水液壓缸21處于進(jìn)水狀態(tài)。在進(jìn)水側(cè)，低壓海水通過低壓進(jìn)水閥門24進(jìn)入液壓缸21，驅(qū)動活塞22向上運動。向上作用力通過活塞22，連桿23，杠桿35，連桿13，作用到活塞12上。向下壓縮液壓缸11中的濃水。這時無壓出水閥門15已經(jīng)打開，液壓缸11中的濃水由無壓出水閥門15排出。由于濃水為無壓排放，所以低壓海水能夠驅(qū)動正?；钊\動，將濃水排出。當(dāng)活塞22由下止點到達(dá)上止點，活塞12由上止點到達(dá)下止點。行程開關(guān)動作，PLC控制閥門切換，完成一個沖程。由上面的描述可以知道，本裝置加壓動作為周期性的，進(jìn)水液壓缸21為半個周期進(jìn)水，半個周期加壓出水。如果只有一組加壓裝置，裝置的出水將是不連續(xù)的。為保證反滲透能量回收裝置出水的連續(xù)性，可以設(shè)置2組加壓裝置并聯(lián)運行。當(dāng)?shù)谝唤M液壓缸21加壓出水時，正好第二組的液壓缸21進(jìn)水，反之，當(dāng)?shù)谝唤M液壓缸21進(jìn)水時，正好第二組的液壓缸21加壓出水。二者交替動作，這樣可以保證出水的連續(xù)性。本能量回收裝置的濃水壓強(qiáng)與海水壓強(qiáng)之間的升壓關(guān)系，與液壓缸11、液壓缸21缸徑的大小有關(guān)，即與兩液壓缸缸徑比λ有關(guān)。同時與杠桿15的濃水側(cè)臂長Α;進(jìn)水側(cè)臂長B之比β有關(guān)。當(dāng)進(jìn)水液壓缸11缸徑越小，濃水液壓缸21缸徑越大，能量回收裝置的升壓越大。當(dāng)杠桿15濃水側(cè)的力臂A越長，進(jìn)水側(cè)的力臂B越短，能量回收裝置的升壓越大。當(dāng)缸徑相等時，僅有杠桿12的臂長比β的大小決定能量回收裝置升壓高低。由于缸徑改變較為困難，本實用新型采用等缸徑，變力臂的方式加壓海水。力臂調(diào)節(jié)較容易實現(xiàn)，可以根據(jù)實際需要調(diào)整兩側(cè)的力臂的長短比例，從而實現(xiàn)升壓的大小。例如:濃水側(cè)的力臂長為1，海水側(cè)的力臂長為0.9.那么升壓為1/0.9=1.11。本裝置可以根據(jù)現(xiàn)場實際的進(jìn)水壓強(qiáng)與濃水壓強(qiáng)的測定值，現(xiàn)場設(shè)定升壓比。例如:當(dāng)濃水壓強(qiáng)5.5Mpa,高壓泵進(jìn)水壓強(qiáng)為6Mpa，需要的升壓比為6/5.5=1.09，那么只要改變杠桿35的支點，也就是將拉桿34調(diào)整到杠桿35的力臂比為1.09處即可。反滲透進(jìn)水的壓強(qiáng)一般為6Mpa，經(jīng)過一系列反滲透膜裝置后濃水的壓強(qiáng)一般降低到5.5Mpa。濃水壓強(qiáng)比進(jìn)水壓強(qiáng)低0.5Mpa。采用液壓缸活塞進(jìn)行壓力交換，由于活塞缸徑不變，只能將低壓海水加壓到5.5Mpa。通過能量交換裝置的加壓的水不能直接進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。本實用新型采用杠桿原理，用5.5Mpa的濃水將海水一次性加壓到6Mpa以上。如上所述，對本實用新型的實施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但是只要實質(zhì)上沒有脫離本實用新型的實用新型點及效果可以有很多的變形，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于海水淡化反滲透系統(tǒng)中的能量回收裝置，該能量回收裝置并聯(lián)設(shè)置在海水淡化反滲透系統(tǒng)中，海水淡化反滲透系統(tǒng)包括通過管道依次連接的給水泵、高壓泵和反滲透膜裝置，包括有一殼體，其特征在于，所述殼體內(nèi)設(shè)有一支撐軸，支撐軸上安裝有一杠桿，杠桿兩端部分別連接有一連桿，連桿與液壓缸內(nèi)的活塞連接；其中，杠桿左端的液壓缸與殼體外的升壓出水管道連通，升壓出水管道上設(shè)有升壓出水閥門，升壓出水管道連接至高壓泵與反滲透膜裝置之間的管道，升壓出水閥門前設(shè)有一低壓進(jìn)水管道，低壓進(jìn)水管道上設(shè)有低壓進(jìn)水閥門，低壓進(jìn)水管道連接至給水泵與高壓泵之間的管道；杠桿右端的液壓缸與殼體外的無壓出水管道連通，無壓出水管道上設(shè)有無壓出水閥門，無壓出水閥門前設(shè)有濃水進(jìn)水管道，濃水進(jìn)水管道上設(shè)有濃水進(jìn)水閥門，濃水進(jìn)水管道的另一端連接至反滲透膜裝置的回流口上；前述升壓出水閥門、低壓進(jìn)水閥門、無壓出水閥門、濃水進(jìn)水閥門均由PLC系統(tǒng)控制切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海水淡化反滲透系統(tǒng)中的能量回收裝置，其特征在于，所述的支撐軸滑動設(shè)置在殼體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海水淡化反滲透系統(tǒng)中的能量回收裝置，其特征在于，所述的支撐軸下部還設(shè)有一支撐桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海水淡化反滲透系統(tǒng)中的能量回收裝置，其特征在于，所述的能量回收裝置為2組并聯(lián)安裝在海水淡化反滲透系統(tǒng)中。
專利摘要本實用新型公開了一種用于海水淡化反滲透系統(tǒng)中的能量回收裝置。該裝置采用杠桿原理，在杠桿兩端加設(shè)液壓缸，利用排出的濃水作為動力源，給海水加壓，并且使海水壓強(qiáng)高于濃水的壓強(qiáng)。能量回收裝置出口的海水壓強(qiáng)與高壓泵出口壓強(qiáng)匹配，而省掉加壓泵與控制系統(tǒng)。本實用新型與其它能量回收裝置比較，其優(yōu)點是一次性升壓到位，而且升壓的高低可以根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，方便靈活。省去二次加壓設(shè)備、流量控制設(shè)備。具有結(jié)構(gòu)簡單，能量回收百分比高，性能優(yōu)越的特點。
文檔編號C02F1/44GK203043847SQ20132001714
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者文劍平, 吳強(qiáng), 陳亦力, 劉明軒, 于東江, 劉德祥 申請人:北京碧水源膜科技有限公司