一种用于海水淡化的能量回收装置及回收方法与流程

1.本发明涉及海水淡化设备技术领域，特别是公开了一种用于海水淡化的能量回收装置及回收方法。


背景技术：

2.随着饮用水需求的增长及能源成本的提高，海水反渗透工艺的可扩展性、节能设计使得该工艺成为全世界缺水地区的首选。海水淡化工艺是指利用海水脱盐生产淡水，是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等的稳定供水。海水淡化过程中，海水通过反渗透膜的过滤产生淡水，没有透过反渗透膜的浓盐水被排出；现有技术中，高压浓盐水的能量可用于加压低压海水，并使低压海水通过渗透膜组件而被过滤，高压浓盐水泄压后成为低压浓盐水被排出，达到了能量回收的目的。
3.目前市场上进行海水淡化能量回收的装置，往往结构复杂、且回收效率低，也不能根据现场的使用情况进行组合使用。


技术实现要素：

4.本专利为解决现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种用于海水淡化的能量回收装置及回收方法。
5.本专利为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
6.一种用于海水淡化的能量回收装置，其特征在于：包括平行设置的第一承压管和第二承压管；两个承压管的一端同时与一个浓盐水切换管垂直连通，且第一承压管的另一端通过第一活塞结构与第一水力切换阀同轴连接，第二承压管的另一端通过第二活塞结构与第二水力切换阀同轴连接；所述浓盐水切换管的一侧通过第三活塞结构与第三水力切换同轴连接阀；
7.所述浓盐水切换管上设有一个高压浓盐水进口和上下两个低压浓盐水出口；所述高压浓盐水进口位于第一承压管和第二承压管之间，且两个承压管位于上下两个低压浓盐水出口之间；
8.所述第一或第二水力切换阀用于将对应承压管的高压水流能量传递至第三水力切换阀，并通过第三活塞结构的移动实现浓盐水切换管内高压浓盐水的水路切换；
9.所述第一、第二承压管上远离浓盐水切换管的一端均设有低压海水进口和高压海水出口，低压海水通过低压海水进口进入相应的承压管内，高压浓盐水进入浓盐水切换管并经过第三活塞结构引导进入已经注满低压海水的承压管中，在该承压管中高压浓盐水的压力传递至低压海水中，然后低压海水被增压并通过高压海水出口排出，并且再经过一个增压泵后被输送至渗透膜进行过滤，然后高压浓盐水泄压后成为低压浓盐水，并经过低压浓盐水出口排出。
10.进一步的，所述第一活塞结构包括位于第一水力切换阀内的两个活塞块，两活塞
块之间相隔一定间距且通过第一活塞杆连接为一体，所述第一活塞杆的一端位于第一水力切换阀内，另一端位于第一承压管内，且位于第一承压管内部的第一活塞杆上设有多排进水孔，从而第一承压管内的海水通过该进水孔进入第一活塞杆，并通过第一活塞杆和靠近第一承压管的活塞块上设有的出水孔导入至第一水力切换阀内。第二活塞结构与第一活塞结构的构造相同；所述第三活塞结构包括通过一个活塞杆连接为一体的三个活塞块，其中一个活塞块位于第三水力切换阀内，其余两个活塞块位于浓盐水切换管内。
11.进一步的，所述第一水力切换阀内设有与第一活塞结构接触的弹性结构，此外第一水力切换阀上设有两个进出水口，且两个进出水口之间的间距小于第一活塞结构上两个活塞块之间的间距；第二水力切换阀与第一水力切换阀的结构相同；第三水力切换阀上同样设有相隔一定间距的两个进出水口。
12.进一步的，上述用于海水淡化的能量回收装置的回收方法，工作步骤如下：
13.s1、经过预处理的低压海水通过低压海水进口进入第一承压管内，高压浓盐水进入浓盐水切换管并经过第三活塞结构引导进入已经注满低压海水的第一承压管中；
14.s2、高压浓盐水不断推动第一活塞结构向第一水力切换阀所在的方向移动，在移动过程中高压浓盐水的压力传递至低压海水中，然后低压海水被增压并通过高压海水出口内设置的止回阀排出装置；同时，部分被加压的海水通过所述进水孔进入第一活塞杆内，并通过所述出水孔导入至第一水力切换阀内；此时，第一活塞结构在移动过程中压缩第一水力切换阀内的弹性结构；
15.s3、当含有出水孔的活塞块移动至第一水力切换阀的两个进出水口之间，第一水力切换阀内的高压海水通过其中一个进出水口和相应的管路进入第三水力切换阀内，高压海水推动第三活塞杆向下移动切换，第三活塞杆上位于浓盐水切换管内的活塞随之移动，则高压浓盐水进入第一承压管的通道被切断；第三活塞杆切换移动过程中，第三水力切换阀内的海水通过其上的另一个进出水口排出至第二水力切换阀内；该部分海水通过第二水力切换阀上的进出水口排出；
16.s4、高压浓盐水泄压后，第一水力切换阀内的弹性结构回弹，且随着低压海水的注入，第一活塞结构在回程过程中将低压浓盐水通过其中一个低压浓盐水出口排出；进入浓盐水切换管的高压浓盐水被导入第二承压管，并在此给进入第二承压管内的低压海水增压，两个增压管之间的循环周而复始。
17.本专利具有的优点和积极效果是：
18.本发明的能量回收装置，是一种设计简便的等压装置，通过高压浓盐水将低压海水进行加压，并使用三个水力切换阀进行水路的切换，使得两个承压管能够循环往复不间断的进行能量回收，且切换过程全部使用水力驱动，环保节能。经验证，该装置能够回收高压浓盐水中高达98％的能量，从而对设备的运营成本产生实质影响。此外该装置可以根据现场情况平行放置多套装置，满足更大的能量回收需要。
附图说明
19.图1为本发明中能量回收装置的工作原理图；
20.图2为本发明中能量回收装置的另一工作原理图；
21.图3为本发明中第一、第二承压管与浓盐水切换管的结构示意图；
22.图4为本发明中第一活塞结构和第一水力切换阀的三维图；
23.图5为本发明中第一活塞结构的三维图。
24.图中：1、第一承压管；1-1、低压海水进口；1-2、高压海水出口；2、第二承压管；3、浓盐水切换管；31、高压浓盐水进口；32、低压浓盐水出口；4、第一活塞结构；41、第一活塞块；42、第一活塞杆；43、第一进水孔；44、第一出水孔；5、第二活塞结构；6、第三活塞结构；61、第三活塞块；62、第三活塞杆；7、第一水力切换阀；71、弹性结构；72、进出水口；8、第二水力切换阀；9、第三水力切换阀；10、低压海水；11、高压浓盐水；12、低压浓盐水；13、高压海水。
具体实施方式
25.为能进一步了解本专利的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
26.请参阅图1～5，本发明公开了一种用于海水淡化的能量回收装置，包括平行设置的第一承压管1和第二承压管2；两个承压管的一端同时与一个浓盐水切换管3垂直连通，且第一承压管1的另一端通过第一活塞结构4同轴连接有第一水力切换阀7，第二承压管2的另一端通过第二活塞结构5同轴连接有第二水力切换阀8；所述浓盐水切换管3的一侧通过第三活塞结构6同轴连接有第三水力切换阀9；具体的，所述浓盐水切换管3上设有一个高压浓盐水进口31和上下两个低压浓盐水出口32；所述高压浓盐水进口31位于两个承压管之间，且两个承压管位于上下两个低压浓盐水出口32之间，从而高压浓盐水11通过浓盐水切换管3的高压浓盐水进口31进入第一承压管1或第二承压管2，并以低压浓盐水12的形式从低压浓盐水出口32排出。所述第一活塞结构4包括位于第一水力切换阀7内的两个活塞块41，两活塞块41之间相隔一定间距且通过第一活塞杆42连接为一体，所述第一活塞杆42的一端位于第一水力切换阀7内，另一端位于第一承压管1内，且位于第一承压管1内部的第一活塞杆42上设有多排进水孔43，从而第一承压管1内的海水通过该进水孔43进入第一活塞杆42，并通过第一活塞杆42和靠近第一承压管1的活塞块41上设有的出水孔44导入至第一水力切换阀7内。第二活塞结构5与第一活塞结构4的构造相同，此处不再赘述。所述第三活塞结构6包括通过一个活塞杆连接为一体的三个活塞块41，其中一个活塞块41位于第三水力切换阀9内，其余两个活塞块41位于浓盐水切换管3内。
27.所述第一或第二水力切换阀8用于将对应承压管的高压水流能量传递至第三水力切换阀9，并通过第三活塞结构6的移动实现浓盐水切换管3内高压浓盐水11的水路切换。具体结构如下：
28.所述第一水力切换阀7内设有与第一活塞结构4接触的弹性结构71，此外第一水力切换阀7上设有两个进出水口72，且两个进出水口72之间的间距小于第一活塞结构4上两个活塞块41之间的间距。第二水力切换阀8与第一水力切换阀7的结构相同，此处不再赘述。第三水力切换阀9上同样设有相隔一定间距的两个进出水口72。
29.所述第一、第二承压管2上远离浓盐水切换管3的一端均设有低压海水进口11和高压海水出口12，低压海水10通过低压海水进口11进入相应的承压管内，高压浓盐水11进入浓盐水切换管3并经过第三活塞结构6引导进入已经注满低压海水10的承压管中，在该承压管中高压浓盐水11的压力传递至低压海水10中，然后低压海水10被增压并通过高压海水出口12排出，并且再经过一个增压泵后被输送至渗透膜进行过滤，然后高压浓盐水11泄压后
成为低压浓盐水12，并经过低压浓盐水出口32排出。
30.上述用于海水淡化的能量回收装置，其工作步骤如下：
31.s1、如图1所示，经过预处理的低压海水10通过低压海水进口11进入第一承压管1内，高压浓盐水11进入浓盐水切换管3并经过第三活塞结构6引导进入已经注满低压海水10的第一承压管1中；
32.s2、高压浓盐水11不断推动第一活塞结构4向第一水力切换阀7所在的方向移动，在移动过程中高压浓盐水11的压力传递至低压海水10中，然后低压海水10被增压并通过高压海水出口12内设置的止回阀排出装置；同时，部分被加压的海水通过所述进水孔43进入第一活塞杆42内，并通过所述出水孔44导入至第一水力切换阀内；此时，第一活塞结构4在移动过程中压缩第一水力切换阀7内的弹性结构71；
33.s3、当含有出水孔44的活塞块41移动至第一水力切换阀7的两个进出水口72之间，第一水力切换阀7内的高压海水13通过其中一个进出水口72和相应的管路进入第三水力切换阀9内，高压海水13推动第三活塞杆向下移动切换，第三活塞杆上位于浓盐水切换管3内的活塞随之移动，则高压浓盐水11进入第一承压管1的通道被切断；第三活塞杆切换移动过程中，第三水力切换阀9内的海水通过其上的另一个进出水口72排出至第二水力切换阀8内；该部分海水通过第二水力切换阀8上的进出水口72排出；
34.s4、高压浓盐水11泄压后，第一水力切换阀7内的弹性结构71回弹，且随着低压海水10的注入，第一活塞结构4在回程过程中将低压浓盐水12通过其中一个低压浓盐水出口32排出；如图2所示，进入浓盐水切换管3的高压浓盐水11被导入第二承压管2，并在此给进入第二承压管2内的低压海水10增压，两个增压管之间的循环周而复始。
35.经试验，一个完整的循环周期约为12秒。按此速度，单套装置的处理量为350立方米每小时或8400立方米每天，为了实现更高产量，可以根据现场处理情况平行放置多套装置。
36.以上所述仅是对本专利的较佳实施例而已，并非对本专利作任何形式上的限制，凡是依据本专利的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本专利技术方案的范围内。