本發明專利技術公開了一種使用自增壓能量回收高壓泵的小型反滲透海水淡化系統。使用自增壓能量回收高壓泵的小型反滲透海水淡化系統的工藝過程是：海水由原水泵抽取，經過預處理后，直接進入自增壓能量回收高壓泵進行增壓，達到反滲透壓力要求的高壓原水進入反滲透膜壓力容器，經過反滲透膜脫鹽后的淡水為小型海水淡化系統的產水，從反滲透壓力容器出來的濃鹽水進入自增壓能量回收高壓泵的高壓濃水口進行余壓回收，回收余壓后的低壓濃鹽水從能量回收高壓泵的低壓濃水出口排放。本發明專利技術的余壓利用的有效能量轉換效率可達90％以上。
【技術實現步驟摘要】
使用自增壓能量回收高壓泵的反滲透海水淡化系統
本專利技術涉及一種使用自增壓能量回收高壓泵的反滲透海水淡化系統，屬于海水及苦咸水反滲透淡化系統中的節能工藝。
技術介紹
反滲透淡化技術是利用高壓泵將原海水加壓，使其壓力達到所需的操作壓力，加壓后的原水流入反滲透膜壓力容器中，透過反滲透膜的淡水成為產品水，而未透過反滲透膜的濃鹽水則帶著高壓排出。反滲透淡化技術發展的一個重要目標是降低運行成本，在運行成本的構成中能耗所占的比重最大，所以降低能耗是降低淡化成本最有效的手段。一般來說，對于中大型的反滲透海水淡化裝置，噸水能耗已經降到3.8~4.5kffh,而小型的海水淡化裝置的噸水能耗卻要高達9~12kWh。其中最主要的原因有二:一是用于反滲透海水淡化系統的大型高壓泵的效率高于小型高壓泵；二是沒有適用于小型反滲透海水淡化裝置的能量回收設備，如果采用較大型反滲透海水淡化裝置的能量回收設備型式，或者難以選型，或者投資非常不經濟。因此，提高高壓泵的效率和將濃鹽水的余壓回收利用是降低運行成本最重要的兩個方向。 能量回收技術就是將反滲透系統濃鹽水余壓能回收利用的技術，使用能量回收技術可以將濃鹽水攜帶的能量加以利用，可節約一半以上的能耗。典型的反滲透海水淡化系統中，需要高壓泵和增壓泵兩套設備對海水加壓:高壓泵用于將部分原料海水直接加壓到反滲透系統所需的操作壓力；增壓泵用于將已回收余壓的部分原料海水升壓到反滲透操作壓力。上述兩部分原料海水會合后進入反滲透膜進行淡化。由于需要兩套加壓設備，因此系統流程復雜，投資高，運行維護難度大，不適用于小規模反滲透海水淡化系統。【
技術實現思路
】本專利技術是為了解決小型反滲透海水淡化系統能耗較高的問題，提供了一種使用自增壓能量回收高壓泵的反滲透海水淡化系統，其余壓利用的有效能量轉換效率可達90%以上。為了達到上述目的，本專利技術的技術方案如下:—種使用自增壓能量回收高壓泵的反滲透海水淡化系統，包括低壓原水泵(I)、預處理組件(2)，自增壓能量回收高壓泵(3)和反滲透膜壓力容器(4)，其中，低壓原水泵(I)用于將海水壓力提升到自增壓能力回收高壓泵入口壓力值，經過低壓原水泵(I)提升壓力的海水經由預處理組件(2)的凈化達到反滲透膜的進水水質要求后，進入自增壓能量回收高壓泵，經自增壓能量回收高壓泵的增壓達到反滲透進水壓力要求后，被送入反滲透膜壓力容器的入口，所述的反滲透膜壓力容器(4)用于通過反滲透膜脫鹽生產淡水，從反滲透壓力容器(4)出來的濃鹽水送入自增壓能量回收高壓泵(3)進行余壓回收，回收余壓后的低壓濃鹽水從自增壓能量回收高壓泵(3)的低壓濃水出口排放，其特征在于，所述的自增壓能量回收高壓泵包括箱體，在箱體內從上至下依次設置有換向腔、開設有內部通道的中心塊和導向腔，在換向腔內設置有換向控制閥、在導向腔內設置有導向控制閥；在中心塊兩端固定有兩個液壓缸，兩個液壓缸內的活塞由同一個活塞連桿相連，兩個液壓缸的外側分別開設有液流孔；箱體底部開設有連通到預處理組件(2)出水口的低壓進水孔(3-9)，在箱體底部的兩端分別設置一個排放孔(3-10和3-8);在箱體頂部開設有接收從反滲透壓力容器(4)出來的濃鹽水的高壓濃水進水孔(3-4)，在高壓濃水進水孔(3-4)兩邊的箱體頂部上各開設一個用于排放回收余壓后的低壓濃鹽水的低壓濃水出口(3-3和3-5);在活塞連桿運動到中部位置時，換向腔的兩端各通過設置在中心塊上的內部通道及貫穿活塞連桿的通道與導向腔連通；換向腔分別通過設置在中心塊上的內部通道與兩個活塞缸的內側相連。本專利技術的有益效果是:(I)采用自增壓能量回收高壓泵作為能量回收裝置，通過低壓海水的壓力能和高壓濃海水的壓力 能一起來驅動活塞運動，直接將原料海水的壓力提升至反滲透系統所需操作壓力，其余壓利用的有效能量轉換效率可達90%以上；(2)采用自增壓能量回收高壓泵作為能量回收裝置，用于反滲透海水淡化系統時只需前置一臺低壓原海水供水泵，可省去反滲透系統設計中常用的高壓泵和增壓泵，使反滲透系統設計流程更加簡單，減少了小型反滲透淡化裝置的體積和重量，降低了系統的能耗和設備投資；(3)采用自增壓能量回收高壓泵作為能量回收裝置，通過改變活塞桿面積與活塞面積之比，將反滲透系統回收率控制在8%~25%之間，設計為固定值。(4)采用自增壓能量回收高壓泵的小型反滲透海水淡化系統，噸水能耗較其他小型海水淡化裝置能耗約降低一半。實測比較，目前市場上的小型海水淡化裝置能耗多在9~12kWh，而采用所述自增壓能量回收高壓泵的小型反滲透海水淡化裝置噸水能耗在4~5kffh ;可用于規模在日產淡水50噸/日以內的反滲透淡化裝置上，最低可用于0.5噸/日的反滲透淡化裝置，可在中小型反滲透海水淡化系統中推廣使用。(5)采用自增壓能量回收高壓泵的小型反滲透海水淡化系統，由于降低了對高壓泵的要求，但仍能增壓到反滲透系統操作壓力，因此，整個系統更易于實現與太陽能、風能等新能源的結合。【附圖說明】圖1是本專利技術使用自增壓能量回收高壓泵的反滲透海水淡化系統的典型工藝流程圖。圖2是本專利技術中所使用的自增壓能量回收高壓泵的縱向剖面結構示意圖。A:原料海水B:產品淡水C:高壓濃鹽水D:低壓濃鹽水1:低壓原水泵2:預處理組件3:自增壓能量回收高壓泵 4:反滲透膜壓力容器3 — 4:聞壓濃水進水孔 3 — 3、3 — 5:低壓濃水排放孔3-9:原水進水孔3 — 8、3 — 10:循環水排放孔3— 12:換向控制閥3 — 11、3 — 13:液壓活塞3— 15:導向控制閥3 — 14、3 — 16:液壓缸3 — 1、3 — 2、3 — 6、3 — 7:液流孔【具體實施方式】結合附圖，對本專利技術提供的使用自增壓能量回收高壓泵的小型反滲透海水淡化系統的典型工作流程進行說明:原水先由液流孔3-1 (或液流孔3-7)進入液壓缸3-16 (或液壓缸3_14)中，推動液壓活塞3-11(或液壓活塞3-13)向右(或向左)運動，從而推動導向控制閥3-15運動到右邊(或左邊)極限位置；之后，液流孔3-1 (或液流孔3-7)關閉，低壓進水孔3-9打開，原水由低壓進水孔3-9進入導向控制閥3-15內部，再通過中心塊的內部流道進入換向控制閥3-12內部空間中，推動換向控制閥3-12向左(或向右)運動到極限位置；之后，低壓進水孔3-9關閉，液流孔3-7 (或液流孔3-1)打開，原水由液流孔3-7 (或液流孔3_1)進入到液壓缸3-14(或液壓缸3-16)中，推動液壓活塞3-13(或液壓活塞3-11)向左(或向右)運動。同時，在換向控制閥3-12向左(或向右)運動的推動作用下，由高壓濃水進水孔3-4進入到換向控制閥3-12中的高壓濃海水C，通過中心塊內部流道進入液壓缸3-16(或液壓缸3-14)中，推動液壓活塞3-11(或液壓活塞3-13)向左(或向右)運動；由低壓海水的壓力能和高壓濃海水的壓力能一起來驅動活塞運動，直接將原料海水的壓力提升至反滲透系統所需操作壓力。 其中，在導向控制閥3-15和換向控制閥3-12內部循環推動其實現換向的海水，完成循環后通過排放孔3-8、3-10排入原水池。此后，整個系統通過循環增壓方式實現反滲透濃水能量回收過程。使用自增壓能量回收高壓泵的小型反滲透海水淡化系本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種使用自增壓能量回收高壓泵的反滲透海水淡化系統，包括低壓原水泵(1)、預處理組件(2)，自增壓能量回收高壓泵(3)和反滲透膜壓力容器(4)，其中，低壓原水泵(1)用于將海水壓力提升到自增壓能力回收高壓泵入口壓力值，經過低壓原水泵(1)提升壓力的海水經由預處理組件(2)的凈化達到反滲透膜的進水水質要求后，進入自增壓能量回收高壓泵，經自增壓能量回收高壓泵的增壓達到反滲透進水壓力要求后，被送入反滲透膜壓力容器的入口，所述的反滲透膜壓力容器(4)用于通過反滲透膜脫鹽生產淡水，從反滲透壓力容器(4)出來的濃鹽水送入自增壓能量回收高壓泵(3)進行余壓回收，回收余壓后的低壓濃鹽水從自增壓能量回收高壓泵(3)的低壓濃水出口排放。其特征在于，所述的自增壓能量回收高壓泵包括箱體，在箱體內從上至下依次設置有換向腔、開設有內部通道的中心塊和導向腔，在換向腔內設置有換向控制閥、在導向腔內設置有導向控制閥；在中心塊兩端固定有兩個液壓缸，兩個液壓缸內的活塞由同一個活塞連桿相連，兩個液壓缸的外側分別開設有液流孔；箱體底部開設有連通到預處理組件(2)出水口的低壓進水孔(3?9)，在箱體底部的兩端分別設置一個排放孔(3?10和3?8)；在箱體頂部開設有接收從反滲透壓力容器(4)出來的濃鹽水的高壓濃水進水孔(3?4)，在高壓濃水進水孔(3?4)兩邊的箱體頂部上各開設一個用于排放回收余壓后的低壓濃鹽水的低壓濃水出口(3?3和3?5)；在活塞連桿運動到中部位置時，換向腔的兩端各通過設置在中心塊上的內部通道及貫穿活塞連桿的通道與導向腔連通；換向腔分別通過設置在中心塊上的內部通道與兩個活塞缸的內側相連。...
【技術特征摘要】
1.一種使用自增壓能量回收高壓泵的反滲透海水淡化系統，包括低壓原水泵(I)、預處理組件(2)，自增壓能量回收高壓泵(3)和反滲透膜壓力容器(4)，其中，低壓原水泵(I)用于將海水壓力提升到自增壓能力回收高壓泵入口壓力值，經過低壓原水泵(I)提升壓力的海水經由預處理組件(2)的凈化達到反滲透膜的進水水質要求后，進入自增壓能量回收高壓泵，經自增壓能量回收高壓泵的增壓達到反滲透進水壓力要求后，被送入反滲透膜壓力容器的入口，所述的反滲透膜壓力容器(4)用于通過反滲透膜脫鹽生產淡水，從反滲透壓力容器(4)出來的濃鹽水送入自增壓能量回收高壓泵(3)進行余壓回收，回收余壓后的低壓濃鹽水從自增壓能量回收高壓泵(3)的低壓濃水出口排放。其特征在于， 所述的自增壓能量回收高壓泵包括箱體，在箱體內從上至下...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王生輝，蘇慧超，趙河立，陳芃，邵天寶，張乾，
申請(專利權)人：國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所，
類型：發明
國別省市：天津;12
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