膜法海水淡化加压与能量回收一体化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术为一种膜法海水淡化加压与能量回收一体化方法及装置，单出杆海水缸活塞杆与单出杆油缸连接，组成两个或两个以上交替运行的工作联合体；油缸驱动海水缸往返运动，海水缸一活塞腔进程时吸入高压浓盐水，在回程时排出；海水缸另一活塞腔回程时吸入原海水，在进程时对原海水加压，并将加压后的高压原海水连续稳定地输出给反渗透膜组。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种反渗透膜法海水淡化所需要的高压泵、能量回收装置与增压泵，特别是一种将高压泵、增压泵与能量回收系统一体化集成的装置。
技术介绍
海水淡化是解决全球淡水资源匮乏的一种方法，常用的有热法和膜法两种。其中，采用反渗透膜的膜法海水淡化技术，因其成本低、耗能少而得到广泛应用，并逐步成为主流。 在海水淡化系统中，经过预处理的含盐量较低的进入淡化系统的海水为原海水，经过加压后形成高压原海水，一部分经过反渗透膜组后成为低压淡水，余下的则成为高压浓盐水，经过能量回收释放压力能后成为低压浓盐水被排出。该技术包含三大核心部件反渗透膜、高压泵和能量回收装置。高压泵将原海水压力提升到57Mpa，使其中40%左右的淡水透过反渗透膜，而余下的60%左右的浓盐水仍然具有6Mpa左右的压力势能，需要通过能量回收系统将其传递到原海水中，以减少总的能量消耗。如何降低高压泵与能量回收装置的投资成本、运营成本与能耗，是该技术的关键。二者的成本之和约占总投资成本的1/3左右，电耗则占总电耗的2/3以上，电耗成本占营运成本1/3以上，目前该法所产淡水的吨耗电量在35kwh，而在现有膜技术水平下，极限耗电量应当在2. 5kwh左右，尚有1/3的节能空间。目前海水淡化用的高压泵有两种，一种是活塞式，采用曲柄连杆机构将电机转动的动力转换为活塞在圆柱形缸体内的直线运动，给海水加压；该结构效率较高，泵效可达80%以上，但流量不够稳定，压力波动明显，采用阀控，受限于曲柄连杆的长度，导致换向频率高，振动、噪声大，控制阀与密封件的故障率较高。另一种是离心式水泵，通过多级转子旋转产生的离心力来提升水压，流量大而稳定，无需阀控，但效率较低，泵效通常低于80%，平均在75%左右。由于海水的强腐蚀性和低粘度特征，两种泵的支撑及过流部件均需要高品质的耐腐蚀耐磨材料，如铜合金、双相钢甚至陶瓷材料，造价都非常高。目前海水淡化用的能量回收装置也有两种，一种是基于水力透平机原理，高压浓盐水推动透平机旋转，进而将原海水加压，无需配流控制，无需增压泵，流量稳定连续；但需要进行浓海水压力势能一轴转动机械能一原海水压力势能的两次转换，回收效率偏低，一般只能达到60%，已逐步被淘汰。另一种是基于压力交换原理，即在圆柱形缸体中，通过配流机构，高压浓盐水直接将压力势能传递给原海水中，其传递效率很高，能量回收效率可达90%以上；根据其配流方式不同，又可细分为旋转缸体端面配流无活塞结构和固定缸体有活塞的阀配流结构；旋转缸体端面配流无活塞结构(例如美国某公司的PX系列产品)，其结构简单但会有25%的掺混，需要独立的增压泵，会降低总体效率；而固定缸体有活塞的阀配流结构，无需再设置增压泵，效率可更高，但是，其控制机构较复杂。国内外的相关专利都基于以上几种技术解决方案。由此，本专利技术人凭借多年的相关设计和制造经验，提出一种膜法海水淡化加压与能量回收一体化方法及装置，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本、高效和高可靠性的反渗透膜法海水淡化加压与能量回收一体化方法及装置。本专利技术的目的是这样实现的，一种膜法海水淡化加压与能量回收一体化方法，由单出杆活塞式海水缸的活塞杆与单出杆活塞式液压缸相连接，组成两个或两个以上交替运行的工作联合体；液压缸活塞杆相对缸体伸出时为进程，缩回时为回程；在液压缸驱动海水缸往返运动的过程中，海水缸的一活塞腔在进程时接入从反渗透膜组输出的高压浓盐水，在回程时排出；海水缸的另一活塞腔在回程时吸入原海水，在进程时对原海水加压输出；由此，通过液压缸高压液压驱动力和高压浓盐水的压力相互叠加对原海水进行加压，并将加压后的高压原海水通过水压蓄能器和/或恒流量控制连续稳定地输出给反渗透膜组。·在本专利技术的一较佳实施方式中，所述海水缸与液压缸的连接方式为，海水缸的活塞杆与液压缸的活塞杆相连接；或为海水缸的活塞杆与液压缸的缸体相连接。根据上述方法，本专利技术还提出一种膜法海水淡化加压与能量回收一体化装置，所述加压与能量回收一体化装置包括有第一液压缸、第二液压缸和第一海水缸、第二海水缸，所述第一液压缸、第二液压缸、第一海水缸、第二海水缸均为单出杆活塞缸；所述第一液压缸与第一海水缸的活塞杆相连接，构成第一工作联合体；所述第二液压缸与第二海水缸的活塞杆相连接，构成第二工作联合体；所述第一液压缸和第二液压缸的无杆腔通过一进程方向控制阀连接于一进程液压动力单元；所述第一液压缸和第二液压缸的有杆腔通过一回程方向控制阀连接于一回程液压动力单元；所述第一海水缸和第二海水缸的有杆腔通过一能量回收方向控制阀连接于高压浓盐水管路或低压浓盐水管路；所述第一海水缸和第二海水缸的无杆腔分别通过止入单向阀连接于高压原海水管路，又分别通过一止出单向阀连接于原海水管路；在高压原海水管路中设有水压蓄能器；所述加压与能量回收一体化装置还包括系统控制单元，该系统控制单元至少由控制器、设置在液压回路中的液压压力传感器和设置在高压原海水管路中的水压压力传感器、以及设置在活塞杆往返行程中的多个活塞位置传感器组成；该控制单元根据系统负荷要求、活塞杆位置传感器给出的位置信号和各压力传感器信号来控制进程方向控制阀、回程方向控制阀以及能量回收方向控制阀的切换与协调；进程方向控制阀与回程方向控制阀联合协调动作，以控制第一工作联合体和第二工作联合体处于液压缸活塞杆相对缸体向外伸出的进程和液压缸活塞杆相对缸体向内缩回的回程的交叉和交替运动状态；能量回收方向控制阀控制处于进程的海水缸能量回收腔与高压浓盐水管路接通，处于回程的海水缸能量回收腔与低压浓盐水管路接通；由控制器控制进程液压动力单元与回程液压动力单元输出的压力和流量，从而实现给定的淡水制水量。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第一液压缸的活塞杆与第一海水缸的活塞杆相连接，构成第一工作联合体；所述第二液压缸的活塞杆与第二海水缸的活塞杆相连接，构成第二工作联合体。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述两个液压缸的无杆腔分别为第一进程腔和第二进程腔，两个液压缸的有杆腔分别为第一回程腔和第二回程腔；所述两个海水缸的无杆腔分别为第一加压腔和第二加压腔，两个海水缸的有杆腔分别为第一能量回收腔和第二能量回收腔；所述海水缸的能量回收腔截面面积与加压腔的截面面积之比=Ι-k ;所述液压缸的进程腔截面面积与海水缸的加压腔截面面积之比=koXkXPs/Ph ;其中，Ps为满足反渗透膜正常工作所需的压力，Ph为液压动力单元的输出油压，ko为大于I的系数，k为海水淡化反渗透膜系统的淡水回收率。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述进程方向控制阀为一个二位四通或三位四通方向阀，其控制方式为电磁或电液控制；该进程方向控制阀的进油口、回油口分别与进程液压动力单元输出油口和回油口连接；进程方向控制阀的两个工作油口分别连接第一液压缸和第二液压缸的进程腔。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述回程方向控制阀为一个二位四通或三位四通 方向阀，其控制方式为电磁或电液控制；该回程方向控制阀的进油口、回油口分别与回程液压动力单元输出油口和回油口连接；回程方向控制阀的两个工作油口分别连接第一液压缸 和第二液压缸的回程腔。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述能量回收方向控制阀为一个二位四通或三位四通的海水分配阀，其控制方式为电磁或电液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜法海水淡化加压与能量回收一体化方法，由单出杆活塞式海水缸的活塞杆与单出杆活塞式液压缸相连接，组成两个或两个以上交替运行的工作联合体；液压缸活塞杆相对缸体伸出时为进程，缩回时为回程；在液压缸驱动海水缸往返运动的过程中，海水缸的一活塞腔在进程时接入从反渗透膜组输出的高压浓盐水，在回程时排出；海水缸的另一活塞腔在回程时吸入原海水，在进程时对原海水加压输出；由此，通过液压缸高压液压驱动力和高压浓盐水的压力相互叠加对原海水进行加压，并将加压后的高压原海水通过水压蓄能器和/或恒流量控制连续稳定地输出给反渗透膜组。

【技术特征摘要】
2012.07.31 CN 201210270447.11.一种膜法海水淡化加压与能量回收一体化方法，由单出杆活塞式海水缸的活塞杆与单出杆活塞式液压缸相连接，组成两个或两个以上交替运行的工作联合体；液压缸活塞杆相对缸体伸出时为进程，缩回时为回程；在液压缸驱动海水缸往返运动的过程中，海水缸的一活塞腔在进程时接入从反渗透膜组输出的高压浓盐水，在回程时排出；海水缸的另一活塞腔在回程时吸入原海水，在进程时对原海水加压输出；由此，通过液压缸高压液压驱动力和高压浓盐水的压力相互叠加对原海水进行加压，并将加压后的高压原海水通过水压蓄能器和/或恒流量控制连续稳定地输出给反渗透膜组。2.如权利要求I所述的膜法海水淡化加压与能量回收一体化方法，其特征在于所述海水缸与液压缸的连接方式为，海水缸的活塞杆与液压缸的活塞杆相连接；或为海水缸的活塞杆与液压缸的缸体相连接。3.一种膜法海水淡化加压与能量回收一体化装置，其特征在于所述加压与能量回收一体化装置包括有第一液压缸、第二液压缸和第一海水缸、第二海水缸，所述第一液压缸、第二液压缸、第一海水缸、第二海水缸均为单出杆活塞缸；所述第一液压缸与第一海水缸的活塞杆相连接，构成第一工作联合体；所述第二液压缸与第二海水缸的活塞杆相连接，构成第二工作联合体；所述第一液压缸和第二液压缸的无杆腔通过一进程方向控制阀连接于一进程液压动力单元；所述第一液压缸和第二液压缸的有杆腔通过一回程方向控制阀连接于一回程液压动力单元；所述第一海水缸和第二海水缸的有杆腔通过一能量回收方向控制阀连接于高压浓盐水管路或低压浓盐水管路；所述第一海水缸和第二海水缸的无杆腔分别通过止入单向阀连接于高压原海水管路，又分别通过止出单向阀连接于原海水管路；在高压原海水管路中设有水压蓄能器；所述加压与能量回收一体化装置还包括系统控制单元，该系统控制单元至少由控制器、设置在液压回路中的液压压力传感器和设置在高压原海水管路中的水压压力传感器、以及设置在活塞杆往返行程中的多个活塞位置传感器组成；该控制单元根据系统负荷要求、活塞杆位置传感器给出的位置信号和各压力传感器信号来控制进程方向控制阀、回程方向控制阀以及能量回收方向控制阀的切换与协调；进程方向控制阀与回程方向控制阀联合协调动作，以控制第一工作联合体和第二工作联合体处于液压缸活塞杆相对缸体向外伸出的进程和液压缸活塞杆相对缸体向内缩回的回程的交叉和交替运动状态；能量回收方向控制阀控制处于进程的海水缸能量回收腔与高压浓盐水管路接通，处于回程的海水缸能量回收腔与低压浓盐水管路接通；由控制器控制进程液压动力单元与回程液压动力单元输出的压力和流量，从而实现给定的淡水制水量。4.如权利要求3所述的膜法海水淡化加压与能量回收一体化装置，其特征在于所述第一液压缸的活塞杆与第一海水缸的活塞杆相连接，构成第一工作联合体；所述第二液压缸的活塞杆与第二海水缸的活塞杆相连接，构成第二工作联合体。5.如权利要求3所述的膜法海水淡化加压与能量回收一体化装置，其特征在于所述两个液压缸的无杆腔分别为第一进程腔和第二进程腔，两个液压缸的有杆腔分别为第一回程腔和第二回程腔；所述两个海水缸的无杆腔分别为第一加压腔和第二加压腔，两个海水缸的有杆腔分别为第一能量回收腔和第二能量回收腔；所述海水缸的能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣辉，
申请(专利权)人：朱荣辉，
类型：发明
国别省市：