專利名稱：用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海水淡化領(lǐng)域，具體的說，是涉及反滲透海水淡化系統(tǒng)的一種差動(dòng)式
能量回收裝置及方法。
背景技術(shù)：
海水淡化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)是降低運(yùn)行成本，在運(yùn)行成本的構(gòu)成中能耗所 占的比重最大，所以降低能耗是降低海水淡化成本最有效的手段。反滲透海水淡化是目前 海水淡化的主流技術(shù)之一，反滲透海水淡化過程需消耗大量電能提升進(jìn)水壓力以克服水的 滲透壓，反滲透膜排出的濃水余壓高達(dá)5. 5 6. 5MPa，按照40%的回收率計(jì)算，排放的濃鹽 水中還蘊(yùn)含約60%的進(jìn)料水壓力能量，將這一部分能量回收變成進(jìn)水能量可大幅降低反滲 透海水淡化的能耗，而這一 目的實(shí)現(xiàn)有賴于利用能量回收技術(shù)。 自70年代以來，隨著反滲透技術(shù)應(yīng)用于海水/苦咸水淡化，各種形式的能量回收 裝置也相繼出現(xiàn)。能量回收裝置目前有水力透平式能量回收裝置和功交換式能量回收裝置 兩大類。 最早的能量回收裝置是水力透平式，瑞士 Calder. AG公司的Pelton Wheel透平 機(jī)和P咖pGinard公司的Francis透平機(jī)，效率一般為50% _70 % ，其原理是利用濃鹽水 驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軸與泵和電機(jī)相連，將能量輸送至進(jìn)料原海水，過程需要經(jīng)過"水壓 能——機(jī)械能——水壓能"兩步轉(zhuǎn)換。在上面的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)，出現(xiàn)了一些獨(dú)特的設(shè) 計(jì)，其中具代表性的有丹麥Grundfos公司生產(chǎn)的BMET透平直驅(qū)泵和美國PEI公司生產(chǎn) 的HydraulicTurbocharger。兩者均是透平與泵一體化設(shè)計(jì)， 一根轉(zhuǎn)軸連接兩個(gè)葉輪，全部 封裝在一個(gè)殼體中，濃鹽水流過葉輪時(shí)沖擊葉片推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)透平軸旋轉(zhuǎn)。透 平軸直接帶動(dòng)增壓泵工作輸出機(jī)械功，濃水能量轉(zhuǎn)換成原海水的能量轉(zhuǎn)換效率可提高至 65 % -80 % 。高壓泵與透平增壓泵兩級(jí)串聯(lián)完成原海水的壓力提升，通過透平增壓降低高壓 泵所需要的揚(yáng)程，減少電機(jī)動(dòng)力消耗。但是，由于水力透平式能量回收裝置原理上都要經(jīng)過 "水壓能——機(jī)械能——水壓能"兩步轉(zhuǎn)換，增加了機(jī)械能損耗，因此效率較低。
80年代，出現(xiàn)了一種新的能量回收技術(shù)，其工作原理是"功交換"，通過界面或隔 離物，直接把高壓濃鹽水的壓力傳遞給進(jìn)料海水，過程得到簡化，只需要經(jīng)過"水壓能—— 水壓能"一步能量轉(zhuǎn)換，能量回收效率可得到提高。目前反滲透海水淡化工程中應(yīng)用的功 交換式能量回收裝置主要為轉(zhuǎn)子式壓力交換器和活塞式閥控壓力交換器兩類，效率可高達(dá) 90-97%。 轉(zhuǎn)子式壓力交換器以美國ERI公司的PX轉(zhuǎn)子式壓力交換能量回收裝置為代表。 原理是高壓濃鹽水推動(dòng)圓周開有多個(gè)縱向溝槽(類似于多個(gè)微型液缸)的無軸陶瓷轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)，使多個(gè)微型溝槽分別在兩側(cè)靜止的配流盤高壓區(qū)和低壓區(qū)交替轉(zhuǎn)換切入，進(jìn)入高壓區(qū) 的微型液缸進(jìn)行能量回收傳遞向外排液，進(jìn)入低壓區(qū)的微型液缸進(jìn)行原海水補(bǔ)液，PX需配 增壓泵提升初步升壓的原海水進(jìn)入RO系統(tǒng)，高壓濃鹽水直接與低壓原海水傳遞壓力。 一方 面，由于必須配備增加泵，轉(zhuǎn)子式壓力交換器成本比較高；另一方面，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)尖利剌耳、噪
4音大， 一旦轉(zhuǎn)子中進(jìn)入氣泡、雜質(zhì)等，就非常容易發(fā)生損壞，可靠性差， 活塞式閥控壓力交換器以瑞士 Calder. AG公司的DWEER雙功交換能量回收裝置、 德國KSB公司的SalTec DT壓力交換器、德國Siemag Transplan公司的PES壓力交換系統(tǒng) 及Ionics公司的DYPREX動(dòng)力壓力交換器為代表。原理是采用兩個(gè)大直徑液缸，其中一個(gè) 液缸中高壓濃水推動(dòng)活塞將能量傳遞給低壓原海水向外排液，另一個(gè)液缸中供料泵壓入低 壓原海水補(bǔ)液并排出低壓濃水，兩液缸在PLC和濃水換向閥的控制下交替排補(bǔ)海水，實(shí)現(xiàn) 把濃水能量轉(zhuǎn)換成原海水能量的回收過程?；钊介y控壓力交換器需配備增壓泵提升初步 升壓的原海水進(jìn)入RO系統(tǒng)，增壓泵需要采用耐海水腐蝕的材料制作，并且對(duì)密封要求也很 高，目前通過進(jìn)口方式購買，造價(jià)很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，回收反滲透海水 淡化高壓濃鹽水余壓能量的差動(dòng)式能量回收裝置及方法，用以提升低壓原海水的壓力，完 成兩種高低壓液體之間的能量交換，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的能量回收裝置通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
—種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置，包括連接于低壓原水泵出水口的 低壓原水進(jìn)口、連接于高壓原水泵出水口的高壓原水出口、連接于反滲透裝置高壓濃水出 水口的高壓濃水進(jìn)口 ，還包括完全相同的內(nèi)部設(shè)置有第一活塞的第一液缸和內(nèi)部設(shè)置有第 二活塞的第二液缸，所述第一活塞將所述第一液缸分割為第一腔體和第二腔體，所述第一 活塞固接有第一活塞桿，所述第二活塞將所述第二液缸分割為第三腔體和第四腔體，所述 第二活塞固接有第二活塞桿； 所述低壓原水進(jìn)口通過第一進(jìn)液閥連接所述第一腔體，所述第一腔體通過第一排 液閥連接所述高壓原水出口，所述第二腔體連接于兩位五通換向閥； 所述低壓原水進(jìn)口通過第二進(jìn)液閥連接所述第三腔體，所述第三腔體通過第二排
液閥連接所述高壓原水出口，所述第四腔體連接于兩位五通換向閥； 所述兩位五通換向閥連接于高壓濃水進(jìn)口 ，且連接有低壓濃水排放口 。 作為較為優(yōu)選的技術(shù)方案 所述兩位五通換向閥通過換向閥驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。 所述換向閥驅(qū)動(dòng)裝置為液壓驅(qū)動(dòng)裝置、氣壓驅(qū)動(dòng)裝置或者電能驅(qū)動(dòng)裝置其中的一 種。 所述換向閥驅(qū)動(dòng)裝置為液壓驅(qū)動(dòng)裝置。 所述反滲透裝置的高壓濃水出口處設(shè)置有緩沖器。 所述第一活塞桿和所述第二活塞桿分別安裝有套筒，所述套筒上設(shè)置有限位傳感 器。 所述第一活塞桿桿徑為所述第一活塞直徑的25% 40%，所述第二活塞桿桿徑 為所述第二活塞直徑的25% 40%。 所述第一進(jìn)液閥、第二進(jìn)液閥、第一排液閥、第二排液閥分別為錐面密封。
本發(fā)明的能量回收方法通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) —種利用上述裝置實(shí)現(xiàn)的用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收方法，依次由以下步驟組成 a.換向閥驅(qū)動(dòng)裝置將兩位五通換向閥調(diào)至位置一，使第一液缸的第二腔體與高壓 濃水進(jìn)口聯(lián)通，第二液缸的第四腔體與低壓濃水排放口聯(lián)通；
b.使低壓原水通入低壓原水泵，進(jìn)行一次加壓； c. —次加壓后的低壓原水由低壓原水出口分別進(jìn)入高壓原水泵、第一液缸的第一 腔體和第二液缸的第三腔體； d.進(jìn)入高壓原水泵的低壓原水通過二次加壓后進(jìn)入反滲透裝置，排出低壓淡水和 高壓濃水； e.高壓濃水通過兩位五通換向閥進(jìn)入第一液缸的第二腔體，推動(dòng)第一活塞及第一 活塞桿運(yùn)動(dòng)，將第一腔體中的一次加壓原水加壓排出，并與高壓原水出口的高壓原水匯合 進(jìn)入反滲透裝置； f.當(dāng)?shù)谝换钊\(yùn)動(dòng)到限位位置，通過限位傳感器的反饋，換向閥驅(qū)動(dòng)裝置將兩位 五通換向閥調(diào)至位置二，使第一液缸的第二腔體與低壓濃水排放口聯(lián)通，第二液缸的第四 腔體與高壓濃水進(jìn)口聯(lián)通； g.高壓濃水通過兩位五通換向閥進(jìn)入第二液缸的第四腔體，推動(dòng)第二活塞及第二 活塞桿運(yùn)動(dòng)，將第三腔體中的一次加壓原水加壓排出，并與高壓原水出口的高壓原水匯合 進(jìn)入反滲透裝置，同時(shí)第一腔體中的一次加壓原水推動(dòng)第一活塞及第一活塞桿運(yùn)動(dòng)，把第 二腔體內(nèi)的低壓濃水排出； h.當(dāng)?shù)诙钊\(yùn)動(dòng)到限位位置，通過限位傳感器的反饋，換向閥驅(qū)動(dòng)裝置將兩位 五通換向閥調(diào)至位置一； i.高壓濃水通過兩位五通換向閥進(jìn)入第一液缸的第二腔體，推動(dòng)第一活塞及第一 活塞桿運(yùn)動(dòng)，將第一腔體中的一次加壓原水加壓排出，并與高壓原水出口的高壓原水匯合 進(jìn)入反滲透裝置，同時(shí)第三腔體中的一次加壓原水推動(dòng)第二活塞及第二活塞桿運(yùn)動(dòng)，把第 四腔體內(nèi)的低壓濃水排出； j.此后循環(huán)進(jìn)行步驟(f)至步驟(i)。
本發(fā)明的有益效果是 (1)采用液缸直接增壓原理進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，采用一次能量轉(zhuǎn)換，經(jīng)過壓力交換后 的高壓海水壓力大于濃鹽水壓力，不需要增壓泵再次增壓，能量轉(zhuǎn)換效率高，節(jié)省了運(yùn)行成 本，進(jìn)一步降低了反滲透系統(tǒng)的能耗。 (2)由于活塞固接有具有一定橫截面積的活塞桿，使得液缸內(nèi)部原海水腔內(nèi)的壓 強(qiáng)總是大于濃鹽水腔內(nèi)的壓強(qiáng)，從根本上避免了濃鹽水向原海水的泄漏，解決了進(jìn)口功交 換能量回收裝置由于濃鹽水向原海水滲漏造成進(jìn)膜海水鹽度增加而引起脫鹽能耗額外增 高的問題。 (3)采用機(jī)電一體化控制技術(shù)，控制兩個(gè)液缸內(nèi)活塞移動(dòng)的同步性，以及活塞移動(dòng) 與兩位五通換向閥換向的同步性，降低壓力交換由于高低壓轉(zhuǎn)換而造成的壓力波動(dòng)，從而 避免"水錘"水擊現(xiàn)象對(duì)膜造成的機(jī)械損壞，同時(shí)提高了能量回收裝置的可靠性，使裝置能 長時(shí)期平穩(wěn)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。 (4)設(shè)計(jì)液壓驅(qū)動(dòng)的兩位五通閥和管式配流閥作為單向閥，且單向閥為錐面密封， 代替高壓氣動(dòng)閥或電動(dòng)閥，提高了裝置的平穩(wěn)性和可靠性，降低了造價(jià)。
6
(5)在反滲透裝置的高壓濃水出口處安裝有緩沖器，可進(jìn)一步消減系統(tǒng)的壓力波 動(dòng)。 (6)在活塞桿上通過套筒設(shè)置有傳感器，隨時(shí)監(jiān)測(cè)、反饋和調(diào)控活塞的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及 位置，以便對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行最優(yōu)化調(diào)試。 (7)在能量回收裝置檢測(cè)平臺(tái)上進(jìn)行模擬試驗(yàn)，測(cè)試有關(guān)性能參數(shù)，在反滲透海水 淡化綜合試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行與高壓泵和反滲透膜的實(shí)際耦合試驗(yàn)，以工程中最常用的一個(gè)壓 力容器裝6支海水反滲透膜為基準(zhǔn)配置設(shè)備，設(shè)計(jì)回收率40%，匹配的能量回收裝置流量 為120mVd，結(jié)果顯示，能量回收效率大于90X。


圖1是本發(fā)明差動(dòng)式能j
圖2是本發(fā)明差動(dòng)式能j
圖3是本發(fā)明差動(dòng)式能j
圖中低壓原水進(jìn)口——
第一進(jìn)液閥——4
第一腔體——7
高壓濃水進(jìn)口——10 閥-12 第四腔體——13
第三腔體——16 第二排液閥——
高壓原水泵——
緩沖器——25
19 -22
l:回收裝置的結(jié)構(gòu)示意i回收方法的位置一狀態(tài)l:回收方法的位置二狀態(tài)圖。
1高壓原水出口——2 第一活塞桿——5 第一活塞——8
低壓濃水排放口-
第一排液閥——3 第一液缸——6 第二腔體——9 11 兩位五通換向
第二液缸——14 第二活塞桿——17 低壓原水泵——20 反滲透裝置——23 換向閥驅(qū)動(dòng)裝置——26
第二活塞-
—15 第二進(jìn)液閥——18 原水入口——21 淡水出口——2具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述 海水淡化系統(tǒng)包括設(shè)置有原水入21的低壓原水泵20，所述低壓原水泵20的出水 口通過低壓原水進(jìn)口 1連接于高壓原水泵22的入水口，所述高壓原水泵22通過高壓原水 出口 2連接在反滲透裝置23上。反滲透裝置23內(nèi)部通過反滲透膜過濾出高壓濃水，透過 反滲透膜的為淡水，淡水通過淡水出口 24收集。 本發(fā)明公開了一種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置，以及利用上述裝置 實(shí)現(xiàn)的差動(dòng)式能量回收方法。 如圖1所示，差動(dòng)式能量回收裝置包括完全相同且并聯(lián)的第一液缸6和第二液缸 14，所述第一液缸6內(nèi)部設(shè)置有第一活塞8，所述第一活塞8將第一液缸6分割為第一腔體 7和第二腔體9，所述第一活塞8連接有第一活塞桿5。同樣的，所述第二液缸14內(nèi)部設(shè)置 有第二活塞15，所述第二活塞15將第二液缸14分割為第三腔體16和第四腔體13，所述第 二活塞15連接有第二活塞桿17。 所述第一活塞桿5桿徑為所述第一活塞8直徑的25% 40% ;同樣地，所述第二 活塞桿17桿徑也為所述第二活塞15直徑的25% 40%，這樣，可以達(dá)到增加1. 06 1. 18倍的目的。所述第一活塞桿5和第二活塞桿17還分別安裝有套筒，套筒上設(shè)置有限位傳感 器，可以用于向電氣控制系統(tǒng)反饋信號(hào)。 所述低壓原水進(jìn)口 1分別通過第一進(jìn)液閥4連接于所述第一腔體7，通過第二進(jìn)液 閥18連接所述第三腔體16。 所述第一液缸6的第一腔體7通過第一排液閥3連接于所述高壓原水泵22的高
壓原水出口 2，所述第一液缸6的第二腔體9連接于兩位五通換向閥12。 所述第二液缸14的第三腔體16通過第二排液閥19連接于所述高壓原水泵22的
高壓原水出口 2，所述第二液缸14的第四腔體13連接于兩位五通換向閥12。 所述兩位五通換向閥12連接于高壓濃水進(jìn)口 IO，且連接有低壓濃水排放口 11。所
述兩位五通換向閥12通過換向閥驅(qū)動(dòng)裝置26驅(qū)動(dòng)，所述兩位五通換向閥12內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)部
件可以是直線運(yùn)動(dòng)，也可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 所述換向閥驅(qū)動(dòng)裝置26可以是液壓驅(qū)動(dòng)裝置、氣壓驅(qū)動(dòng)裝置或者電能驅(qū)動(dòng)裝置 其中的任意一種，但是優(yōu)選液壓驅(qū)動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)在于，能夠使兩位五通換向閥12內(nèi) 部運(yùn)行平穩(wěn)，同時(shí)占用空間較小。 所述反滲透裝置23的高壓濃水出口 10處還可以設(shè)置有緩沖器25，所述緩沖器25 可以進(jìn)一步消減由于活塞換向瞬間所造成的壓力波動(dòng)。 上述的第一進(jìn)液閥4、第二進(jìn)液閥18、第一排液閥3、第二排液閥19均為單向管式 配流閥，分別為錐面密封，提高密封效果。 所述第一液缸6與第二液缸14的擺放方向與反滲透裝置23平行擺放，可以節(jié)省 空間。 下面，以回收方法中的一個(gè)中間環(huán)節(jié)為例對(duì)本發(fā)明的差動(dòng)式能量回收方法做具體 描述 如圖2所示，換向閥驅(qū)動(dòng)裝置26將兩位五通換向閥12調(diào)至位置一，使第一液缸6 的第二腔體9與高壓濃水進(jìn)口 IO聯(lián)通，第二液缸14的第四腔體13與低壓濃水排放口 11 聯(lián)通。 低壓原水由進(jìn)入原水入口 1進(jìn)入低壓原水泵18進(jìn)行一次加壓， 一次加壓后的原水 分兩路， 一路進(jìn)入第一液缸6的第一腔體7或第二液缸14的第三腔體16，另一路進(jìn)入高壓 原水泵22。進(jìn)入高壓原水泵22的一次加壓原水通過二次加壓后進(jìn)入反滲透裝置23，透過 反滲透膜的為低壓淡水，未透過反滲透膜的水為高壓濃水。 高壓濃水通過經(jīng)高壓濃水進(jìn)口 IO通過兩位五通換向閥12，進(jìn)入第一液缸6的第二 腔體9中，第二腔體9內(nèi)部的高壓濃水推動(dòng)第一活塞8及與之剛性連接的第一活塞桿5 — 起向第一活塞桿5伸出的方向運(yùn)動(dòng)，把第一腔體7內(nèi)部的一次加壓原水加壓，并通過第一排 液閥3與高壓原水泵22出來的高壓原水匯合一起進(jìn)入反滲透膜。所述第一排液閥3與所 述高壓原水泵22出水口的出水流量比例大約是3 : 2。 同時(shí)，從低壓原水泵20出來的一次加壓原水通過第二進(jìn)液閥18部分進(jìn)入第二液 缸14的第三腔體16中，第三腔體16內(nèi)部具有一定壓力的原水推動(dòng)第二活塞15及與之剛 性連接的第二活塞桿17 —起向第二液缸14底部運(yùn)動(dòng)，把第四腔體13內(nèi)部的濃水推出。
如圖3所示，當(dāng)?shù)谝灰焊?內(nèi)部的第一活塞8運(yùn)動(dòng)到限位位置，第一活塞桿5套筒 上的限位傳感器發(fā)出反饋信號(hào)，電氣控制系統(tǒng)通過換向閥驅(qū)動(dòng)裝置26驅(qū)動(dòng)兩位五通換向閥12換向到位置二，使第一液缸6的第二腔體9與低壓濃水排放口 11聯(lián)通，第二液缸14 的第四腔體13高壓濃水進(jìn)口 10聯(lián)通。 從反滲透裝置23出來的高壓濃水通過兩位五通換向閥12進(jìn)入第二液缸14的第 四腔體13中，推動(dòng)第二活塞15及與之剛性連接的第二活塞桿17 —起向第二活塞桿17伸 出的方向運(yùn)動(dòng)，把第三腔體16中的原水加壓，通過第二排液閥19與高壓原水泵22出來的 高壓原水匯合一起進(jìn)入反滲透膜。 同時(shí)從低壓原水泵20出來的一次加壓原水通過第一進(jìn)液閥4部分進(jìn)入第一液缸6 的第一腔體7中，第一腔體7內(nèi)部具有一定壓力的原水推動(dòng)第一活塞8及與之剛性連接的 第一活塞桿5 —起向第一液缸6底部運(yùn)動(dòng)，把第二腔體9內(nèi)部的濃水推出。
當(dāng)?shù)诙焊?4內(nèi)部的第二活塞15運(yùn)動(dòng)到限位位置，第二活塞桿17套筒上的限位 傳感器發(fā)出反饋信號(hào)，電氣控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置26動(dòng)作，把兩位五通換向閥12推回圖1 所示位置一，從而實(shí)現(xiàn)第一液缸6與第二液缸14交替工作。 盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上 述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可 以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置，包括連接于低壓原水泵出水口的低壓原水進(jìn)口、連接于高壓原水泵出水口的高壓原水出口、連接于反滲透裝置高壓濃水出水口的高壓濃水進(jìn)口，其特征在于，還包括完全相同的內(nèi)部設(shè)置有第一活塞的第一液缸和內(nèi)部設(shè)置有第二活塞的第二液缸，所述第一活塞將所述第一液缸分割為第一腔體和第二腔體，所述第一活塞固接有第一活塞桿，所述第二活塞將所述第二液缸分割為第三腔體和第四腔體，所述第二活塞固接有第二活塞桿；所述低壓原水進(jìn)口通過第一進(jìn)液閥連接所述第一腔體，所述第一腔體通過第一排液閥連接所述高壓原水出口，所述第二腔體連接于兩位五通換向閥；所述低壓原水進(jìn)口通過第二進(jìn)液閥連接所述第三腔體，所述第三腔體通過第二排液閥連接所述高壓原水出口，所述第四腔體連接于兩位五通換向閥；所述兩位五通換向閥連接于高壓濃水進(jìn)口，且連接有低壓濃水排放口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置，其特征在 于，所述兩位五通換向閥通過換向閥驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置，其特征在 于，所述換向閥驅(qū)動(dòng)裝置為液壓驅(qū)動(dòng)裝置、氣壓驅(qū)動(dòng)裝置或者電能驅(qū)動(dòng)裝置其中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置，其特征在 于，所述換向閥驅(qū)動(dòng)裝置為液壓驅(qū)動(dòng)裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置，其特征在 于，所述反滲透裝置的高壓濃水出口處設(shè)置有緩沖器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置，其特征在 于，所述第一活塞桿和所述第二活塞桿分別安裝有套筒，所述套筒上設(shè)置有限位傳感器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置，其特征在 于，所述第一活塞桿桿徑為所述第一活塞直徑的25% 40%，所述第二活塞桿桿徑為所述 第二活塞直徑的25% 40%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置，其特征在 于，所述第一進(jìn)液閥、第二進(jìn)液閥、第一排液閥、第二排液閥分別為錐面密封。
9. 一種利用權(quán)力要求1所述裝置實(shí)現(xiàn)的用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收方法，其 特征在于，依次由以下步驟組成a. 換向閥驅(qū)動(dòng)裝置將兩位五通換向閥調(diào)至位置一，使第一液缸的第二腔體與高壓濃水 進(jìn)口聯(lián)通，第二液缸的第四腔體與低壓濃水排放口聯(lián)通；b. 使低壓原水通入低壓原水泵，進(jìn)行一次加壓；c. 一次加壓后的低壓原水由低壓原水出口分別進(jìn)入高壓原水泵、第一液缸的第一腔體 和第二液缸的第三腔體；d. 進(jìn)入高壓原水泵的低壓原水通過二次加壓后進(jìn)入反滲透裝置，排出低壓淡水和高壓 濃水；e. 高壓濃水通過兩位五通換向閥進(jìn)入第一液缸的第二腔體，推動(dòng)第一活塞及第一活塞 桿運(yùn)動(dòng)，將第一腔體中的一次加壓原水加壓排出，并與高壓原水出口的高壓原水匯合進(jìn)入 反滲透裝置；f. 當(dāng)?shù)谝换钊\(yùn)動(dòng)到限位位置，通過限位傳感器的反饋，換向閥驅(qū)動(dòng)裝置將兩位五通 換向閥調(diào)至位置二，使第一液缸的第二腔體與低壓濃水排放口聯(lián)通，第二液缸的第四腔體 與高壓濃水進(jìn)口聯(lián)通；g. 高壓濃水通過兩位五通換向閥進(jìn)入第二液缸的第四腔體，推動(dòng)第二活塞及第二活塞 桿運(yùn)動(dòng)，將第三腔體中的一次加壓原水加壓排出，并與高壓原水出口的高壓原水匯合進(jìn)入 反滲透裝置，同時(shí)第一腔體中的一次加壓原水推動(dòng)第一活塞及第一活塞桿運(yùn)動(dòng)，把第二腔 體內(nèi)的低壓濃水排出；h. 當(dāng)?shù)诙钊\(yùn)動(dòng)到限位位置，通過限位傳感器的反饋，換向閥驅(qū)動(dòng)裝置將兩位五通 換向閥調(diào)至位置一；i. 高壓濃水通過兩位五通換向閥進(jìn)入第一液缸的第二腔體，推動(dòng)第一活塞及第一活塞 桿運(yùn)動(dòng)，將第一腔體中的一次加壓原水加壓排出，并與高壓原水出口的高壓原水匯合進(jìn)入 反滲透裝置，同時(shí)第三腔體中的一次加壓原水推動(dòng)第二活塞及第二活塞桿運(yùn)動(dòng)，把第四腔 體內(nèi)的低壓濃水排出；j.此后循環(huán)進(jìn)行步驟(f)至步驟(i)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于海水淡化系統(tǒng)的差動(dòng)式能量回收裝置及方法，裝置包括兩個(gè)并聯(lián)的液缸，活塞將每個(gè)液缸分割為兩個(gè)腔體，且活塞固接有活塞桿，低壓原水進(jìn)口通過進(jìn)液閥連接兩個(gè)左側(cè)腔體，左側(cè)腔體通過排液閥連接高壓原水出口，兩個(gè)右側(cè)腔體連接于換向閥，換向閥又連接于高壓濃水進(jìn)口，且連接有低壓濃水排放口；其方法是使反滲透裝置出來的高壓濃水通過換向閥交替進(jìn)入兩個(gè)液缸的右側(cè)腔體，推動(dòng)左側(cè)腔體中的低壓原水增壓進(jìn)入反滲透裝置。本發(fā)明采用液缸直接增壓原理進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，采用一次能量轉(zhuǎn)換，經(jīng)過壓力交換后的高壓海水壓力大于濃鹽水壓力，不需要增壓泵再次增壓，能量轉(zhuǎn)換效率高，節(jié)省了運(yùn)行成本，進(jìn)一步降低了反滲透系統(tǒng)的能耗。
文檔編號(hào)F15B21/14GK101782095SQ20101012295
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者初喜章, 李姝娟, 楊守志, 潘獻(xiàn)輝, 王生輝 申請(qǐng)人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所