[实用新型]一种水压自动换位能量回收装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种将压力能从一种流体传递到另一种流体的压力交换装置，尤其是指用于反渗透海水淡化系统的水压自动换位能量回收装置。

背景技术

反渗透技术属于压力驱动的膜分离技术，其过程操作中采用的半渗透膜有机地将淡水和浓海水隔离开，在高压力的作用下将海水或苦咸水中的淡水进行分离的过程。被分离出的淡水以渗透液的形式流出，剩余的被浓缩的海水或苦咸水以浓盐水的形式被排放。在我国反渗透海水淡化工程中操作压力一般介于5.0～7.0MPa，从膜组器中排放的浓海水的压力仍高达4.8～6.8MPa。如果按照通常40％的水回收率计算，浓海水中约有60％的进料压力能量，具有巨大的回收价值和意义。

基于反渗透海水淡化系统的能量回收装置目前主要有水力涡轮型、差压交换型和等压交换型。这三种设计，其能量交换的主体结构均采用较为复杂的运动部件。此外，水力涡轮型能量回收装置效率偏低，一般能量回收效率在40％～70％之间；差压交换型能量回收装置处理能量偏小，不适合用于大规模系统；等压交换型能量回收装置效率高达94％以上，目前已成为国内外研究和推广的重点。

中国专利ZL98809685.4公布了一种压力交换器，该压力交换器受转子的转速和转子通道的容积的限制，单台PX的处理量较小，其次采用转子通道没有设置实体活塞来进行隔离海水与浓海水的混合，混合段牺牲了转子通道约50％的容积，同时增压后的高压海水含盐度增加，进而提高系统的操作压力；最后流量变化时会影响转子转速，造成系统运行不稳定，而且转子运转过程中发出的大量噪音严重污染了周边环境。

瑞士CALDER AG公司的双压力容器功交换能量回收器(DWEER)，其执行浓海水导向的LinX阀采用油压先导驱动，为此不仅要配置一个独立的油压系统，而且容易漏油，污染海洋环境。

中国专利ZL01130627.0公布了一种反渗透淡化系统阀控余压回收装置。该装置采用4只电磁三通阀来切换高压浓水与低压海水换向，由于电磁三通阀切换速度慢，至少需要并联2套装置交替工作才能满足反渗透系统对压力和流量波动的要求；同时由于海水淡化工况下高低压侧压差很大，首先要有足够大力矩的电磁头才能驱动电磁三通阀，其次电磁三通阀要克服高低压侧不平衡力实现长期稳定运行，这在目前还是一道难题；该装置需要比较复杂的阀控系统，切换瞬间电磁三通阀之间相互间不能形成可靠的机械互锁，极易出现高压泄压现象，进而造成反渗透系统压力和流量出现大的波动，实际应用受到限制。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种水压自动换位能量回收装置，控制简单，压力波动小。为此，本实用新型采用以下技术方案：它包括一个二位五通换向阀，四只单向阀，两根压力交换管以及两个封头；两根压力交换管的一端分别连在二位五通换向阀两侧，两个封头分别设置在两根压力交换管的另一端，四只所述单向阀平分成两组，分别设于两个封头上，每组中的两个单向阀的方向相反；

所述压力交换管中设有自由活塞，自由活塞将压力交换管分成两个工作腔，分别是被输送液工作腔和废弃液工作腔，被输送液工作腔处在靠封头一侧并与封头上的单向阀相连通，废弃液工作腔处在靠二位五通换向阀一侧；

所述的二位五通换向阀内设有阀杆及供阀杆轴向运动的阀腔，所述阀腔沿轴向具有第O₁通口、第B通口、第P通口、第A通口、第O₂通口五个通口；所述第P通口为所述能量回收装置的废弃液进口，所述第O₁通口、第O₂通口为废弃液排放口，所述第B通口与处在第O₂通口侧的压力交换管的废弃液工作腔连通，所述第A通口与处在第O₁通口侧的压力交换管中的废弃液工作腔连通；

第O₁通口、第B通口、第P通口、第A通口、第O₂通口的位置与所述阀杆具有如下配合关系：所述阀杆沿轴向有第一工作位和第二工作位，在第一工作位时，第P通口与第B通口接通，第O₂通口与第A通口接通，所述阀杆伸入与第A通口连通的压力交换管废弃液工作腔，在第二工作位时，第P通口与第A通口接通，第O₁通口与第B通口接通，所述阀杆伸入与第B通口连通的压力交换管废弃液工作腔，所述阀杆伸入的长度与阀杆切换于第一工作位和第二工作位所需运动的距离相适配；二位五通换向阀的两侧分别设有供所述阀杆通入其两侧的废弃液工作腔的孔，并在孔中设置与阀杆动密封配合的密封元件；