[发明专利]一种热涨冷缩式反渗透系统压力能量回收装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及反渗透领域，尤其是涉及反渗透系统的一种压力能量回收装置及方法。

背景技术

反渗透亦称逆渗透，是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜分离出来，进而使溶液达到提取、纯化和浓缩的目的。在各种膜分离技术中，反渗透技术近年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于苦咸水淡化、化工、制药、医疗、食品、饮料、酒类、环保等国民经济的各个领域。

反渗透工艺中高压浓缩液释放时所携带的高压液体能量非常巨大，约占进料原液压力能量的60％，若将这部分能量加以回收并转化成进液能量，则反渗透工艺电能消耗可降低55％～60％左右，这样将会大幅降低反渗透工艺的能耗，进而降低成本，而这一目的实现有赖于利用能量回收技术。

自70年代以来，随着反渗透技术应用于海水/苦咸水淡化，各种形式的能量回收装置也相继出现，按照能量回收装置的工作原理可将其分为透平式能量回收装置和功交换式能量回收装置两大类。

透平式能量回收装置是利用高压浓缩液的压力能驱动机械装置从而将压力能转化为机械能，机械装置又将机械能转化为原液的压力能，从而实现能量的回收利用。但由于其原理上都要经过“压力能—机械能—压力能”两次转换，增加了机械能损耗，有效能量转换效率一般仅为50％～80％，因此回收效率偏低。

功交换式是浓缩液通过压力交换界面(活塞或液相界面)进行直接交换，将高压浓缩液的压力能传递给原液。其原理上只需要“压力能—压力能”一步能量转换，有效能量回收效率可达90％～97％。但功交换式能量回收装置往往存在掺混问题，会额外增高能耗；而且所需的增压泵、缸体和活塞等部件需要采用既耐腐蚀又耐磨的贵重金属材料制作，加工难度大，并且对密封要求也很高，目前主要依赖于进口，成本比较高；一旦执行机构中进入气泡、杂质等，就非常容易发生损坏，可靠性差；另外，还存在噪声大、控制机构比较复杂的问题。

目前，我国大型反渗透项目中的能量回收装置一直被国外垄断，在浪费外汇额度的同时也给设备的后期维护带来众多不便。研发具有自主知识产权、实用且高效的能量回收装置对我国反渗透事业的发展将具有深远意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种提升反渗透系统低压原液的压力、对反渗透处理后的高压浓缩液余压能量进行回收再利用、节约能源的热涨冷缩式反渗透系统压力能量回收装置及方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明主要包括高压原液出口、第一单向阀、主罐体、第一加热器、第一冷却器、第二单向阀、能量回收单元、低压原液进口、第三单向阀、浓缩液排放口和高压浓缩液进口，高压原液出口与第一单向阀的出液口相连，第一单向阀的进液口与主罐体的下端口相连，主罐体的侧端口与第二单向阀的出液口相连，第二单向阀的进液口与能量回收单元的排液端相连；主罐体的上端口与第三单向阀的出液口相连，第三单向阀的进液口与低压原液进口相连，低压原液进口的另一端与能量回收单元的进液端相连；浓缩液排放口与能量回收单元的另一排液端相连，高压浓缩液进口与能量回收单元的另一进液端相连。

进一步的，所述能量回收单元包括第一排液阀、第一腔体、第一进液阀、第二排液阀、第二进液阀、第二加热器、第二冷却器、球阀、第二腔体、第三加热器和第三冷却器；

第二单向阀的进液口通过第一排液阀与第一腔体的下端口相连，浓缩液排放口通过第二排液阀与第一腔体的下端口相连，高压浓缩液进口通过第二进液阀与第一腔体的下端口相连；低压原液进口通过第一进液阀与第一腔体的侧端口相连；第一腔体的上端口通过球阀与第二腔体的上端口相连。

进一步的，所述主罐体内部充有惰性气体，并在主罐体内部安装第一加热器和第一冷却器。

进一步的，所述第一腔体内部充有惰性气体，并在第一腔体内部安装第二加热器和第二冷却器。

进一步的，所述第二腔体内部充有惰性气体，并在第二腔体内部安装第三加热器和第三冷却器。

进一步的，在所述高压原液出口安装有压力表。

进一步的，所述的第一排液阀、第一进液阀、第二排液阀、第二进液阀和球阀均为采用电磁控制的开关阀。

进一步的，所述装置中可顺次连接多组相同结构的能量回收单元。

本发明所述的能量回收方法，包括以下步骤：