[发明专利]一种转阀式能量回收单元装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种转阀式能量回收装置。

技术背景

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。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流量偏小，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200510014295.9公开了一种节能型反渗透海水/苦咸水淡化工艺方法与装置，其能量回收装置部分采用两根压力交换管两端连接两个切换阀型式，两个切换阀均采用旋转轴带动阀芯转动，其存在控制难题，不易实现自动开启和关闭功能，两端控制系统控制，同步性很难保证。

中国专利200910243806.2公开了一种能量回收型反渗透工艺及其能量回收装置，该能量回收装置主要由两个压力容器、8个电磁阀和一个循环泵组成。其采用电磁阀换向，由于切换频率较高，电磁阀寿命短，易损坏，压力容器两端均控制系统复杂。该装置需要比较复杂的控制系统，切换瞬间电磁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

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构和控制简单的转阀式能量回收单元装置。为此本发明采用以下技术方案：

它包括一个压力交换管组，所述压力交换管组具有两根压力交换管，所述压力交换管组被配设4个单向阀和1个三位四通的直线滑阀；每根压力交换管各内置一个自由活塞，并将压力交换管分成两个工作腔，分别是被输送流体工作腔和能量回收流体工作腔；

所述四只单向止回阀被平分成两组，两组单向阀的方向相反，其中一组单向阀作为能量回收装置的低压流体吸入阀；另一组单向阀作为能量回收装置的高压出水阀，每个压力交换管的被输送流体工作腔与其中一个低压流体吸入阀和其中一个高压出水阀相连；

所述转阀式能量回收单元装置设有四通旋转阀，所述四通旋转阀设有专用于进水的进水口、专用于出水的出水口和两个进出水口，所述四通旋转阀的两个进出水口分别与两根压力交换管的能量回收流体工作腔连接；

所述四通旋转阀包括阀体和旋转阀芯；所述旋转阀芯由驱动电机通过减速机构驱动；

所述阀体在旋转阀芯的轴向前后均设有第一流体通道、第二流体通道、第三流体通道、第四流体通道，所述第一流体通道与外界的连通口作为所述进水口与能量回收流体源连接而专用于进水，第二流体通道与外界的连通口作为所述出水口专用于出水，将从能量回收流体工作腔流出的水排出，第三流体通道与外界的连通口和第四流体通道与外界的连通口分别作为所述进出水口为与两根压力交换管的能量回收流体工作腔连接，沿着旋转阀芯的周向的排列顺序为第一流体通道、第三流体通道、第二流体通道、第四流体通道；