一种海水淡化余压能回收装置与系统

1.本技术涉及海水淡化技术领域，尤其涉及一种海水淡化余压能回收装置与系统。


背景技术：

2.海水淡化的方法分为热法和膜法，其中膜法的应用较广。膜法反渗透海水淡化系统在不同的工况下工作时，海水需要被加压到5.8～8.0mpa的高压，而淡化后所得的浓海水余压仍然高达5.0～6.5mpa，如果将其直接排放到自然环境中，这部分高压能量将被浪费，为此可以使用余压能回收装置将这部分能量回收。
3.传统的余压能回收装置按工作原理可以分为离心式和正位移式。其中，正位移式余压能回收装置利用高压浓海水直接增压低压海水，回收效率较离心式更高，也因此更受市场的欢迎。但是传统的正位移式余压能回收装置需要并联多个缸体实现流体不同流相的转换，且只能实现单程的余压能回收，使得回收效率受限。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的是提供一种海水淡化余压能回收装置与系统，用于解决现有的正位移式余压能回收装置回收效率较低的问题。
5.为达到上述技术目的，本技术第一方面提供一种海水淡化余压能回收装置，包括：缸体；
6.所述缸体包括：主压力模块、第一副压力模块、高压浓海水进水口、高压海水出水口、低压浓海水出水口与低压海水进水口；
7.所述主压力模块包括：主腔、主活塞、第一双控阀、第二双控阀与连杆；
8.所述主活塞沿第一方向可活动设置于所述主腔内，且将所述主腔分为左腔室与右腔室；
9.所述第一双控阀的三个通口分别连接所述高压浓海水进水口、所述左腔室与所述右腔室；
10.所述第二双控阀的三个通口分别连接所述低压浓海水出水口、所述左腔室与所述右腔室；
11.所述第一副压力模块包括：第一副腔、第一副活塞、第一控制阀、第二控制阀与第三双控阀；
12.所述第一副活塞沿第一方向可活动设置于所述第一副腔内，且将所述第一副腔分为左副腔室与右副腔室；
13.所述左副腔室与右副腔室分别通过所述第一控制阀和第二控制阀连接高压海水出水口；
14.所述第三双控阀的三个通口分别连接所述低压海水进水口、所述左副腔室与所述右副腔室；
15.所述主腔与所述第一副腔相互隔断设置；
16.所述连杆连接所述主活塞与第一副活塞，以使所述主活塞与第一副活塞同步活动。
17.进一步地，所述缸体还包括：第二副压力模块；
18.所述第二副压力模块包括：第二副腔、第二副活塞、第三控制阀、第四控制阀与第四双控阀；
19.所述第二副活塞沿第一方向可活动设置于所述第二副腔内，且将所述第二副腔分为第二左副腔室与第二右副腔室；
20.所述第二左副腔室与第二右副腔室分别通过所述第三控制阀和第四控制阀连接高压海水出水口；
21.所述第四双控阀的三个通口分别连接所述低压海水进水口、所述第二左副腔室与第二右副腔室；
22.所述主腔与第二副腔相互隔断设置；
23.所述连杆连接所述第二副活塞，以使所述主活塞、第一副活塞与第二副活塞同步活动。
24.进一步地，所述第二副腔和第一副腔分别设置于所述主腔沿第一方向的两侧。
25.进一步地，所述第一副压力模块包括：若干个所述第一副腔；
26.所述第二副压力模块包括若干个所述第二副腔。
27.进一步地，所述缸体还包括：隔板；
28.所述主腔与所述第一副腔之间通过所述隔板隔断设置。
29.进一步地，所述隔板为中间凸起结构且外周设置有流道。
30.进一步地，所述主腔的直径大于所述第一副腔的直径。
31.进一步地，所述主腔的直径大于所述第一副腔和所述第二副腔的直径。
32.进一步地，所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀与第四控制阀均为到达预设压力后则开启的限压阀。
33.本技术第二方面提出一种海水淡化余压能回收系统，包括：低压海水箱、低压浓海水收集箱、淡水收集箱、高压泵、增压泵、反渗透膜组件与上述任一项所述的缸体；
34.所述低压海水箱通过所述高压泵连接所述反渗透膜组件，以使低压海水进入所述反渗透膜组件进行反渗透海水淡化；
35.所述淡水收集箱连接所述反渗透膜组件，用于收集海水淡化后的淡水；
36.所述缸体的高压浓海水进水口连接所述反渗透膜组件，用于收集海水淡化后的高压浓海水；
37.所述缸体的低压浓海水出水口连接所述低压浓海水收集箱；
38.所述缸体的低压海水进水口连接所述低压海水箱；
39.所述缸体高压海水出水口通过增压泵连接所述反渗透膜组件。
40.从以上技术方案可以看出，本技术提供一种海水淡化余压能回收装置与系统；其中，海水淡化余压能回收装置包括：缸体；所述缸体包括：主压力模块、第一副压力模块、高压浓海水进水口、高压海水出水口、低压浓海水出水口与低压海水进水口；所述主压力模块包括：主腔、主活塞、第一双控阀、第二双控阀与连杆；所述主活塞沿第一方向可活动设置于所述主腔内，且将所述主腔分为左腔室与右腔室；所述第一双控阀的三个通口分别连接所
述高压浓海水进水口、所述左腔室与所述右腔室；所述第二双控阀的三个通口分别连接所述低压浓海水出水口、所述左腔室与所述右腔室；所述第一副压力模块包括：第一副腔、第一副活塞、第一控制阀、第二控制阀与第三双控阀；所述第一副活塞沿第一方向可活动设置于所述第一副腔内，且将所述第一副腔分为左副腔室与右副腔室；所述左副腔室与右副腔室分别通过所述第一控制阀和第二控制阀连接高压海水出水口；所述第三双控阀的三个通口分别连接所述低压海水进水口、所述左副腔室与所述右副腔室；所述主腔与所述第一副腔相互隔断设置；所述连杆连接所述主活塞与第一副活塞，以使所述主活塞与第一副活塞同步活动。
41.本方案通过连杆连接主活塞与第一副活塞，在主活塞于主腔内往返运动的过程中，均可以带动第一副活塞同步运动，并配合第一双控阀和第二双控阀实现对海水的双程余压能回收，以提高回收效率，有效解决现有的正位移式余压能回收装置只能进行单程回收，且回收效率较低的问题。
附图说明
42.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
43.图1为本技术实施例提供的一种海水淡化余压能回收装置的整体结构示意图；
44.图2为本技术实施例提供的一种海水淡化余压能回收装置的某一时刻的工作原理图；
45.图3为本技术实施例提供的一种海水淡化余压能回收系统示意图；
46.图中：
47.低压海水箱1、低压浓海水收集箱2、淡水收集箱3、高压泵4、缸体5、增压泵6、反渗透膜组件7；
48.高压浓海水进水口101、高压海水出水口102、低压浓海水出水口103、低压海水进水口104；
49.第一双控阀201、第二双控阀202、第三双控阀203、第四双控阀204；
50.第一控制阀301、第二控制阀302、第三控制阀303、第四控制阀304；
51.主腔401、第一副腔402、第二副腔403；
52.主活塞501、第一副活塞502、第二副活塞503；
53.连杆601；
54.隔板701。
具体实施方式
55.下面将结合附图对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术所请求保护的范围。
56.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
57.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可依具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
58.请参阅图1与图2，本技术实施例中提供的第一方面提供一种海水淡化余压能回收装置，包括：缸体5。
59.缸体5包括：主压力模块、第一副压力模块、高压浓海水进水口101、高压海水出水口102、低压浓海水出水口103与低压海水进水口104。
60.主压力模块包括：主腔401、主活塞501、第一双控阀201、第二双控阀202与连杆601；主活塞501沿第一方向可活动设置于主腔401内，且将主腔401分为左腔室与右腔室；其中，第一方向可以为图1的左右方向。
61.第一双控阀201的三个通口分别连接高压浓海水进水口101、左腔室与右腔室；第一双控阀201用于控制高压浓海水进水口101与左腔室的通断，以及用于控制高压浓海水进水口101与右腔室的通断。
62.第二双控阀202的三个通口分别连接低压浓海水出水口103、左腔室与右腔室；第二双控阀202用于控制低压浓海水出水口103与左腔室的通断，以及用于控制低压浓海水出水口103与右腔室的通断。
63.第一副压力模块包括：第一副腔402、第一副活塞502、第一控制阀301、第二控制阀302与第三双控阀203；第一副活塞502沿第一方向可活动设置于第一副腔402内，且将第一副腔402分为左副腔室与右副腔室；左副腔室与右副腔室分别通过第一控制阀301和第二控制阀302连接高压海水出水口102。
64.第三双控阀203的三个通口分别连接低压海水进水口104、左副腔室与右副腔室；第三双控阀203用于控制低压海水进水口104与左副腔室的通断，以及用于控制低压海水进水口104与右副腔室的通断。
65.主腔401与第一副腔402相互隔断设置；连杆601连接主活塞501与第一副活塞502，以使主活塞501与第一副活塞502同步活动。
66.在本实施例中，主活塞501在主腔401内做活塞运动时，可以带动第一副活塞502同步移动，从而带动第一副腔402内的左副腔室或右副腔室对腔室内的海水进行压缩。第一双控阀201、第二双控阀202和第三双控阀203起到限制流体流动方向和调节装置工作状态的作用，保证主、副腔室在不同工作状态下，流体进出腔室的有序性。
67.以主活塞501的初始位置位于主腔401内的左端为例，同样的，第一副活塞502位于第一副腔402的左端；保持第一双控阀201与第二双控阀202初始状态下均为关闭状态，控制第一双控阀201连通高压浓海水进水口101与左腔室，使得高压浓海水通过高压浓海水进水
口101进入到左腔室内，推动主活塞501往右移动，主活塞501同步带动第一副活塞502往右移动；在主活塞502和第一副活塞502往右移动的过程中，二者会推动右腔室和右副腔室内的低压海水，使之压力不断升高成为高压海水。当右副腔室内的海水压力到达预设压力时，控制第二控制阀302开启，使得右副腔室内的高压海水通过高压海水出水口102流出。同时，在第一副活塞502往右移动的过程中，低压海水进水口104通过第三双控阀203进入到左副腔室内，将左副腔室填满，至此，完成一次单程余压能回收。
68.在主活塞501返程运动时，控制第一双控阀201连通高压浓海水进水口101与右腔室并封闭高压浓海水进水口101与左腔室，控制第二双控阀202连通低压浓海水出水口103与左腔室并封闭低压浓海水出水口103与右腔室，控制第三双控阀203连通低压海水进水口104与右副腔室并封闭低压海水进水口104与左副腔室，如此在主活塞501带动第一副活塞502返程往左运动的过程中，即可对左副腔室内的低压海水进行压缩，实现双程余压能回收，提高余压能回收效率。
69.同理的，在第一副活塞502返程往左运动的过程中，当左副腔室内的海水压力到达预设压力时，可以控制第一控制阀301开启，使得左副腔室内的高压海水可以通过高压海水出水口102流出。
70.其中，第一控制阀301与第二控制阀302均为到达预设压力后则开启的限压阀，进而控制高压海水的出口压力。
71.在另一个实施例中，缸体5还包括：第二副压力模块；第二副压力模块包括：第二副腔403、第二副活塞503、第三控制阀303、第四控制阀304与第四双控阀204；第二副活塞503沿第一方向可活动设置于第二副腔403内，且将第二副腔403分为第二左副腔室与第二右副腔室；第二左副腔室与第二右副腔室分别通过第三控制阀303和第四控制阀304连接高压海水出水口102；第四双控阀204的三个通口分别连接低压海水进水口104、第二左副腔室与第二右副腔室；主腔401与第二副腔403相互隔断设置；连杆601连接第二副活塞503，以使主活塞501、第一副活塞502与第二副活塞503同步活动。
72.同理地，第三控制阀303与第四控制阀304可以同样均为到达预设压力后则开启的限压阀，进而控制高压海水的出口压力。
73.具体来说，在本实施例中，主活塞501可以带动第一副活塞502与第二副活塞503同步活动，从而带动第一副压力模块和第二副压力模块同步进行余压能回收，可以进一步提升回收效率。
74.具体回收过程可以如下：
75.首先，主活塞501、第一副活塞502与第二副活塞503均位于左端，控制第一双控阀201连通高压浓海水进水口101与左腔室，使得高压浓海水通过高压浓海水进水口101进入到左腔室内，推动主活塞501往右移动；
76.之后，主活塞501同步带动第一副活塞502和第二副活塞503往右移动；在主活塞502、第一副活塞502和第二副活塞503往右移动的过程中，三者分别推动右腔室、右副腔室和第二右副腔室内的低压海水，使之压力不断升高成为高压海水。
77.再之后，当右副腔室和第二右副腔室内的海水压力到达预设压力时，控制第二控制阀302、第四控制阀304开启，使得右副腔室和第二右副腔室内的高压海水通过高压海水出水口102流出。同时，在第一副活塞502、第二副活塞503往右移动的过程中，低压海水进水
口104通过第三双控阀203、第四双控阀204进入到左副腔室和第二左副腔室内，将左副腔室和第二左副腔室填满，至此，完成一次单程余压能回收。
78.在主活塞501返程运动时，控制第一双控阀201连通高压浓海水进水口101与右腔室并封闭高压浓海水进水口101与左腔室，控制第二双控阀202连通低压浓海水出水口103与左腔室并封闭低压浓海水出水口103与右腔室，控制第三双控阀203连通低压海水进水口104与右副腔室并封闭低压海水进水口104与左副腔室，控制第四双控阀204连通低压海水进水口104与第二右副腔室并封闭低压海水进水口104与第二左副腔室，如此在主活塞501带动第一副活塞502和第二副活塞503返程往左运动的过程中，即可对左副腔室和第二左副腔室内的低压海水进行压缩，实现双程余压能回收，提高余压能回收效率。
79.在一个实施例中，第二副腔403和第一副腔402分别设置于主腔401沿第一方向的两侧，便于连杆601带动第一副活塞502和第二副活塞503同步运动。
80.在另一个实施例中，第一副压力模块包括：若干个第一副腔402；第二副压力模块包括若干个第二副腔403。
81.具体来说，第二副腔403和第一副腔402的数量可以根据实际需要设置，以提升本装置的单程余压能回收上限。
82.在一个实施例中，缸体5还包括：隔板701；主腔401与第一副腔402之间通过隔板701隔断设置。
83.具体来说，在缸体5的两端可以设置有隔板701，使得隔板701与第二副活塞503之间围成第二右副腔室，以及使得隔板701与第一副活塞502之间围成左副腔室。
84.进一步地，隔板701为中间凸起结构且外周设置有流道，以供海水流动。同时，主腔401、第一副腔402和第二副腔403两端的隔板701还用于防止主、副活塞运动到腔室端面时堵塞流道。
85.在一个实施例中，主腔401的直径大于第一副腔402和/或第二副腔403的直径。
86.也即在本实施例中，缸体5为不等径圆柱缸体，缸体的中间部分圆柱直径大于缸体两侧圆柱直径，两侧圆柱直径相等；主活塞501的直径大于第一副活塞502和第二副活塞503的直径，第一副活塞502和第二副活塞503的直径相等，此设计的目的是在副腔室的体积和副活塞的直径不变的情况下，增大主腔室的体积和主活塞的直径，使得单行程的高压浓海水的进水量更多，所获得的高压海水的压力更高，有利于提高装置单程余压能回收能力。
87.请参阅图3，本技术第二方面提高一种海水淡化余压能回收系统，包括：低压海水箱1、低压浓海水收集箱2、淡水收集箱3、高压泵4、增压泵6、反渗透膜组件7与上述任一项的缸体5；低压海水箱1通过高压泵4连接反渗透膜组件7，以使低压海水进入反渗透膜组件7进行反渗透海水淡化；海水反渗透膜组件7进行反渗透海水淡化后，分成淡水与高压浓海水。
88.淡水收集箱3连接反渗透膜组件7，用于收集海水淡化后的淡水；缸体5的高压浓海水进水口101连接反渗透膜组件7，用于收集海水淡化后的高压浓海水；缸体5的低压浓海水出水口103连接低压浓海水收集箱2；缸体5的低压海水进水口104连接低压海水箱1；缸体5高压海水出水口102通过增压泵6连接反渗透膜组件7。
89.本系统中，经过缸体5得到的高压海水经增压泵6进一步增压后，与高压泵4出来的高压海水混合后，合并注入反渗透膜组件7中，所得到的低压浓海水被收集到低压浓海水收集箱2中。
90.以上为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种海水淡化余压能回收装置，其特征在于，包括：缸体(5)；所述缸体(5)包括：主压力模块、第一副压力模块、高压浓海水进水口(101)、高压海水出水口(102)、低压浓海水出水口(103)与低压海水进水口(104)；所述主压力模块包括：主腔(401)、主活塞(501)、第一双控阀(201)、第二双控阀(202)与连杆(601)；所述主活塞(501)沿第一方向可活动设置于所述主腔(401)内，且将所述主腔(401)分为左腔室与右腔室；所述第一双控阀(201)的三个通口分别连接所述高压浓海水进水口(101)、所述左腔室与所述右腔室；所述第二双控阀(202)的三个通口分别连接所述低压浓海水出水口(103)、所述左腔室与所述右腔室；所述第一副压力模块包括：第一副腔(402)、第一副活塞(502)、第一控制阀(301)、第二控制阀(302)与第三双控阀(203)；所述第一副活塞(502)沿第一方向可活动设置于所述第一副腔(402)内，且将所述第一副腔(402)分为左副腔室与右副腔室；所述左副腔室与右副腔室分别通过所述第一控制阀(301)和第二控制阀(302)连接高压海水出水口(102)；所述第三双控阀(203)的三个通口分别连接所述低压海水进水口(104)、所述左副腔室与所述右副腔室；所述主腔(401)与所述第一副腔(402)相互隔断设置；所述连杆(601)连接所述主活塞(501)与第一副活塞(502)，以使所述主活塞(501)与第一副活塞(502)同步活动。2.根据权利要求1所述的海水淡化余压能回收装置，其特征在于，所述缸体(5)还包括：第二副压力模块；所述第二副压力模块包括：第二副腔(403)、第二副活塞(503)、第三控制阀(303)、第四控制阀(304)与第四双控阀(204)；所述第二副活塞(503)沿第一方向可活动设置于所述第二副腔(403)内，且将所述第二副腔(403)分为第二左副腔室与第二右副腔室；所述第二左副腔室与第二右副腔室分别通过所述第三控制阀(303)和第四控制阀(304)连接高压海水出水口(102)；所述第四双控阀(204)的三个通口分别连接所述低压海水进水口(104)、所述第二左副腔室与第二右副腔室；所述主腔(401)与第二副腔(403)相互隔断设置；所述连杆(601)连接所述第二副活塞(503)，以使所述主活塞(501)、第一副活塞(502)与第二副活塞(503)同步活动。3.根据权利要求2所述的海水淡化余压能回收装置，其特征在于，所述第二副腔(403)和第一副腔(402)分别设置于所述主腔(401)沿第一方向的两侧。4.根据权利要求3所述的海水淡化余压能回收装置，其特征在于，所述第一副压力模块包括：若干个所述第一副腔(402)；
所述第二副压力模块包括若干个所述第二副腔(403)。5.根据权利要求1所述的海水淡化余压能回收装置，其特征在于，所述缸体(5)还包括：隔板(701)；所述主腔(401)与所述第一副腔(402)之间通过所述隔板(701)隔断设置。6.根据权利要求5所述的海水淡化余压能回收装置，其特征在于，所述隔板(701)为中间凸起结构且外周设置有流道。7.根据权利要求1所述的海水淡化余压能回收装置，其特征在于，所述主腔(401)的直径大于所述第一副腔(402)的直径。8.根据权利要求2所述的海水淡化余压能回收装置，其特征在于，所述主腔(401)的直径大于所述第一副腔(402)和所述第二副腔(403)的直径。9.根据权利要求2所述的海水淡化余压能回收装置，其特征在于，所述第一控制阀(301)、第二控制阀(302)、第三控制阀(303)与第四控制阀(304)均为到达预设压力后则开启的限压阀。10.一种海水淡化余压能回收系统，其特征在于，包括：低压海水箱(1)、低压浓海水收集箱(2)、淡水收集箱(3)、高压泵(4)、增压泵(6)、反渗透膜组件(7)与权利要求1-9任一项所述的缸体(5)；所述低压海水箱(1)通过所述高压泵(4)连接所述反渗透膜组件(7)，以使低压海水增压为高压海水后进入所述反渗透膜组件(7)进行反渗透海水淡化；所述淡水收集箱(3)连接所述反渗透膜组件(7)，用于收集海水淡化后的淡水；所述缸体(5)的高压浓海水进水口(101)连接所述反渗透膜组件(7)，用于回收海水淡化后的高压浓海水的余压能；所述缸体(5)的低压浓海水出水口(103)连接所述低压浓海水收集箱(2)；所述缸体(5)的低压海水进水口(104)连接所述低压海水箱(1)；所述缸体(5)高压海水出水口(102)通过增压泵(6)连接所述反渗透膜组件(7)。

技术总结
本申请公开了一种海水淡化余压能回收装置与系统，其装置包括：缸体；缸体包括：主压力模块、第一副压力模块、高压浓海水进水口、高压海水出水口、低压浓海水出水口与低压海水进水口；主压力模块包括：主腔、主活塞、第一双控阀、第二双控阀与连杆；第一双控阀连接高压浓海水进水口、左腔室与右腔室；第二双控阀连接低压浓海水出水口、左腔室与右腔室；第一副压力模块包括：第一副腔、第一副活塞、第一控制阀、第二控制阀与第三双控阀；第三双控阀连接低压海水进水口、左副腔室与右副腔室；连杆连接主活塞与第一副活塞。本方案通过连杆、主活塞、第一副活塞、第一双控阀和第二双控阀相互配合可以实现对海水的双程余压能回收，提高回收效率。提高回收效率。提高回收效率。


技术研发人员：胡远康 郭淑婷 李晓宁 徐青 谢玉宝 简国松 黄锐 黄泓浩
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/13