[发明专利]正位移式压力能回收装置及回收方法

说明书

本发明公开了一种正位移式压力能回收装置及方法，该装置包括：第一腔体，其内设有第一活塞，该第一活塞第一端侧的空间分别与高压流体第一进料口和泄压流体第一出料口选择性连通；该第一活塞第二端侧的空间分别与增压流体第一出料口和低压流体第一进料口选择性连通；第二腔体，其内设有第二活塞，该第二活塞第一端侧的空间分别与高压流体第二进料口和泄压流体第二出料口选择性连通；该第二活塞第二端侧的空间分别与增压流体第二出料口和低压流体第二进料口选择性连通。通过切换器活塞与腔体活塞之间磁力作用控制两个腔体的增压及泄压过程，在保证较高能量回收率的前提下，无需使用控制系统进行控制，可有效降低装置运行的成本和操作难度。

技术领域

本发明涉及压力能回收技术领域，特别涉及一种正位移式压力能回收装置及回收方法。

背景技术

在能源化工领域中，如海水淡化领域和石油化工领域存在着许多高压操作装置，由于生产工艺的需要，反应原料需要通过增压泵进行增压，消耗了大量能量；反应产物需要降低压力以满足后续工艺生产的要求，一般通过减压阀实现，但这种手段造成了大量能量浪费。若能将高压流体的能量进行回收，可大幅降低整套工艺流程的能耗，不仅有利于降低企业的生产成本，也符合低碳、低能耗的发展理念。

在20世纪初，研究人员开始了对能量回收设备的研究，将高压流体的能量传递给待增压流体或利用高压流体带动发电机做工发电，从而实现高压流体能量的有效利用。在石油化工领域，加氢裂化、合成氨、循环氢脱硫、超临界水氧化等工艺大都采用液力透平类设备进行能量回收，能量经过“压力能-机械能-压力能”两步转换，使得该类型设备的能量回收效率相对较低，一般在60%以下。20世纪80年代初，能量回收装置开始应用于反渗透海水淡化领域，按照工作原理的不同主要分为两类，即离心式和正位移式。正位移式能量回收装置能量回收率高（＞90%），目前在反渗透海水淡化领域占主导地位。

正位移式能量回收装置采用正位移原理，例如，利用高压浓盐水直接为低压进料海水增压，完成“压力能-压力能”的传递并实现压力能的回收功能。现有的正位移装置主要有转子式和功交换式。转子式的代表产品为PX装置，其构造复杂，转子需要在高速下旋转且存在密封问题。功交换式装置的代表产品为DWEER（即柱塞式能量回收器），在两种液体中设置活塞，防止其混合，但增加了控制难度，控制系统较为复杂。

中国专利申请CN105540747A公开了一种基于旋转式液体切换器的压力能回收装置，该方案设置两组结构相同的切换器由连接管路组连通，转子可旋转的装配于外壳内，以在初始位置和旋转90°的位置之间切换，通过转子的位置切换来循环调整通入连接管路组中的液体类别，实现液体压力能的连续传递和回收，旋转式液体切换器过程复杂，控制难度大，且高低压流体之间存在掺混。

中国专利申请CN105658311A公开了一种能量回收装置，该装置由切换阀、方向切换阀、压力转换腔室构成。压力转换腔室内部设有活塞，通过切换阀及方向切换阀的控制实现流体增压、泄压过程的切换，切换过程复杂，控制难度大，难以实现增压、泄压过程的连续进行，高压流体管路和低压流体管路存在压力的波动。

因此，亟需进行正位移式压力能回收装置的开发与设计，获得一种结构简单，控制难度小的正位移式压力能回收装置，特别针对高压炼化装置的流体特性，可有效降低增压过程中的能耗，提高流体的压力能回收效率。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能量回收装置及方法，通过切换器活塞与腔体活塞之间磁力作用控制两个串联腔体的增压及泄压过程，在保证较高能量回收率的前提下，无需使用控制系统进行控制，可有效降低装置运行的成本和操作难度。