[实用新型]一种用于反渗透水处理系统的能量回收泵

说明书

本实用新型涉及一种用于反渗透水处理系统的能量回收泵，其采用类似于活塞泵结构形式，通过在进水腔（11）与排水腔（12）、增压腔（13）与回收腔（14）、上作用腔（21）与下作用腔（31）间创新性地取消密封件的手段，达到了在保证泵性能的前提下结构更加简单可靠的目的。与能量回收效率相似的能量回收泵相比，本实用新型结构最为简单，且有着与传统柱塞泵相当的可靠性与成本，能够广泛地应用于如海水淡化系统、苦咸水处理系统等高压反渗透水处理系统中。

技术领域

本实用新型涉及一种用于反渗透水处理系统的能量回收泵，尤其是海水淡化系统、苦咸水处理系统等高压反渗透水处理系统中。

背景技术

我国已经处于严重的水资源缺乏，而且缺水的情况还在日益恶化中，针对这一状况我国也出台了“最严格水资源管理制度”。海水淡化技术作为缓解水资源缺乏的重要手段，受到了越来越多的重视。在众多的海水淡化技术中，反渗透法由于成本更低，已经逐步成为市场主流技术手段。

反渗透海水淡化技术是利用高压泵将原料海水加压，使其压力达到反渗透操作压力 5.0～7.0MPa(视海水盐度不同而定)，然后使加压后的海水流向反渗透膜器中的反渗透膜，其一部分通过反渗透膜成为淡水，另一部分变成浓水排出。由于浓水中压力仍很高，如不加以利用，则每产一吨淡水所需要的耗电量在10KW.h以上。

早期采用反渗透法的海水淡化系统为降低每吨产水耗电量，多采用了提高反渗透膜前压力的方法。但这一方法受到反渗透膜最高承受压力、存难溶盐极限回收率、浓差极化极限回收率以及高压泵扬程的制约，耗电量仍在8KW.h以上。在20世纪80年代能量回收技术被大量采用，其采用的是逆转泵和佩尔顿叶轮型能量回收装置，其能够有效的回收废弃高压海水中的能量，从而使耗电量大大降低；后期又研制出水力透平型能量回收装置，使吨水功耗进一步降低；近年来随着流体直接接触正位移技术的发展，以活塞功交换器与旋转式压力交换器为代表的新一代能量回收装置能量回收效率已达到90％以上，从而使每产一吨淡水的耗电量降低至4KW.h以下。

目前常见采用的活塞功交换器技术类型有四种。第一种是等压交换式，如阿科凌公司的DWEER型活塞式功交换器为等面积活塞，使交换器内高压浓水压力与进入腔内的原水压力压力相等，从而实现压力能回收的目的；第二种是升压交换式，如天津海水淡化与综合利用研究所研制的升压式能量回收装置为单活塞杆活塞，高压浓水作用于无活塞杆一面而原水作用于有活塞杆一面，从而使原水增压后的压力比高压浓水压力更高，实现了能量回收与升压作用；第三种是差压交换式，如美国Spectra公司的Clark泵，其类似于两只活塞杆活塞缸相连，通过利用高压部分活塞面积差和低压部分压力差达到能量回收与增压的目的。以上技术中，前两种需要使用高压泵，不具有增压功能；第三种虽然不需要高压泵，但仍需要一个较高压力的原水泵。受限于活塞运动速度(太快易磨损)，三种技术均有一个共同的缺点，即活塞缸体积庞大：除Clark泵外，其它均应用于大中型海水海水淡化工程中；Clark 泵较其它小型海水淡化泵体积也要更大一些。

第四种是一种类似于活塞泵结构形式的能量回收泵，在增压时将浓盐水回收至活塞有连杆的一侧腔，即下作用腔，从而达到能量回收的目的。其在此基础上，美国专利US8021128B2中提出了一种采用新颖阀门与活塞的能量回收泵，并由美国Spectra公司形成Pearson泵产品。但该泵存在以下问题：

1.其进水与上作用腔、上作用腔与增压腔、上作用腔与回收腔、回收腔与下作用腔、下作用腔与排水腔之间均需要有连通及密封的功能要求；因此在其实际产品中为此设置了五层板用于实现所述功能，使得其结构及流路均较为复杂。

2.在专利文本描述及图样说明中，为了实现进水腔与排水腔、增压腔与回收腔之间的密封，进水排水阀以及增压回收阀连杆处均设置有密封件；由于进水排水阀与增压回收阀均属于单向阀类型的阀门，其对摩擦阻尼较为敏感，因此只能通过增大阀门受力面积、减少连杆及密封件尺寸、降低泵转速等方式来避免此问题，但又带来了结构尺寸增大、阀门受力情况恶劣、响应变差的问题。