Устройство рекуперации энергии концентрата в опреснительных установках

Авторы патента:

Изобретение относится к области опреснения морских и природных солоноватых вод. Может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других областях промышленности. Устройство рекуперации энергии концентрата включает по крайней мере две питающие камеры, снабженные разделителями и датчиками положения, трехходовые электромагнитные клапаны и обратные клапаны. Питающие камеры выполнены цилиндрическими и расположены вертикально по ходу движения разделителей, плотность которых выше плотности исходной воды, но ниже плотности концентрата. К боковой поверхности каждого разделителя прикреплена манжета, содержащая магнитный порошок. Разделители могут быть выполнены цилиндрическими. Технический результат: снижение затрат электрической энергии на опреснение морской воды, упрощение конструктивного выполнения устройства, повышение надежности при эксплуатации устройства и снижение капитальных затрат при его изготовлении. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известно устройство (заявка на европейский патент ЕР 1095693 A1), содержащее по крайне мере одну пару питающих камер, в которых поочередно создается давление. Каждая из камер образует замкнутую полость тороидальной формы, разделенную на две части специальной корзиной. В камерах расположены разделители сферической формы. Указанные разделители при смене цикла удерживаются и переносятся внутри камеры специальными корзинами. Во время работы положение разделителей контролируется датчиками солености или расходомерами. Устройство используется для рекуперации энергии концентрата в опреснительных установках. К несомненным достоинствам устройства следует отнести принцип непрерывного кинетического цикла. При смене цикла разделители в камерах двигаются в одном направлении, что позволяет более полно использовать кинетическую энергию потока. Наличие автоматизированной системы контроля позволяет синхронизировать открытие и закрытие клапанов. Вместе с тем сложная форма питающих камер и механизм переноса разделителей усложняют конструкцию. Приводят к дополнительным затратам энергии на трение разделителя о стенки камер при движении. Снижают надежность конструкции. Приводят к удорожанию при изготовлении камер сложной формы.

Целью настоящего изобретения является снижение затрат электрической энергии на опреснение морской воды и упрощение конструктивного исполнения устройства рекуперации. Реализация обозначенной цели позволит повысить надежность при эксплуатации и снизить капитальные затраты при изготовлении.

Устройство рекуперации энергии концентрата, включающее по крайней мере две питающие камеры, снабженные разделителями и датчиками положения, трехходовые электромагнитные клапаны и обратные клапаны, отличающееся тем, что питающие камеры выполнены цилиндрическими. Питающие камеры расположены вертикально по ходу движения разделителей. Плотность разделителей, имеющих цилиндрическую форму, выше плотности исходной морской воды, но ниже плотности концентрата. Внешней диаметр разделителей меньше внутреннего диаметра питающих камер. К боковой поверхности каждого разделителя прикреплена манжета, содержащая магнитный порошок.

Для достижения технического результата питающие камеры и разделители выполнены в виде цилиндров. Цилиндрическая форма питающих камер и разделителей позволяет использовать стандартные трубы при изготовлении устройства. Применение труб позволяет избежать при изготовлении сложных технологических операций, существенно понизить цену устройства. Внешний диаметр разделителя меньше внутреннего диаметра питающей камеры, поэтому при движении разделителя не происходит трения о стенки камеры. Отсутствие трения о стенки позволяет избежать непроизводительные затраты энергии. Питающие камеры расположены вертикально по ходу движения разделителей. Плотность разделителей выше плотности исходной воды, но ниже плотности концентрата, поэтому разделитель находится на границе раздела жидкостей. Манжета с магнитным порошком надежно обеспечивает индикацию положения разделителя и препятствует перемешиванию исходной морской воды и концентрата при движении.

На чертеже приведена схема устройства рекуперации давления концентрата. Схема устройства включает: 1 (1¹) - питающая камера, 2 (2¹) - разделители с манжетой, 3 (3¹), 4 (4¹) - датчики положения разделителей, 5 (5¹) - трехходовые электромагнитные клапаны, 6 (6¹), 7 (7¹) - обратные клапаны.

Устройство работает следующим образом. Исходная вода под невысоким давлением подается в одну из питающих камер 1. Трехходовой клапан 5 находится в положение "на слив" т.е соединяет полость питающей камеры под разделителем 2 с окружающей средой. Концентрат постепенно вытекает из питающей камеры, при этом разделитель 2 опускается. При понижении уровня концентрата разделитель опускается до уровня расположения датчика 4. Магнитное поле частиц, содержащихся в манжете разделителя, замыкает контакты датчика. Система управления выдает сигнал на переключение трехходового клапана 5 из положения "на слив" в положение "на подачу" концентрата. Концентрат под высоким давлением перекачивает через обратный клапан 7 исходную воду в мембранный аппарат. Обратный клапан 6 препятствует перетеканию исходной воды из одной питающей камеры в другую. Плотность разделителя выше плотности исходной воды, но ниже плотности концентрата, поэтому разделитель находится на границе раздела концентрата и исходной воды. Разделитель препятствует перемешиванию концентрата с исходной водой и обеспечивает идентификацию положения границы раздела жидкостей. При достижении разделителя 2 уровня датчика 3 система управления выдает команду на переключение клапана 5 из положения "на подачу" концентрата в положение "на слив". Во время запуска устройства с помощью дополнительной гидравлической системы обеспечивают оппозитное движение разделителей.

Таким образом, потенциальная энергия концентрата используется для повышения давления исходной воды, тем самым снижает затраты электрической энергии на опреснение морской воды.

Формула изобретения

1. Устройство рекуперации энергии концентрата, включающее по крайней мере две питающие камеры, снабженные разделителями и датчиками положения, трехходовые электромагнитные клапаны и обратные клапаны, отличающееся тем, что питающие камеры выполнены цилиндрическими и расположены вертикально по ходу движения разделителей, плотность которых выше плотности исходной воды, но ниже плотности концентрата, к боковой поверхности каждого разделителя прикреплена манжета, содержащая магнитный порошок.

2. Устройство рекуперации энергии концентрата по п.1, отличающееся тем, что разделители выполнены цилиндрическими.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Изобретение относится к системе для обессоливания воды путем обратного осмоса в выполненных с возможностью работы под повышенным давлением первичных камерах, которая имеет некоторые важные преимущества, относящиеся к потреблению энергии, функциональности и малым габаритам первичных камер, что достигается путем увеличения скорости воды при наполнении и опорожнении камер

Мембранная установка опреснения морской воды (варианты) // 2240177

Изобретение относится к области опреснения морских и природных солоноватых вод

Способ опреснения морской воды // 2605559

Изобретение относится к опреснению морских вод путем обратного осмоса и может быть использовано для создания опреснительных установок, обеспечивающих на постоянной основе питьевой водой локальных потребителей в регионах, не имеющих централизованного водоснабжения. Способ опреснения морской воды включает предварительную очистку соленой воды путем прокачивания ее насосом низкого давления через предварительный фильтр, опреснение морской воды на обратноосмотической мембране путем прокачивания через нее очищенной на предварительном фильтре соленой воды насосом высокого давления. Насосы низкого и высокого давления приводят в действие энергией морских приливов и отливов, преобразуя ее в энергию гидравлического удара на гидротаранных установках, приводящих в действие мембранные насосы низкого и высокого давления, являющиеся неотъемлемой частью гидротаранных установок. Гидротаранные установки размещают под углом 180 градусов друг к другу в теле дамбы, перегораживающей морской залив или бухту, с целью создания необходимого для работы гидротаранных установок перепада напора морской воды во время приливов и отливов. Мембраны насосов размещают на одном жестком штоке, передающем энергию гидравлического удара от одного насоса другому. Мембраны насосов низкого давления выполняют большего диаметра, чем мембраны насосов высокого давления, мембраны насосов низкого давления выполняют в виде подвижных в радиальном направлении неотъемлемых частей напорных трубопроводов гидротаранных установок. На выходе из мембранных насосов, соединенных общим жестким штоком, устанавливают пневмогидравлические аккумуляторы для сглаживания пульсаций давления, вызванных неравномерностью работы гидротаранных установок. Очистку предварительных фильтров и обратноосмотических мембран от накапливающихся со временем загрязнений осуществляют подачей морской воды в пульсирующем режиме от мембранных насосов на фильтры и мембраны при отключенных пневмогидравлических аккумуляторах. Технический результат - повышение энергоэффективности способа, снижение стоимости конечного продукта (пресной воды) за счет использования энергии морских приливов и отливов для привода насосов. 1 ил.

Устройство рекуперации энергии концентрата в обратноосмотических установках // 2632294

Изобретение относится к области обратноосмотического опреснения морских и природных солоноватых вод. Может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других областях промышленности. Устройство рекуперации энергии концентрата обратного осмоса, включающее, по крайней мере, две питающие камеры, снабженные разделительным поршнем, и, по крайней мере, два динамических клапана, регулирующих входящие потоки воды, и, по крайней мере, два динамических клапана, регулирующие выходящие потоки воды, отличающееся тем, что питающие камеры выполнены внутри одного напорного корпуса и разделены разделительным поршнем; разделительный поршень имеет возможность перемещаться вдоль оси, соединяющей питательные камеры; динамические клапаны, регулирующие входящие потоки, выполнены в виде неподвижного колеса с боковым отверстием и поворотного колеса, часть боковой поверхности которого выполнена в виде направляющих перегородок, динамические клапаны, регулирующие выходящие потоки воды, выполнены в виде двух дисков со сквозными отверстиями, один из которых неподвижный, а другой - вращающийся - жестко соединен с поворотным колесом соответствующего динамического клапана, регулирующего входящий поток, и имеет возможность поворачиваться вместе с ним, причем отверстие в поворотном колесе и жестко скрепленном с ним соответствующим вращающимся диском совпадает, сквозные отверстия поворотных колес и жестко соединенных с ними вращающихся дисков, каждого из динамических клапанов, смещены относительно сквозных отверстий в неподвижных дисках. Технический результат: снижение затрат электрической энергии на обратноосмотическое опреснение морской воды, упрощение конструктивного выполнения устройства, повышение надежности при эксплуатации устройства и снижение капитальных затрат при его изготовлении. 11 з.п. ф-лы, 9 ил.