一种用于热源塔溶液浓缩再生的反渗透装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于对热源塔溶液进行浓缩再生的反渗透装置及方法，属于冷热设备防冻处理技术领域。

背景技术

目前我国夏热冬冷地区，常规制冷供热手段主要为冷水机组+燃气锅炉、地源热泵、吸收式热泵、空气源热泵等。然而，燃气锅炉受限于一次能源转化率较低，地源热泵受地理地质条件限制，吸收式热泵受限于余热资源的有无，空气源热泵因夏季能效低存在冬季结霜的问题，总之，上述种种手段始终不是兼备制冷供热的最优方式。

针对上述现状，热源塔热泵技术应用而生，其是一种以空气作为冷热源，通过热源塔与空气进行热量交换实现的新技术。热源塔热泵很好地契合了夏季高能效制冷和冬季低温高湿气候下制热的优点。但是在冬季制热时，热源塔溶液(通常指防冻液)总是因空气潜热交换后进入水分，使得溶液质量分数降低，即浓度下降，从而易导致溶液发生凝固。因此，为保证热源塔热泵的稳定循环运行，需要采取有效措施进行溶液的浓缩再生。

目前主流的溶液浓缩再生手段有电渗析再生法、热蒸发再生法、低压沸腾再生法和冷冻再生法。这些方法均由电能或由电能驱动的冷热能实现。当二次能源的电能参与其中时，意味着能源梯级利用的损耗。面对此缺点，基于反渗透的浓缩再生技术已被提及将要用于热源塔溶液的浓缩再生处理，但目前行之有效且详实的技术方案仍未出现，是如今急需攻克的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于热源塔溶液浓缩再生的反渗透装置及方法，其通过逆渗透手段对稀溶液实现了浓缩，避免发生溶液浓度下降，甚至凝固的现象，高效环保，适于推广。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于热源塔溶液浓缩再生的反渗透装置，包括反渗透罐，所述反渗透罐由罐中部和位于所述罐中部上、下面的罐顶部、罐底部构成，所述罐顶部的进液口与用于输入稀溶液的进液管路连通且所述进液管路上安装有用于施加大于渗透压的外加压力的增压泵，所述罐底部的出液口与用于输出浓缩稀溶液得到的浓溶液的出液管路连通，其中：所述罐中部内设有上板、下板，所述上板与所述下板之间并排分离地安装有多个浓缩芯，所述罐顶部与所述罐底部之间经由在所述增压泵提供的外加压力作用下仅允许水通过的所述浓缩芯连通；所述罐中部与所述上板、所述下板构成的腔体内部除去所述浓缩芯之外的其余部分形成用于输送水的水通道，所述水通道与设于所述罐中部的进水口、出水口连通。

一种用于热源塔溶液浓缩再生的反渗透方法，基于所述的用于热源塔溶液浓缩再生的反渗透装置实现，包括步骤：

1)启动所述增压泵，将待浓缩的稀溶液送入所述进液口；

2)稀溶液因自身重力流入各所述浓缩芯，在所述增压泵提供的大于渗透压的外加压力作用下，稀溶液中的水通过所述浓缩芯反渗透进入所述水通道的水中，实现物理浓缩；

3)经由所述浓缩芯浓缩后的稀溶液变成浓溶液流出，并经由所述出液口送出。

本发明的优点是：

本发明利用施加外加压力(大于渗透压)，通过逆渗透或说压渗透的物理方式，使稀溶液经由浓缩芯实现部分水分的去除，从而得到了浓缩的浓溶液，实现了溶液再生，避免发生溶液浓度下降，甚至溶液凝固的现象，无需二次损耗电能源，绿色环保，提升了热源塔的性能，确保了热源塔的稳定循环运行。

附图说明

图1是本发明反渗透装置的组成示意图。

图2是浓缩芯的布局实例图。

图3是本发明反渗透装置的反渗透原理说明示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明提出了一种用于热源塔溶液浓缩再生的反渗透装置，包括反渗透罐10，反渗透罐10由罐中部12和位于罐中部12上面的罐顶部11、位于罐中部12下面的罐底部13构成，罐顶部11的进液口14与用于输入稀溶液的进液管路30连通且进液管路30上安装有用于施加大于渗透压的外加压力的增压泵50，罐底部13的出液口15与用于输出浓缩稀溶液得到的浓溶液的出液管路40连通，其中：罐中部12内设有平板状的上板121、下板122，上板121与下板122之间并排分离地安装有多个浓缩芯20，罐顶部11与罐底部13之间经由在增压泵50提供的外加压力作用下仅允许水通过的浓缩芯20连通；罐中部12与上板121、下板122构成的腔体内部除去浓缩芯20之外的其余部分(或说空间)形成用于输送水的水通道123，水通道123与设于罐中部12的进水口16、出水口17连通。

在本发明中，水通道123用于输送纯水，当然，在对稀溶液进行压渗透时，除稀溶液中的水分进入水通道123之外，还可能会携有极少量的盐分进入。

如图1，进水口16与输入水的进水管路60连通且进水管路60上安装有水泵80，出水口17与输出水的出水管路70连通。

进一步来说，如图2，罐顶部11与罐中部12通过上板121分隔，罐底部13与罐中部12通过下板122分隔，其中，浓缩芯20连接在上板121上开设的上孔洞1210与下板122上开设的下孔洞1220之间。

在本发明中，浓缩芯20为由反渗透膜形成的非空心柱状通道。换句话说，浓缩芯20为具有细小渗透孔的柱体，例如呈细圆柱状，如图2所示。另外，浓缩芯20的外径要远小于相邻浓缩芯20之间的间距，以有效发挥压渗透作用。

较佳地，浓缩芯20通过反渗透膜卷绕形成，当然不受局限。

在本发明中，反渗透膜为醋酸纤维素膜、芳香族聚酰胺膜、反渗透CPA(CompositePolyamide的缩写，复合聚酰胺)膜或反渗透CAB(Cellulose Acetate Butyrate的缩写，醋酸丁酸纤维素)膜中的任一种。

如图2，各浓缩芯20之间以圆形、等边三角形、正方形或45°转角形等排列布局，当然不受局限。

另外，在本发明中，浓缩芯20的粗细、浓缩芯20的数量、相邻浓缩芯20间的间距、浓缩芯20的布局等均可根据实际浓缩再生需求来合理设计，不受局限。

在本发明中，稀溶液、浓溶液都是针对热源塔溶液而定义，热源塔溶液通常是指防冻液。在这里，需要浓缩的稀溶液是指因空气潜热交换等因素进入了水分、待浓缩的溶液，相应地，浓溶液是指浓缩稀溶液得到的溶液，即热源塔溶液实现了再生。在这里，溶液为甲醇溶液、乙醇溶液、乙二醇溶液、水溶性酸铵溶液、氯化钙溶液或氯化钠溶液中的任一种。当然，本发明还可应用于除防冻液之外需要除去水分实现浓缩再生的其它溶液。

在本发明中，进液口14在罐顶部11的设置、出液口15在罐底部13的设置可为对中、切向、多进口、轴向或其他形式，不受局限。

如图1，通常，进水口16、出水口17设于罐中部12侧壁即可。同样地，进水口16、出水口17在罐中部12的设置可为对中、切向、多进口、轴向或其他形式，不受局限。

基于上述用于热源塔溶液浓缩再生的反渗透装置，本发明还提出了一种用于热源塔溶液浓缩再生的反渗透方法，包括步骤：

1)启动增压泵50，将待浓缩的稀溶液经由进液管路30送入进液口14；

2)稀溶液因自身重力流入各浓缩芯20，在增压泵50提供的大于渗透压的外加压力作用下，即，对稀溶液施加的外加压力大于热源塔溶液与纯水间的渗透压，稀溶液中的水(纯水)通过浓缩芯20反渗透进入水通道123的水中，实现物理浓缩；

3)经由浓缩芯20浓缩后的稀溶液变成浓溶液流出，并经由出液口15送出至出液管路40，完成溶液再生。

在水泵80的驱动作用下，经由进水管路60从进水口16进入水通道123的水(纯水)携带通过浓缩芯20压渗透进入的水(可能含极少量盐分)一同经由出水口17流出进入出水管路70。

在实际应用时，本发明反渗透装置安装于热泵溶液系统中，不受局限。

本发明的优点是：

本发明利用施加外加压力(大于渗透压)，通过逆渗透或说压渗透的物理方式，使稀溶液经由浓缩芯实现部分水分的去除，从而得到了浓缩的浓溶液，实现了溶液再生，避免发生溶液浓度下降，甚至溶液凝固的现象，无需二次损耗电能源，绿色环保，提升了热源塔的性能，确保了热源塔的稳定循环运行。

以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。