反渗透海水淡化系统中的能量回收技术及装置研(2)

海水渗透的能量回收系统

实用节能技术

　图1　第一类流体非直接接触式装置

,便于操作和维护,不是很高。,,使得能量损耗大,因此这类装置的能量回收效率都不是很高。对于逆转泵,一般只能达到30%左右。逆转泵的效率还受到高压废流体流量的限制,在流量高于最佳工况10%时,回收效率下降50%;在流量低于最佳工况40%时,则无回收能量的功能,能量回收装置反为耗能装置

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,因而可,脱离了要与高压泵或电机轴相联的束缚,使得装置设计紧凑,拆装容易,检修方便。研究表明,这种装置对流体压力、流量的波动适应性较好,在较宽的范围内能量回收效率能维持在60%左右,但是在进料水处理量低于103[1]m/h的小流量下工作效率骤降为30%左右,因而非常适合在大流量下工作,规模效率明显,小型化困难,而且价格也较昂贵。

上述几种流体非直接接触式流体压力能回收技术在大型反渗透海水淡化装置中都有很广泛的应用,并有很好的经济效益,淡化成本明显降低。如西班牙CanaryIslands海水淡化厂,通过使用水力透平,整套海水淡化系统的能耗成本下降了

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40%。虽然流体非直接接触式能量回收装置技术比较成熟,但由于原理上的不足,即必须先将压力能转化为机械能后再转化为压力能,在转化过程中不可避免地存在能量损失,因此在现有基础上进一步提高效率的空间已经非常有限。1.2　流体直接接触正位移技术

由于机械能中介式的压力能回收技术受到能量多次转换的影响,回收效率的提高受到限制,人们开始研制更高效率的回收装置。近年来,一种新的压力能回收技术———直接接触正位移技术得到了非常迅速的发展,在众多相关工业领域得到了较为广泛的应用。

这种技术的节能机理是在产量不变的情况下减少通过高压泵的流量的方式来降低系统的能耗。它使高低压流体直接交换压力能,而不需要机械辅助装置,又称为正位移技术。能量的转换过程为压力能—压力能。如果忽略装备中的摩擦和泄漏,装置的效率理论上可以达到100%,实际

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效率亦可达到80%～90%。正是这种高回收效率,使其成为目前国内外许多研究学者研究、开

2006年,第3期　

。但由

于逆转泵设计成熟,成本低,因此在工业领域有较广泛的应用。由美国太平洋泵业公司开发的径向

叶片涡轮液力透平比起逆转泵有较好的效率,在石油化工行业也有一定的应用前景

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。

佩尔顿叶轮机虽然工作效率受高压废流体的压力和流量的影响较小,旋转部件少,工作也更加安全可靠,效率也相对高一些,但其叶轮设计复杂,机械加工难度比较大。其工作特性和叶轮形式之间的关系还有待进一步研究,但近年来迅速发展的计算几何、CCD三维紧密测绘技术以及许多商业流体力学模拟软件的问世,极大地推动了人们对佩尔顿叶轮研究的深入1.1.2　水力透平型

[2]

。

水力透平(HydraulicTurbo)的广泛应用是在上世纪80年代后期,这类装置可以称为第二类流体非直接接触式装置。图2为该类装置的能量传递示意图。

这类装置与逆转泵及佩尔顿叶轮机型的最大区别在于其透平叶轮和泵体叶轮安装在同一壳体中,用高压浓盐水直接冲击透平叶片,通过轴功直接驱动加压泵工作,并尽可能减少中间传动轴的机械能损失。从高压流体回收后的能量作为唯一的驱动力驱动泵的工作

。

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