反渗透海水淡化系统中的能量回收技术及装置研(3)

海水渗透的能量回收系统

实用节能技术

发的热点。按照运动部件的类型,这类装置可分活塞式功交换器(WorkerExchange)和旋转式压力交换器(PressureExchange)两种。

1.2.1　活塞式功交换器

活塞式功交换器(WorkerExchange)自身的

器都配合有比较复杂的液压控制和换向控制系统。新研发的LinX控制阀代替了高压进口侧的控制阀原来的8个控制阀,改善了可靠性,减少了

维护需要程序,系统如图4所示

[1]

。

结构非常简单,图3为其结构原理图。高压流体通过活塞为低压流体加压,同时活塞还可有效防止高低压流体的混流,且活塞本身的阻力很小,使通过其传递的压力能损失很小,传递效率接近。在国外,系统采用这种技术进行能量回收,3

为2.4kWh/m,325～6kWh/m。100%

[7]

图4　采用LinX控制阀的功交换器

1.2.2　旋转式压力交换器

旋转式压力交换器(PressureExchange)主要

部件是一个无轴的转子,沿轴向开有数个孔道,高低压流体在孔道中交换能量,并依靠转子的连续转动实现系统的连续运行。由于转子是连续运行,其流量比活塞式的功交换器大。同时,旋转式压力交换器消除了复杂的控制阀路以及相关的同步机制,而且对介质成分的要求不高,如含固体颗粒的物料,因为杂质会损伤活塞内壁而不适用于功交换器中,但完全可以利用旋转式压力交换器来回收流体能量。因此,旋转式压力交换器是目前回收效率最高、工况适应性最好的能量回收装置,也是目前研究

、开发的热点。图5为压力交换

[9]

原理图。

图3　活塞式功交换器的结构原理图

以产量1000m/d,WE98%的转换效率,

3

Turbo60%(2500m/d流量下)的转换效率计算,在不考虑其他因素的情况下,分别在没有能量回收装置以及采用WE和水力透平进行能量回收三种情况下的能耗对比如表1

[8]

3

。

表1　三种方式的能耗比较

SWRO系统规模/m d

RO进水压力/MPaRO回收率/%

3

-1

无回收水力透平功交换器

100010001000

5.97400.202500755.20

5.97400.202500752.95

5.97400.201000752.20

高压泵入口压力/MPa高压泵进水流量/m d

高压泵效率/%系统电力负荷/kWh m

3

-1

-3

图5　压力变换器原理简图

由表1可见,在相同工况下,采用功交换器的反渗透海水淡化装置的能耗明显低于采用水力透平的反渗透海水淡化装置。这说明前者的工作效率明显高于后者。

由于功交换器必须有两个以上的功交换器单元配合使用才能保证过程的连续性,因此功交换

在反渗透海水淡化系统中,

从膜具中出来的

高压浓盐水与低压进料海水在转子的轴向流道中直接接触传递能量,圆柱形陶瓷转子受到高低压流体的切向冲力在端盖之间的套筒中自动平稳旋转运动,从而实现连续利用高压浓盐水增压进料

υ-π　-