我国海水淡化用能量回收装置研究概况

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1、我国海水淡化用能量回收装置研究概况王越王世昌*徐世昌王宇新天津大学海水淡化与膜技术研究中心,300072(Tel：022-27404347，E-mail:jiswang@tju.edu.cn)摘要：能量回收装置作为反渗透淡化系统的关键设备之一，对大幅降低系统运行能耗及产水成本至关重要。文章在分析国内外能量回收装置发展现状的基础上，对我国正在开展的正位移式阀控能量回收装置的研究开发及工业示范装置运行情况进行了总结，并展望了能量回收装置未来的发展趋势。关键词:反渗透海水淡化能量回收装置示范应用Abstract:Currentlyforeachsea

2、waterROdesalinationplant,theenergyrecoverydevice(ERD)becomesabsolutelynecessaryduetoitsgreatcontributionofdramaticallyreducingthepowerconsumptionoftheprocessandthusloweringtheproductcost.Basedontheanalysisofthestateofartofhydraulicenergyrecoverytechnologiesandfacilitiesinthe

3、world,thepresentationsummarizestherecentresearchanddevelopmentsoftheERDinChinaandforecaststhefutureprospectsofthetechnology.Keywords:SWRODesalinationEnergyRecoveryDevice(ERD)Demonstration1．前言近年来海水淡化技术的快速发展及其成本的大幅降低，使越来越多的国家和地区开始考虑利用淡化水作为第二水源，以缓解日益严峻的淡水危机。目前可用于工业规模的海水淡化方法主要有三

4、种，即多级闪蒸（MSF）、多效蒸发（MED）和反渗透。三种淡化方法中，当属反渗透技术的发展速度最快，成本的降幅也最大。其原因主要在于膜性能的不断提高和高效能量回收装置的广泛使用。2．能量回收装置研究发展概况[1]能量回收装置作为反渗透海水淡化系统的必备设备之一，对大幅降低淡化系统的运行能耗，进而降低产水成本至关重要。按照工作原理的不同，能量回收装置可分为水力透平式（或离心式）和正位移式两种类型。水力透平式运行时通常需要经过“压力能-轴功-压力能”两步转化过程，能量回收效率相对较低，为50-75%。而正位移式则利用浓盐水直接增压进料海水的方式回收

5、压力能，效率高达90%-96%。此外，正位移式能量回收装置使用过程中还具有根据运行需要灵活调节淡化系统的产水回收率的特点。正因为此，正位移式能量回收装置近年来备受市场青睐，其产品市场占有率也呈逐年快速增长的发展趋势（图1），淡化系统本体吨水电耗也由80年代的8.0kWh降低到约2.0kWh（图2）。目前市场上可选购的正位移式能量回收装置产品主要包括美国ERI公司的PX型（图3）、瑞士Calder公司的DWEER型（图4）[2]以及德国KSB公司的SalTec型（图5）[3]。另外还包括西班牙爱甘霖公司的能量回收塔，但其不作为独立的产品来出售。图

6、1正位移式能量回收装置市场占有率变化情况图21980-2005年SWRO吨水电耗图3美国ERI公司的PX220型压力交换器图4新加坡Tuas反渗透海水淡化厂所使用的DWEER型功交换器图5德国KSB公司研制的SalTec型能量回收装置3．阀控能量回收装置的研究开发自1997年我国第一套反渗透海水淡化示范工程在浙江舟山建立，并首次引进HTC型能量回收装置以来，国内至今已有包括山东长岛、大连长海、天津塘沽、山东荣成、浙江玉环等十余套反渗透海水淡化示范工程和工业装置建立并投入运行，淡化水的规模也达数万吨/天。但值得关注的是我国淡化工程所使用的能量回收

7、装置（主要包括HTC和PX两种类型）全部依赖国外（美国）进口，国内市场至今仍完全由国外公司垄断。能量回收装置的国产化开发迫在眉睫。“十五”期间，在国家科技部的资助下我国自主成功开发了日产百吨级（以产水计）反渗透淡化系统用阀控能量回收装置，该装置采用正位移原理，能量回收效率为89%-91%，达到国际先进水平。目前日产千吨级能量回收装置的工业实用研究正在进行，装置已在天津市1000m3/dSWRO试验平台上安装和试用，并有望成为具有我国海水淡化领域的高新技术产品。3.1流体力学特性研究[4]图7给出了“十五”攻关期间研制的日产百吨级阀控余压能量回收

8、装置。该装置运行过程中的主要流体力学特性如图8、图9和图10所示。图7百吨级阀控余压能量回收装置图8高压盐水和低压海水的流量变化特性图9水压缸盐水端（