反渗透海水淡化系统旋转式能量回收装置的开发与性能研究

1、反渗透海水淡化系统旋转式能量回收装置的开发与性能研究学生： 孙扬平指导老师：王越 副教授报告时间：2012年9月主要内容课题研究背景国内外研究成果简介课题研究进展个人工作概述课题研究背景通常反渗透海水淡化系统的操作压力在5.8-8.0 MPa，从膜组件排放的浓盐水的压力仍高达5.6-7.8 MPa，按照40%的水回收率计算，浓盐水中约有60%的进料压力能量，如果将这部分能量直接排放，就造成了很大的浪费，因此高效地回收浓盐水的能量对于降低制水成本至关重要，而能量回收装置的开发和应用是降低其成本的有效措施之一 。能量回收装置的分类离心式涡轮式Pelton Wheel透平式Turbo Changer

2、正位移DWEERPX离心式能量回收装置介绍 逆转泵型、佩尔顿型示意图如下：水力透平装置示意图如下： 正位移式能量回收装置介绍 正位移式能量回收装置又称作直接接触式装置，主要有阀控式（WEER技术）和转子式两种。其中典型的转子式代表有iSave21-40 装置 和PX等。国内外研究成果简介国外研究进展一：iSave21-40 装置 iSave21-40 是丹佛斯2009开发的一种自增压式能量回收装置，它由正位移式压力交换器（PE）、正位移增压泵（BP）和电机三部分组成，iSave21-40是在Danfoss APP pumps、high-pressure booster pumps的基本原理之上

3、设计出来的，其结构设计紧凑，是当前市场上尺寸最小、质量最轻的装置之一 二：PX PX装置由转子、套筒和端盖构成。转子是该装置唯一旋转的部件，其轴向开设有多个相互平行的贯穿孔道。流体进入端盘驱动转子高速旋转，在其孔道内实现流体的增、泄压功能 PX系列的最新产品： Titan能量回收装置 国内研究进展 目前国内对于旋转式能量回收装置的开发还处于空白阶段，只有大连理工大学在类装置的设计、液柱活塞的形成和运动规律、端面密封性能模拟分析等方面开展了较多的基础研究工作，并对小型试验装置在中低压条件下的运行性能进行了测试，装置整体性能指标还有待提升。 课题研究进展课题组成员 本课题组从2005年起开始研究旋

4、转式能量回收装置。在各位老师的指导下，经过各位师兄师姐不懈的努力，实现了装置的从无到有。在认真总结和改进以前研发的几代旋转式能量回收装置的基础上，我们在两个端盘表面分别嵌入一个高度为12mm的端盘嵌入块，其材质为PEEK；并且在两个端盖处采用机械密封形式。改进后的最新设备最大处理量可以稳定在13m3/h,进口高压流体最高压力可以稳定在6MPa,对应的增压出最高压力可以达到5.9MPa,能量回收效率达到了90%以上，泄漏量控制在10%以下，基本上达到了工业运行水平。低压海水和泄压盐水的压力变化曲线低压海水、高压盐水和泄压盐水的流量变化曲线 在研究外驱动转子能量回收装置的同时，我们于今年7月份开始

5、试运行了一套装置，并取得成功。其高低压最大流量在8m3/h匹配，高压进最大压力达到65bar。针对这套PX装置，我们正在进行转子转速的测定工作，并取得了初步的成功。高压进与增压出压力变化曲线高压进与增压出流量变化曲线个人工作概述外驱动式转子能量回收装置 PX-60 能量回收效率 比较低 90% 运行状况 扭矩不稳定，产热较多 产热少，运行平稳 外部驱动 电机驱动，消耗电能 无 安装拆卸维修难易程度 比较费时、费力 耗时短，比较省力 个人工作概述材质的选择 作为水力自驱装置的核心部件，转子的选材非常重要。 （1）首先要满足密度低，因为转子是靠高低压流体的对向冲击形成的扭矩驱动的，由冲量定理F*t=m*v得知，密度低的材质制成的转子在同样的时间内获得的速度较大。并且转子密度低，质量轻，整套装置的总重也低，对装置的安装运行都比较有利。个人工作概述（2）要保证足够的热稳定性，因为装置在长时间运行后的产热有可能被驱动流体给带走，也有可能存储在装置内，如此的话必须要保证转子材质在相对较高的温度下不软化。 （3）保证自润滑和机械加工性能良好，耐水解，耐腐蚀，抗压强，耐摩擦。 经查知，PEEK（聚醚醚酮）的密度为1300kg/m3（陶瓷的密度为2500kg/m3）,并且也满足（2）（3）两条特征，因此我们可以试用