反滲透海水淡化系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置的開(kāi)發(fā)與性能研究

1、LOGO反滲透海水淡化反滲透海水淡化系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式能量系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置的開(kāi)發(fā)回收裝置的開(kāi)發(fā)與性能研究與性能研究學(xué)生：學(xué)生： 孫揚(yáng)平孫揚(yáng)平指導(dǎo)老師：王越指導(dǎo)老師：王越 副教授副教授報(bào)告時(shí)間：報(bào)告時(shí)間：2012年年9月月主要內(nèi)容主要內(nèi)容v課題研究背景v國(guó)內(nèi)外研究成果簡(jiǎn)介v課題研究進(jìn)展v個(gè)人工作概述課題研究背景課題研究背景v通常反滲透海水淡化系統(tǒng)的操作壓力在5.8-8.0 MPa，從膜組件排放的濃鹽水的壓力仍高達(dá)5.6-7.8 MPa，按照40%的水回收率計(jì)算，濃鹽水中約有60%的進(jìn)料壓力能量，如果將這部分能量直接排放，就造成了很大的浪費(fèi)，因此高效地回收濃鹽水的能量對(duì)于降低制水成本至關(guān)重要，而能量

2、回收裝置的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是降低其成本的有效措施之一 。v能量回收裝置的分類離心式渦輪式渦輪式Pelton Wheel透平式透平式Turbo Changer正位移DWEERPXv離心式能量回收裝置介紹 逆轉(zhuǎn)泵型、佩爾頓型示意圖如下：逆轉(zhuǎn)泵型、佩爾頓型示意圖如下：水力透平裝置示意圖如下：水力透平裝置示意圖如下： v正位移式能量回收裝置介紹 正位移式能量回收裝置又稱作直接接觸式裝置，主要有閥正位移式能量回收裝置又稱作直接接觸式裝置，主要有閥控式（控式（WEER技術(shù)）和轉(zhuǎn)子式兩種。其中典型的轉(zhuǎn)子式代技術(shù)）和轉(zhuǎn)子式兩種。其中典型的轉(zhuǎn)子式代表有表有iSave21-40 裝置 和PX等。國(guó)內(nèi)外研究成果簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)外

3、研究成果簡(jiǎn)介v國(guó)外研究進(jìn)展一：iSave21-40 裝置 iSave21-40 是丹佛斯2009開(kāi)發(fā)的一種自增壓式能量回收裝置，它由正位移式壓力交換器（PE）、正位移增壓泵（BP）和電機(jī)三部分組成，iSave21-40是在Danfoss APP pumps、high-pressure booster pumps的基本原理之上設(shè)計(jì)出來(lái)的，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，是當(dāng)前市場(chǎng)上尺寸最小、質(zhì)量最輕的裝置之一 二：PX PX裝置由轉(zhuǎn)子、套筒和端蓋構(gòu)成。轉(zhuǎn)子是該裝置唯一旋轉(zhuǎn)的部件，其軸向開(kāi)設(shè)有多個(gè)相互平行的貫穿孔道。流體進(jìn)入端盤(pán)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，在其孔道內(nèi)實(shí)現(xiàn)流體的增、泄壓功能 vPX系列的最新產(chǎn)品： Titan

4、能量回收裝置能量回收裝置 v國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 目前國(guó)內(nèi)對(duì)于旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置的開(kāi)發(fā)還處于空白階段，只有大連理工大學(xué)在類裝置的設(shè)計(jì)、液柱活塞的形成和運(yùn)動(dòng)規(guī)律、端面密封性能模擬分析等方面開(kāi)展了較多的基礎(chǔ)研究工作，并對(duì)小型試驗(yàn)裝置在中低壓條件下的運(yùn)行性能進(jìn)行了測(cè)試，裝置整體性能指標(biāo)還有待提升。 課題研究進(jìn)展課題研究進(jìn)展v課題組成員 v本課題組從2005年起開(kāi)始研究旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置。在各位老師的指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)各位師兄師姐不懈的努力，實(shí)現(xiàn)了裝置的從無(wú)到有。在認(rèn)真總結(jié)和改進(jìn)以前研發(fā)的幾代旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置的基礎(chǔ)上，我們?cè)趦蓚€(gè)端盤(pán)表面分別嵌入一個(gè)高度為12mm的端盤(pán)嵌入塊，其材質(zhì)為PEEK；并且在兩個(gè)端蓋處采用

5、機(jī)械密封形式。改進(jìn)后的最新設(shè)備最大處理量可以穩(wěn)定在13m3/h,進(jìn)口高壓流體最高壓力可以穩(wěn)定在6MPa,對(duì)應(yīng)的增壓出最高壓力可以達(dá)到5.9MPa,能量回收效率達(dá)到了90%以上，泄漏量控制在10%以下，基本上達(dá)到了工業(yè)運(yùn)行水平。低壓海水和泄壓鹽水的壓力變化曲線低壓海水和泄壓鹽水的壓力變化曲線低壓海水、高壓鹽水和泄壓鹽水的流量變化曲線低壓海水、高壓鹽水和泄壓鹽水的流量變化曲線 v在研究外驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子能量回收裝置的同時(shí)，我們于今年7月份開(kāi)始試運(yùn)行了一套裝置，并取得成功。其高低壓最大流量在8m3/h匹配，高壓進(jìn)最大壓力達(dá)到65bar。針對(duì)這套PX裝置，我們正在進(jìn)行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的測(cè)定工作，并取得了初步的成功。高

6、壓進(jìn)與增壓出壓力變化曲線高壓進(jìn)與增壓出壓力變化曲線高壓進(jìn)與增壓出流量變化曲線高壓進(jìn)與增壓出流量變化曲線個(gè)人工作概述個(gè)人工作概述外驅(qū)動(dòng)式轉(zhuǎn)子能量回收裝置 PX-60 能量回收效率 比較低 90% 運(yùn)行狀況 扭矩不穩(wěn)定，產(chǎn)熱較多 產(chǎn)熱少，運(yùn)行平穩(wěn) 外部驅(qū)動(dòng) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，消耗電能 無(wú) 安裝拆卸維修難易程度 比較費(fèi)時(shí)、費(fèi)力 耗時(shí)短，比較省力 個(gè)人工作概述個(gè)人工作概述v材質(zhì)的選擇 作為水力自驅(qū)裝置的核心部件，轉(zhuǎn)子的選材非常重要。 （1）首先要滿足密度低，因?yàn)檗D(zhuǎn)子是靠高低壓流體的對(duì)向沖擊形成的扭矩驅(qū)動(dòng)的，由沖量定理F*t=m*v得知，密度低的材質(zhì)制成的轉(zhuǎn)子在同樣的時(shí)間內(nèi)獲得的速度較大。并且轉(zhuǎn)子密度低，質(zhì)量輕，整套裝置的總重也低，對(duì)裝置的安裝運(yùn)行都比較有利。個(gè)人工作概述個(gè)人工作概述（2）要保證足夠的熱穩(wěn)定性，因?yàn)檠b置在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后的產(chǎn)熱有可能被驅(qū)動(dòng)流體給帶走，也有可能存儲(chǔ)在裝置內(nèi)，如此的話必須要保證轉(zhuǎn)子材質(zhì)在相對(duì)較高的溫度下不軟化。 （3）保證自潤(rùn)滑和機(jī)械加工性能良好，耐水解，耐腐蝕，抗壓強(qiáng)，耐摩擦。 經(jīng)查知，PEEK（聚醚醚酮）的密度為1300kg/m3（陶瓷的密度為2500kg/m3）,并且也滿足（2）（3）兩條特征，因此