[实用新型]膜法海水淡化加压与能量回收一体化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种反渗透膜法海水淡化所需要的高压泵、能量回收装置与增压泵，特别是一种将高压泵、增压泵与能量回收系统一体化集成的装置。

背景技术

海水淡化是解决全球淡水资源匮乏的一种方法，常用的有热法和膜法两种。其中，采用反渗透膜的膜法海水淡化技术，因其成本低、耗能少而得到广泛应用，并逐步成为主流。

在海水淡化系统中，经过预处理的含盐量较低的进入淡化系统的海水为原海水，经过加压后形成高压原海水，一部分经过反渗透膜组后成为低压淡水，余下的则成为高压浓盐水，经过能量回收释放压力能后成为低压浓盐水被排出。

该技术包含三大核心部件：反渗透膜、高压泵和能量回收装置。高压泵将原海水压力提升到57Mpa，使其中40％左右的淡水透过反渗透膜，而余下的60％左右的浓盐水仍然具有6Mpa左右的压力势能，需要通过能量回收系统将其传递到原海水中，以减少总的能量消耗。

如何降低高压泵与能量回收装置的投资成本、运营成本与能耗，是该技术的关键。二者的成本之和约占总投资成本的1/3左右，电耗则占总电耗的2/3以上，电耗成本占营运成本1/3以上，目前该法所产淡水的吨耗电量在35kwh，而在现有膜技术水平下，极限耗电量应当在2.5kwh左右，尚有1/3的节能空间。

目前海水淡化用的高压泵有两种，一种是活塞式，采用曲柄连杆机构将电机转动的动力转换为活塞在圆柱形缸体内的直线运动，给海水加压；该结构效率较高，泵效可达80％以上，但流量不够稳定，压力波动明显，采用阀控，受限于曲柄连杆的长度，导致换向频率高，振动、噪声大，控制阀与密封件的故障率较高。另一种是离心式水泵，通过多级转子旋转产生的离心力来提升水压，流量大而稳定，无需阀控，但效率较低，泵效通常低于80％，平均在75％左右。由于海水的强腐蚀性和低粘度特征，两种泵的支撑及过流部件均需要高品质的耐腐蚀耐磨材料，如铜合金、双相钢甚至陶瓷材料，造价都非常高。

目前海水淡化用的能量回收装置也有两种，一种是基于水力透平机原理，高压浓盐水推动透平机旋转，进而将原海水加压，无需配流控制，无需增压泵，流量稳定连续；但需要进行浓海水压力势能→轴转动机械能→原海水压力势能的两次转换，回收效率偏低，一般只能达到60％，已逐步被淘汰。另一种是基于压力交换原理，即在圆柱形缸体中，通过配流机构，高压浓盐水直接将压力势能传递给原海水中，其传递效率很高，能量回收效率可达90％以上；根据其配流方式不同，又可细分为旋转缸体端面配流无活塞结构和固定缸体有活塞的阀配流结构；旋转缸体端面配流无活塞结构(例如：美国某公司的PX系列产品)，其结构简单但会有25％的掺混，需要独立的增压泵，会降低总体效率；而固定缸体有活塞的阀配流结构，无需再设置增压泵，效率可更高，但是，其控制机构较复杂。国内外的相关专利都基于以上几种技术解决方案。

由此，本发明人凭借多年的相关设计和制造经验，提出一种膜法海水淡化加压与能量回收一体化装置，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低成本、高效和高可靠性的反渗透膜法海水淡化加压与能量回收一体化装置。