[实用新型]外驱动转子式能量回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及水处理系统中的能量回收装置。

背景技术

对我国反渗透海水淡化而言，制水电耗的费用是决定淡化水成本的直接因素。能量回收装置是反渗透海水淡化的关键设备之一，应用国际先进的能量回收装置（能量回收效率约94%）约可降低常规反渗透制水能耗的50%，但是进口能量回收装置价格昂贵，投资成本约占反渗透海水淡化设备总投资的15～21%。开发出节能、高效的国产能量回收装置产品，对推动海水淡化装备的国产化、提高我国海水淡化产业竞争力、缓解我国的水资源危机具有重大意义。

能量回收装置的主要作用是回收反渗透膜截留侧高压浓海水的压力能，将其转变为进水能量，从而大幅降低反渗透海水淡化的制水能耗和造水成本。按照工作原理，能量回收装置主要分为水力涡轮式和功交换式两大类。机械能水力涡轮式能量回收装置的能量转换过程为“压力能-机械能(轴功)-压力能”，其能量回收效率约35%～70%。而功交换式能量回收装置，只需经过“压力能-压力能”一步转化过程，其能量回收效率高达94%以上，已成为国内外研究和推广的重点。

目前,市场上转子式无活塞功交换式能量回收装置主要以美国ERI公司的PX为主，其驱动转子转动的动力是低压海水和高压浓水二路水对转子端面的切向冲力，这就决定了该装置的转子与上、下二端面必须是间隙配合，否则装置无法工作。为了使用具有低粘度的例如水的流体时获得令人满意的可靠度，已证明采用陶瓷材料是必要的，但以陶瓷为转动部件的主要材料，安全稳定性大大下降。

PX能量回收是使海水淡化排出的高压浓水推动多通道的陶瓷转子高速转动，同时在12个通道中直接与低压海水进水短暂地接触，利用水的不可压缩性使压力从高压浓海水传递到低压海水进行压力传递，达到高压浓海水流的能量回收。通过对高压浓海水入口流道的特殊设计实现陶瓷转子自动转动，在正常运行过程中转速较高，约为1500转/分。其主要存在的问题是，一是PX型压力交换式对进料海水压力、流量波动要求比较严格，当流量、压力发生较大变化时会影响转子转速，造成系统运行不稳定；二是转子在高速运转过程中发出的噪音较大，约88-94dB（超过国家相关噪声标准85dB规定要求）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种外驱动转子式能量回收装置，能实现良好的密封和稳定的压力能量交换。为此，本发明采用以下技术方案：

外驱动转子式能量回收装置，包括转动组件和不转动组件；

所述转动组件包括：外驱动电机驱动的中心轴、转子，所述转子设有多个与轴向平行的细长流道；

所述不转组件包括壳体、上端盖、下端盖、上配流盘、下配流盘，上配流盘和下配流盘与壳体之间密封，上配流盘的下端面设置上固定密封盘，下配流盘的上端面设置下固定密封盘；所述的能量回收装置的高压浓水进口和低压浓水出口设在上、下端盖的其中一个之上，高压海水出口和低压海水进口设在上、下端盖的其中之另一个上；

转子的上下二个端面分别与上固定密封盘、下固定密封盘形成相对运行的摩擦配流副；

其特征在于：所述能量回收装置设置有自平衡自紧密封体系，所述自平衡自紧密封体系包括：

所述不转组件中沿着上配流盘和下配流盘的外侧边缘设置有一圈压缩弹簧，将上配流盘和下配流盘推向转子的端面；

所述不转组件中还设置有推力球轴承，所述推力球轴承处在上配流盘和下配流盘中与高压浓水进口和低压浓水出口连通的配流盘和转子端面之间；

所述不转组件中在上配流盘和下配流盘中与高压浓水进口和低压浓水出口连通的配流盘与上端盖和下端盖中设置高压浓水进口和低压浓水出口的端盖之间形成与高压浓水进口连通的高压腔。

进一步地，所述中心轴上套有中心密封套筒，其两端分别设有密封圈，以分别和在上配流盘和下配流盘中与设置高压浓水进口和低压浓水出口连通的配流盘中心孔及上端盖和下端盖中设置高压浓水进口和低压浓水出口的端盖中心孔密封连接；

上端盖和上配流盘对接的过流孔、下端盖和下配流盘对接的过流孔分别设有筒状密封连接件，上端盖和上配流盘对接的过流孔与其筒状密封连接件两端的密封圈密封连接，下端盖和下配流盘对接的过流孔也与其筒状密封连接件两端的密封圈密封连接；

在上配流盘和下配流盘中与高压浓水进口连通的配流盘过流孔所连接的筒状密封连接件设有通孔。