反滲透海水淡化系統余壓能量回收裝置過程特性的研究

時間：2007-03-02 來源： 天津大學 作者：余瑞霞

摘 要：反滲透海水淡化過程的比能耗是決定淡化水成本高低的主要因素之一�，F有淡化技術的比能耗是理論計算值的4-5倍，降低過程比能耗進而降低產品水成本是廣泛推廣海水淡化技術的有效方法之一。本文所研究的閥控余壓能量回收裝置通過回收高壓濃鹽水余壓能來有效降低系統比能耗。能量回收裝置按照工作原理可分為透平式和正位移式兩種類型，早期興建的反滲透系統大多采用透平式能量回收裝置，但其能量回收效率較低。而正位移式能量回收裝置近年來用較多，已成為廣大科研工作者研究的熱點問題。

    本文所研究的閽控余壓缸（功交換器）交替工作來減小鹽水和海水的流量/壓力波動。本文開發了多種閥門控制方案，自行編制了PLC控制軟件，對各控制條件下能量回收裝置的動態性能進行了測試和分析。

    本論文采用時間控制、流量積算儀控制兩種方案來實現閥門的有規律開閉。前者通過設定合理的增壓及泄壓時間來控制相應電磁閥開閉，后者通過儀表設定合理的流量累積體積來控制相應電磁開閉。每種控制方案都能實現鹽水水連續進料與邊疆進料兩種操作過程。時間控制方案投資及運行成本較低，但對系統流量穩定性要求較高，如果鹽水或海水流量增大，則有可能出現活塞卡殼危險，控制精確，但裝置投資費用較高。

    鹽水不連續進料操作過程中，高壓鹽水和低壓海水流量均成周期性向下波動趨勢；高壓鹽水和低壓海水壓力均成周期性向上波動趨勢，而增壓海水壓力基本保持平穩。增大水壓缸長度或容積有利于降低流量、壓力波動。鹽水連續進料操作過程中，高壓鹽水流量基本保持穩定，低壓海水流量成周期性向下波動趨勢；高壓鹽壓力保持平穩，低壓海水壓力成周期性向上波動趨勢。

    論文提出了一種閥控余壓能量回收裝置專用多功能閥門的設計方案，用特殊設計的閥門代替原有的水壓缸端四個電磁閥，有效簡化了系統。

關鍵詞：反滲透；海水淡化；能量回收裝置；過程特性；多功能閥門

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