海水淡化能量回收裝置

能量回收裝置是反滲透海水淡化系統的關鍵裝置之一，對大幅降低系統運行能耗和造水成本至關重要。我國已建成投產或正在興建的反滲透海水淡化工程絕大部分都採用從國外進口的能量回收裝置，價格十分昂貴，約占工程總投資的10～15%。能量回收裝置是反滲透海水淡化產業鏈中的重要環節，也是我國目前發展反滲透海水淡化產業迫切需要攻克的關鍵部件之一，開發出具有自主智慧財產權的國產能量回收裝置，逐步打破國外產品的壟斷，形成完整的國產反滲透海水淡化產業鏈，已成為我國反滲透海水淡化產業發展的關鍵。

基本介紹

• 中文名：海水淡化能量回收裝置
• 作用：能量回收
• 意義：大幅降低系統運行能耗
• 類型：國外進口

技術途徑

通常我國反滲透海水淡化工程的操作壓力約在5.0～6.0MPa之間，從膜組器中排放的濃海水壓力仍高達4.8～5.8MPa。如果按照通常40%的水回收率計算，濃海水中約有60%的進料壓力能量，具有巨大的回收價值和意義。

能量回收裝置的作用就是把反滲透系統高壓濃海水的壓力能量回收再利用,從而降低反滲透海水淡化的制水能耗和制水成本。按照工作原理，能量回收裝置主要分為水力渦輪式和功交換式兩大類。

在機械能水力渦輪式能量回收裝置中，能量的轉換過程為“壓力能-機械能(軸功)-壓力能”，其能量回收效率約40%～70%。功交換式能量回收裝置，只需經過“壓力能-壓力能”一步轉化過程，其能量回收效率高達94%以上，已成為國內外研究和推廣的重點。

相關產品

目前，國外功交換式能量回收產品主要有美國ERI公司的PX (Pressure Exchanger)壓力交換器、瑞士CALDER AG公司的DWEER（Work Exchange Energy Recovery）功能交換器、挪威阿科凌的Recuperator能量回收塔。國內功交換式能量回收產品主要有杭州水處理技術研究開發中心的差壓交換式能量回收裝置（ER-CY）和等壓交換式能量回收裝置（ER-DY）。

差壓交換式能量回收裝置（ER-CY）

套用領域：ER-CY是一款用於中小規模反滲透海水淡化系統的高效能量回收裝置。ER-CY通常與反滲透系統高壓泵串聯使用，與無能量回收裝置的反滲透系統相比，對高壓泵出口壓力要求降低，從而降低反滲透系統制水能耗。

圖1 ER-CY2.8能量回收裝置

設計原理：ER-CY採用差壓缸原理，利用高壓濃海水余壓能來增壓進料海水，其結構特點是：兩隻差壓缸相對放置，活塞桿相對接觸，四個止回閥分成兩組連線，分別置於差壓缸的外面，兩隻差壓缸之間由一個四通功能閥連線，可以自動切換，實現連續運行。

負載流量：ER-CY的單套規格從100L/ d到50m³/d，能量回收效率在95±3%之間，可以多套並聯使用。

等壓交換式能量回收裝置（ER-DY）

套用領域：ER-DY是一款用於大中型規模反滲透海水淡化系統的高效能量回收裝置。ER-DY通常與反滲透系統高壓泵並聯使用，利用濃海水余壓能直接增壓部分進料海水，降低了通過高壓泵增壓的進料海水的流量，從而減小高壓泵的規模和能耗。

圖2 ER-DY65能量回收裝置

設計原理：ER-DY採用等壓交換原理，利用高壓濃海水直接推動壓力交換管中的活塞來增壓進料海水，其結構特點是：由兩個以上壓力交換單元組成，每個壓力交換單元包括一隻四通電磁換向閥、兩隻插裝閥、兩隻單向閥和一根壓力交換管組成，通過PLC控制電磁換向閥按規律執行動作使高壓濃鹽水與低壓海水在壓力交換管中進行直接接觸式壓力傳遞。

負載流量：ER-DY的單套規格從500m³/d到5000m³/d，能量回收效率在94±3%之間，可以多套並聯使用。