[實用新型]膜法海水淡化加壓與能量回收一體化裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220448661.7
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN202808438U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱榮輝
• 申請（專利權(quán)）人: 朱榮輝
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;F15B21/14;C02F103/08
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種反滲透膜法海水淡化所需要的高壓泵、能量回收裝置與增壓泵，特別是一種將高壓泵、增壓泵與能量回收系統(tǒng)一體化集成的裝置。

背景技術(shù)

海水淡化是解決全球淡水資源匱乏的一種方法，常用的有熱法和膜法兩種。其中，采用反滲透膜的膜法海水淡化技術(shù)，因其成本低、耗能少而得到廣泛應(yīng)用，并逐步成為主流。

在海水淡化系統(tǒng)中，經(jīng)過預處理的含鹽量較低的進入淡化系統(tǒng)的海水為原海水，經(jīng)過加壓后形成高壓原海水，一部分經(jīng)過反滲透膜組后成為低壓淡水，余下的則成為高壓濃鹽水，經(jīng)過能量回收釋放壓力能后成為低壓濃鹽水被排出。

該技術(shù)包含三大核心部件：反滲透膜、高壓泵和能量回收裝置。高壓泵將原海水壓力提升到57Mpa，使其中40％左右的淡水透過反滲透膜，而余下的60％左右的濃鹽水仍然具有6Mpa左右的壓力勢能，需要通過能量回收系統(tǒng)將其傳遞到原海水中，以減少總的能量消耗。

如何降低高壓泵與能量回收裝置的投資成本、運營成本與能耗，是該技術(shù)的關(guān)鍵。二者的成本之和約占總投資成本的1/3左右，電耗則占總電耗的2/3以上，電耗成本占營運成本1/3以上，目前該法所產(chǎn)淡水的噸耗電量在35kwh，而在現(xiàn)有膜技術(shù)水平下，極限耗電量應(yīng)當在2.5kwh左右，尚有1/3的節(jié)能空間。

目前海水淡化用的高壓泵有兩種，一種是活塞式，采用曲柄連桿機構(gòu)將電機轉(zhuǎn)動的動力轉(zhuǎn)換為活塞在圓柱形缸體內(nèi)的直線運動，給海水加壓；該結(jié)構(gòu)效率較高，泵效可達80％以上，但流量不夠穩(wěn)定，壓力波動明顯，采用閥控，受限于曲柄連桿的長度，導致?lián)Q向頻率高，振動、噪聲大，控制閥與密封件的故障率較高。另一種是離心式水泵，通過多級轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來提升水壓，流量大而穩(wěn)定，無需閥控，但效率較低，泵效通常低于80％，平均在75％左右。由于海水的強腐蝕性和低粘度特征，兩種泵的支撐及過流部件均需要高品質(zhì)的耐腐蝕耐磨材料，如銅合金、雙相鋼甚至陶瓷材料，造價都非常高。

目前海水淡化用的能量回收裝置也有兩種，一種是基于水力透平機原理，高壓濃鹽水推動透平機旋轉(zhuǎn)，進而將原海水加壓，無需配流控制，無需增壓泵，流量穩(wěn)定連續(xù)；但需要進行濃海水壓力勢能→軸轉(zhuǎn)動機械能→原海水壓力勢能的兩次轉(zhuǎn)換，回收效率偏低，一般只能達到60％，已逐步被淘汰。另一種是基于壓力交換原理，即在圓柱形缸體中，通過配流機構(gòu)，高壓濃鹽水直接將壓力勢能傳遞給原海水中，其傳遞效率很高，能量回收效率可達90％以上；根據(jù)其配流方式不同，又可細分為旋轉(zhuǎn)缸體端面配流無活塞結(jié)構(gòu)和固定缸體有活塞的閥配流結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)缸體端面配流無活塞結(jié)構(gòu)(例如：美國某公司的PX系列產(chǎn)品)，其結(jié)構(gòu)簡單但會有25％的摻混，需要獨立的增壓泵，會降低總體效率；而固定缸體有活塞的閥配流結(jié)構(gòu)，無需再設(shè)置增壓泵，效率可更高，但是，其控制機構(gòu)較復雜。國內(nèi)外的相關(guān)專利都基于以上幾種技術(shù)解決方案。

由此，本發(fā)明人憑借多年的相關(guān)設(shè)計和制造經(jīng)驗，提出一種膜法海水淡化加壓與能量回收一體化裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種低成本、高效和高可靠性的反滲透膜法海水淡化加壓與能量回收一體化裝置。