海水淡化技术及应用：八、能量回收装置的发展趋势

（一）分类

能量回收装置作为反渗透海水淡化系统的关键设备之一，对于降低整个淡化系统的能耗和产水成本十分重要。由于反渗透淡化系统的操作压力是5.5～8.0MPa，而从料液排出的高浓缩盐水压力高达5.0MPa以上，约占系统输入能量的60％，因此，高效回收利用浓盐水的余压能量对于反渗透淡化系统的经济性具有重大意义。

能量回收装置按照工作原理主要分为水力透平式和正位移式两种类型。水力透平式通常需要经过“压力能—轴功—压力能”两步转化过程，能量回收效率为50％～75％，相对较低，图4-5所示为HTC透平回收装置。正位移式能量回收装置是利用浓盐水直接增压进料海水的方式回收压力能，回收效率高达90％～96％，图4-6所示为美国ERI公司的PX220型压力交换器。

图4-5　HTC透平回收装置

图4-6　美国ERI公司PX220型压力交换器

水力透平式能量回收装置适用于流量10～900m3/h的给水，其特点是能量回收效率不是很高；流程简单，组装方便；可靠性强。与水力透平式相比，正位移式能量回收装置适用于流量5～36m3/h的浓水，其优点是能量回收效率高达90％～96％；组件化，组装方便；可靠性强。国际知名产品如为美国德威尔公司的德威尔型功交换器（见图4-7）和西班牙Aqualyng公司的能量回收塔（见图4-8）。

图4-7　美国德威尔公司的德威尔型功交换器

图4-8　西班牙Aqualyng公司能量回收塔

（二）工艺(www.xing528.com)

不同类型的能量回收装置与反渗透淡化系统的耦合方式也不尽相同，主要分为三种：①通过直接与高压泵或电机同轴的方式降低高压泵的电耗；②与高压泵串联运行、通过降低高压泵的出口压力的方式达到节能目的；③与高压泵并联运行，通过减少高压泵加压海水流量的方式达到节能效果。

HTC能量回收装置是与高压泵串联工作，通过降低高压泵的出口压力达到节能降耗的目的，如图4-9所示。PX型能量回收装置是与高压泵并联工作，经过PX的海水流量与膜组件的浓盐水流量相等，且通过PX和增压泵加压的海水最后与高压泵加压海水汇合后共同作为反渗透系统的进料，如图4-10所示。

图4-9　HTC能量回收装置应用工艺

图4-10　PX型能量回收装置应用工艺

（三）国内有关工作

目前，我国海水淡化工程中使用的能量回收装置主要是HTC和PX两种类型，无论装置规模大小，基本上都依靠国外进口，价格都十分昂贵，国产化进程较为艰难。

“十五”期间，在科技部的资助下，我国自主开发了与日产百吨级反渗透淡化系统相配套的阀控能量回收装置，回收效率为89％～91％，达到国际先进水平。在此基础上，天津市科委正在资助开展日产千吨级阀控能量回收装置的实用性研究工作。该装置已在天津1000m3/d海水淡化示范厂安装和试用，相关的研究与考核工作正在顺利进行。试验结果表明，该装置的浓盐水处理量为60～80m3/h，能量回收效率约为90％～92％，基本达到国际同类产品的性能水平。

就国际而言，反渗透膜、膜壳及高压泵等产品的市场格局已基本确立，只有能量回收装置产业仍处于起步和完善阶段。随着反渗透海水淡化系统单机规模的不断增大，能量回收装置也呈单机容量大型化的趋势。对正位移式能量回收装置而言，多套并联组合运行与控制也是今后研究的方向和重点。