渗透海水淡化装置节能技术分析一、毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1题目背景船舶在航行任务中,船舶的动力装置、船员日常饮用水以及锅炉补给水都需要大量的淡水，一般短时间航行可以使用船体中的淡水储存舱。随着全球商业贸易和全球化军事行动，大型化、远洋化、现代化的商业用船和海军舰船不断被制造，单靠船体中的淡水存储舱是无法保证日常的淡水补给的。在船舶中加装海水淡化装置是解决船用淡水补给问题的有效途径，也成为了船舶的必备设备之一1,2。海水淡化技术种类繁多，目前市场占有率最多的技术主要有多效蒸发、多级闪蒸和反渗透3种3,4,5。据相关统计，反渗透法在全世界淡化市场中的利用占88%6。船用反渗透海水淡化技术的不断发展，满足了船舶远航中对淡水的需求。但是船用反渗透海水淡化装置普遍存在能耗过高，导致产水成本也高的问题，已成为制约船用反渗透海水淡化技术发展的重要因素7。因此在船用海水反渗透淡化技术的研究中如何降低能耗已成为研究热点。很多研究人员通过对反渗透膜组件装置排出的高压浓海水研究发现，这部分高压浓海水的压力高达5.5MPa~6.5MPa，蕴含着大量的能量。如何利用余压能量回收技术将这部分高压浓海水进行回收利用，已成为研究人员不断研究和完善的重点内容8。2研究意义随着海洋战略的深入发展，国家加快振兴先进装备制造业的规划，船用海水反渗透能量回收装置的研发与应用技术已影响到我国发展海水淡化产业的发展。因此，本课题的研究是从国内外最新船用海水反渗透能量回收装置的技术入手，并进行投入和运行成本、维护简易、设备空间等方面进行比较分析，得出适用船用海水反渗透能量回收装置基本要求和最佳方案。研究的结果为船用特别是小型船用海水淡化能量回收装置选型和成本提供参考。对实际的船用能量回收装置设计和选型具有较大意义。3国内外相关研究情况自上世纪70年代开始反渗透海水淡化进入到海水淡化市场，但是由于反渗透淡水吨产水能耗高达12KWH/M3,与发展已成熟的蒸馏法相比无成本等优势9。科研人员在反渗透海水淡化系统中应用余压能量回收技术来降低反渗透海水淡化法的能耗成本。利用由反渗透膜排出的高压浓盐水对原海水进行增压，降低反渗透海水淡化装置的运行成本。这使得余压能量回收技术已成为反渗透海水淡化工艺重要组成部分，也已得到了国内外学者重点研究和关注，本文将回顾国内外相关研究情况，总结相关技术和应用成果。国外对于海水淡化能量回收装置的研究起步早，相关回收技术已经发展较为成熟，并且成功的运用到商业化海水淡化能量回收工程中。1970年初反渗透制淡水技术开始用于淡化的生产，各种形式的能量回收装置也相继出现。种类繁多的能量回收装置，依据工作原理可以分为水力透平式和正位移式两大类。最早的能量回收装置是瑞士Calder.AG公司和PumpGinard公司开发的水力透平机，其能力回收效率在50%-70%之间。其原理是“水压能一机械能一水压能”两步转换，利用高压浓盐水驱动涡轮转动，通过轴与泵和电机相连，压力能转化为涡轮的机械能，再同电机传递过来的机械能共同被输送至原海水进水10。通过减小电机转矩，从而迖到减少电机能量消耗，经过改进出现了效率更高的设计，如丹麦Gmndfos公司生产的BMET透平直驱泵和美国PEI公司生产的HydraulicTurbocharger。透平轴直接带动增压泵工作输出机械功，能源效率相对前期产品提高到了5%-10%11。1980年初开始出现了一种新的海水反渗透能量回收技术，其工作原理是经过“水压能一水压能”的一步能量转换的“正位移”，通过界面直接把高压浓盐水的压力传递给进料海水。相比水力透平机，正位移原理的能量转换过程更直接和简化，能量回收效率得到提高。1985年加勒比海地区的反渗透海水淡化项目开始使用正位移交换器，建造的9个海水淡化装置安装了17个正位移交换器，每个装置的流量都超过1000m3/d12。目前正位移式能量回收装置主要分为旋转式能量回收装置和活塞式阀控压力交换器两类，能量回收效率可以高达90%-97%。旋转式能量回收装置以美国ERI公司的PX旋转式压力能交换能量回收装置为代表，原理是将经反渗透膜组后的高压浓盐水水流的压力传递给...
