开题报告 船用反渗透海水淡化装置节能技术分析 机械制造专业.docx

1、名称船用反渗透海水淡化装置节能技术分析整理和评优五、参考文献1苗超，谢春刚，冯厚军等.船用海水淡化技术发展现状与研究 建议J.船舶工程,2011, 33(6): 6-9刘茹.海水淡化技术的发展J.内江科技.2007, 10: 121.13J夏永强，胡车玉，张磊等.船用海水淡化装置.机电设备J. 2014, 29(5): 29-32陈吸.基于高压反渗透方式的船用海水淡化装置研究.机电设 备J. 2015, (S 1):49-514 孙鑫.船用反渗透海水淡化装置能量回收技用研究D.河北科 技大学.2016,5纪运广，刘璐，刘永强等.船舶反渗透海水淡化工艺研究J.舰 船科学技术2018,27J曲磊,

2、杨晓超.反渗透海水淡化(SWRO)能量回收技术.应用分 析J.山东化工,2015(16): 110-112.8 乞炳蔚.反渗透海水淡化系统能量回收装置性能及应用研究 D.天津大学,2012Lee. K. P, Arnot. T. C, Mattia. D. A Review of Reverse Osmosis Membrane Materials for Desalination Development to Date and Future Potential. Journal of Membrance Science, 2011,(37):21-229 Andrews WT, Laker

3、DS.Atwelve- yearhistoryoflargescaleapplicationofwork-e X changer Energy recovery technology J .Desalination, 2001, 138 (1-3): 201-206.10 潘献辉，王生辉，杨守志等.反渗透海水淡化能量回收技术的 发展及应用J.中国给水排水.2010.26 (16): 16-19.11 徐晅阔，王世昌.反渗透淡化系统余压水力能量回收装置的 研究进展J.水处理技术.2002, 28 (2): 63-66王晓鹏，胡仁海.反渗透海水淡化能量回收装置国产化探讨IJ.电站辅机，2013,3

4、4 (4): 5-814J刘庆锋，周一弁,丁信伟.流体压力能利用技术综述J .化学 工业与工程技术.2004,25 (4): 5-815 Stover R.L.Development of a fourth generation energy recovery device J. Desalination, 2004,6:313-321王越,余瑞霞，徐世昌等.正位移式阀控能量回收装置盐水连 续进料过程特性研究J.水处理技术,2006. 32 (1): 23-2516 王越.反渗透海水淡化系统阀控余压能量回收装置的研究D.天津大学,200317 刘禹.旋转正位移式能量回收过程的数值模拟研究D .

5、大 连理工大学,2012周一卉.旋转正位移式液体压力能传递过程理论与实验研 究D.大连理工大学,2010一、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 L2o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

6、多效蒸发、多级闪蒸和反渗透3种"槌。 据相关统计，反渗透法在全世界淡化市场中的利用占88咿。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7o因此在船用海水反渗透淡化技术的研究中如何降 低能耗己成为研究热点。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. 5MPa6. 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七2研

7、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己影 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,与发展己成 熟

8、的蒸偶法相比无成本等优势9o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

9、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Pump Ginard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七通过减 小电机转矩，从而达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Hydraulic Turbocharger。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

10、提高到了 5%- 10%"。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/d12o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%o旋转式能量回 收装置以美国ERI公司的

11、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 给即将进入反渗透膜的低压新鲜海水水流，这两股水流在转子 的内通道中直接接触，从而直接完成压力能的传递七旋转式能 量回收装置由于转子的持续运行，其交换流量大于活塞式压力 交换器，也无复杂的控制阀路系统以及相关的同步控制机制。因 此旋转式能量回收装置是目前回收效率最高、工况适应性最好 的海水淡化能量回收装置14o活塞式阀控压力交换器以瑞士 Calder. AG 公司、德国 KSB、Siemag Transplant Ionics 公司生 产的动力压力交换器为代表。原理是采用两个大直径液缸，其中 一个液缸中高

12、压浓水推动活塞将能量传递给低压原海水向外排 液，另一个液缸中供料泵压入低压原海水补液并排出低压浓水。 在PLC和浓水换向阀的控制下，两液缸交替输入输出海水，实现 了浓水能量转换成原海水能量的回收过程。活塞式阀控压力交 换器需配备增压泵以使初步升压的原海水进入R0系统，由活塞 隔离浓水和原海水，能量回收效率可达到92%七我国在海水反渗透装置能量回收利用技术方面发展比较缓 慢，装置形式比较单一，大都局限于透平类型装置，整体水平同 国外先进技术还有存在很大的差距。目前国内的反渗透海水淡 化装置采用的能量回收装置以美国PEI公司的水力透平和REI 公司的PX两种为主。随着市场的增长需求，我国也开展了反

13、渗 透余能技术的研究工作。广州能源所研发带活塞杆的双液压缸 正位移式能量回收装置试验样机，使用电磁阀进行高、低压水的 切换，并用蓄能器稳定压力。试验表明，稳定压力的效果较好。 天津大学的双液压缸正位移式能量回收装置使用多个气动阀， 实现高、低压水的切换，由PLC控制阀门的动作，在1000m3/d 的反渗透海水淡化试验平台上进行了试验运行，取得了一定效 果七天津海水淡化研究所自主研发了一台具备升压功能的差动 式反渗透能量回收装置，通过168h的连续不间断运转测试表明: 装置运行稳定，有效能量回收率90%,压力波动0. 2MPaI8o目 前国内对于旋转式能量回收装置研究较少，且停留在低流量的 理论

14、研究，没有工程化实用的案例，2004年大连理工大学的周 一卉对旋转式能量回收装置进行了理论和实验研先，包括端面 的密封和掺混等，都得到了一些重要的理论成果七由于我国能量回收技术发展还处于起步阶段，但随着人们 对能源利用意识的不断加强，人们对能量回收技术的研发将会 迈上一个新的台阶，将会有更多成熟的国产的能量回收装置被 应用到各行各业，甚至走向国际市场。特别是对于船用反渗透海 水淡化技术来说，余压能量回收技术的发展将会对其有极大促 进作用。二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或 措施（1）研究的主要内容1、对国内外船用反渗透海水淡化装置数量和运行情况等 数据进行收集；2、对不同的

15、船用反渗透海水淡化装置节能技术案例进行 信息收集和汇总；3、通过实际案例调研来分析反渗透海水淡化装置节能技 术回收效率和运行成本；4、对不同节能技术的回收效率、投入和运行成本、维护 简易等总结和归纳。（2）研究方案本课题主要运用实地调研法以及文献资料研究法：实地调研法是通过对现有船用反渗透海水淡化节能装置进 行实地走访和查看，询问操作人员、项目设计人员等方式，获 得节能装置的运行参数、成本、维护等可靠信息，并做好记 录，保证信息的真实性。文献资料研究方法是通过网络查询电子期刊及杂志，利用 纸质书籍查阅相关研究成果和相关技术设备公司发布的信息， 并进行借鉴及总结，提出自己的观点。（3）措施1、实

16、地调查，获取运行信息；2、文献资料运行数据收集。三、本课题研究的重点及难点，前期已开展的工作（一）、课题研究的重点及难点由于我国在船用反渗透海水淡化装置节能技术安装上的实 际案例较少，且安装的节能技术方式也较为单一，是本研究一大 难点的地方；本研究的重点：摸清现有的反渗透海水淡化装置节能技术 方法，完整收集相关运行参数。（二）、前期已开展的工作1、大学期间学习了*、*等相关的专业知识，为课题 研究奠定了理论基础；2、已查阅了学校图书馆中和知网数据库中有关船用反渗透海水 淡化装置节能技术的资料和刊物；3、己联系一个船用反渗透海水淡化节能装置现场调查。四、完成本课题的工作方案及进度计划（-）、本课题的工作方案（1）完成现场调研，积极收集和整理相关资料；（2）结合理论对资料进行整理，得出研究分析成果，针 对本课题提出自己的观点；（3）将研究和分析成果规范成学术性论文。（二）、进度计划2018年11月11日一11月20日 准备阶段2018年11月21日一12月10日 和申报2018 年 12 月 11 0 12 月 31 日 书2019年1月1日一1月4日综述2019年1月5 0 1月15日开题报告2019年1月16 H3月18日 资料整理分析等201