[发明专利]一种反渗透海水淡化能量回收装置性能测试系统及方法

说明书

技术领域：

本发明涉及海水淡化反渗透能量回收技术领域，是一种能量回收装置性能的测试方法，通过对能量回收装置实际运行工况的模拟，实现能量回收装置工作性能的测试，具有投资小、能耗低的优点，可适用于能量回收装置性能检测、能量回收装置研发等领域使用。

背景技术：

海水淡化技术发展的主要目标是降低造水成本，降低淡化水的价格。对于目前发展最快的反渗透海水淡化技术来说，电耗是造水成本中占比最大的一项。对反渗透浓水的余压进行再利用的能量回收技术是降低反渗透海水淡化电耗和成本的最有效方法。通过能量回收可降低反渗透系统电耗50％以上，也正是能量回收技术的快速发展，使得反渗透海水淡化成本得以大幅下降，得到快速推广。因此，能量回收为反渗透海水淡化系统中三大关键设备之一。

目前市场上有多种功交换式能量回收装置，鉴于能量回收装置在工程投资及项目运营中的重要地位，我国多家企业也在开发有关能量回收产品，因此，能量回收装置性能测试评价的需求很大，一方面，所有的能量回收生产厂家都要对产品出厂前进行性能测试评价，另一方面，对市场上不同厂家不同型式的能量回收产品在相同方法下进行测试和评价，有助于对不同产品的性能进行科学比较。

为测试能量回收装置的实际工作性能，需要建立能量回收装置的运行工况，附图2即为一个能量回收装置性能测试评价的常用测试工况，在该测试过程中，需配置提升泵、高压泵、增压泵，如实现对一台浓水流量70m³/h能量回收装置进行测试，需要配置水泵总运行功率达到155.0kW，具体水泵配置见下表。

表1.测试70m³/h能量回收传统配置水泵及运行功率

可以看出，上述方法采用的高压泵功率很大，不但价格高昂、占地面积大，测试过程中电耗也非常高，且需专用高负荷的配电系统。

专利《用于测试能量回收装置的测试系统》(申请号201110341643.9)公开了一种能量回收装置的测量装置，采用两个减压阀模拟能量回收的运转工况，省去了通常测试工况中的反渗透膜，对减少测试系统的投资和运行成本在一定程度上起到了良好作用，但仍存在装置运行功率偏高、减压阀故障率较高等问题。经估算，采用该装置测试70m³/h能量回收装置运行能耗约需23kW。

随着反渗透海水淡化能量回收技术的快速发展，适应能量回收装置研发及产品性能评价的需求，亟需一种投资低、运行费用小、运行状况稳定的能量回收性能检测与评价方法。

发明内容：

本发明在于提供一种系统简洁、投资低、装机功率小、电耗少的能量回收装置性能测试方法，尤其适用于大型反渗透能量回收装置的性能检测与评价。本发明的技术方案如下：

一种用于海水淡化反渗透能量回收装置的测试系统，所述的被测能量回收装置具有四个接口：低压进口(LPin)、低压出口(LPout)、高压进口(HPin)和高压出口(HPout)，所述的测试系统包括水箱、提升泵、高压泵、增压泵，其特征在于，

水箱，容纳测试所需海水或淡水，接纳被测能量回收装置的低压回水；

提升泵，进水口连接水箱，出水口连接被测能量回收装置的低压进口和高压泵，为能量回收和高压泵提供满足压力要求的进水；

高压泵，采用扬程符合能量回收测试压力要求的柱塞式高压泵，高压泵的出水口连接到被测能量回收装置的高压进口，为系统初期运行建立压力；

增压泵，采用离心式增压泵，用于弥补能量回装置测试期间能量回收过程中的压力损失和高压回路的水头损失，所述的增压泵的扬程范围仅需弥补高压回路压力损失即可。

本发明同时提供一种所述的海水淡化反渗透能量回收装置测试系统实现的测试方法，其特征在于，测试过程包括“测试压力建立”、“稳定工况能量回收装置性能测试”、“测试完成后压力释放”三个过程：

①测试压力建立：通过提升泵向测试系统高压回路和低压回路注水，由柱塞式高压泵为被测能量回收装置高压进口加压，被测能量回收装置将利用进水口的水压为进入被测能量回收装置的低压进水加压，并通过高压回路再次进入被测能量回收装置的高压进口，形成高压回路，建立系统压力；

②稳定工况能量回收装置性能测试：在高压回路的系统压力建立之后，不需柱塞式高压泵提供系统压力，只需增压泵提供高压回路中能量回收过程中的压力损失、以及管路阀门的水头损失即可维持能量回收的稳定运转，通过测试所述的被测能量回收装置的低压进口、高压进口、高压出口的压力和流量，即可实现对能量回收装置实际运行效果的测试，并计算出有效能量转换效率；