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海水淡化泵
我国是一个水资源贫乏的国家,沿海地区水资源严重短缺。而海水淡化是解决我国沿海地区淡水严重短缺的有效途径之一,而随着技术的进步,反渗透海水淡化技术由于其设备投资小、能量消耗低、建造周期短等诸多优点,近年来发展速度很快,已成为海水淡化的主导技术。
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产品概述

★ 海水淡化泵背景概述

     我国是一个水资源贫乏的国家,沿海地区水资源严重短缺。而海水淡化是解决我国沿海地区淡水严重短缺的有效途径之一,而随着技术的进步,反渗透海水淡化技术由于其设备投资小、能量消耗低、建造周期短等诸多优点,近年来发展速度很快,已成为海水淡化的主导技术。

      反渗透法海水淡化技术(下文简称:SWRO)就是利用半透膜的透水特性,用水泵对海水加压,使水分子克服阻力而透过半透膜,从而达到淡水从海水中分离出来的目的。海水淡化高压泵是海水淡化的核心动力设备,提供了在膜法海水淡化中克服渗透压的能量,泵的效率直接决定反渗透海水淡化系统的能耗指标,选择合适的高压泵对海水淡化系统的经济性有着重要的影响。

★ 海水淡化泵选型及需要注意的问题?

      要选择合适的泵,您需要了解基本数据,如水量、泵压力范围和泵性能曲线。反渗透海水淡化系统中,每吨淡化水费用中,投资成本占25%左右,电费成本占52%以上,两项合计占造水费用的77%以上。而电费成本中,又以高压泵的能耗为主,因此,高压泵的能耗是影响产品水成本的主要因素,根据不同的淡化规模选择高效率、合适的高压泵是目前反渗透海水淡化产业急需要解决的问题。那么海水淡化设备高压泵选型需注意的问题有哪些?

 

       1.常见海水淡化高压泵的形式及适用范围

 

       通常用于膜法海水淡化系统的高压泵主要有两类:动力式泵中的多级离心泵和容积式泵中的柱塞泵。一般情况下,多级离心泵主要适用于大中型海水淡化装置,柱塞泵主要适用于中小型海水淡化装置。大中小型海水淡化的产能分界是没有具体数据的,这是由于柱塞泵的高效率及某些柱塞泵并联运行带来投资趋向的变化,特别是B00或BOT项目,全寿命周期运行能耗是第一位的。

 

       常用的多级离心泵从结构形式分有水平中开式和多级串联式(如下图)

 

多级离心泵结构


       水平中开式的结构特点是:上下两个泵壳体对接,进出口管、部分蜗壳及流道铸造在下部泵壳体上;叶轮热装轴上,对称布置,最大程度减少了轴向推力,止推轴承承受的轴向推力较小,振动较低;检修维护比较方便,维修时不需拆卸泵的管线,可直接取下泵上壳。

 

       多级串联泵结构特点是:每一级由一个位于扩散器壳体内的叶轮组成,扩散器用螺拴和连杆连在一起,所有各级以串联方式由固定杆固定在一起;叶轮按一个方向组装,用键固定在泵轴上,类似于串糖葫芦;在最佳效率点有较髙的效率,但偏离时效率较低,振动增加,拆装难度较大。

多级离心泵

       两者相比在结构上应是水平中开式占较大的优势,但是因为水平中开式设备价格昂贵,所以两者都有广泛的应用。柱塞泵属于容积泵的一种,在需要高扬程的、小流量的场合有广泛的应用。如清洗行业石油行业等。

 

       多级离心泵和柱塞泵相比,由于工作原理的不同,在实际应用中,也有较大的区别,下表为离心泵和柱塞泵简单对比:

 

离心泵和柱塞泵简单对比

 

       2选择海水淡化高压泵需要注意的问题


       正确选择高压泵是系统安全、经济运行的关键。对于一座膜法海水淡化系统的高压泵,无论是柱塞泵还是离心泵,首先要确定的是过流部分的材质,也就是解决水泵在海水中的腐蚀问题。目前可选的材料较多,基于经济型考虑,一般选用2507(UNS:S32750)双相不锈钢,主要额定化学成分如下表。

 

选择高压泵需要注意的问题

 

       可以看出商标,2507中加入了N以确保双相(奥氏体一铁素体)的形成,推荐使用2507的主要原因是避免应力下的氯离子腐蚀。


       由于大型的海水淡化装置只能采用多级离心泵。对于多级离心泵,一般要着重考虑以下问题:

       ①选择效率高的水泵,因为效率高低直接影响系统的经济性;

       ②水泵高效率覆盖的范围来说选择范围广的,因为SWRO的通量会衰减,水泵的工作点会漂移;

       ③选择扬程变化时流量变化较小的,因为影响SWRO渗透压的因素较多,水泵要在不同的工作点工作,但是SWR0产能及回收率变化不大;

       ④选择易于维护的泵。

 

 

★ 海水淡化泵在六横海水淡化工程的应用

 

       六横岛10万吨级海水淡化工程为浙江省重点工程项目,为国家“十一五”科技支撑计划“日产10万吨级反渗透膜法海水淡化国产化关键技术开发与示范项目”平台工程。项目全部建成后将成为全国最大的海水淡化工程项目。海水淡化高压泵为该项目反渗透海水淡化膜组提供足够进水压力,同时结合能量回收为反渗透膜组提供正常运行所需的压力和流量。

       由于水温对反渗透膜通量的影响较大,为了节约能源,降低运行成本,高压泵可采用液体力耦合或变频方式调节负荷控制。在比较了液体力耦合或变频控制两种调速方案后,采用变频控制方案来调速。

       ①反渗透高压泵、管道及附件的材料均考虑耐腐蚀。密封方式考虑耐腐蚀机械密封。

       ②反渗透高压泵进口、出口设压力开关,进口压力低时报警及停泵,出口压力高时报警及停泵。

       通过离心泵和柱塞泵的对比,本工程高压泵采用多级离心泵(2205SS双相不锈钢材质)。单泵流量达1万吨/日,扬程600m,电机功率1040kW,采用690kV电压。

 

 

★ 海水淡化泵的发展趋势

 

       目前高压离心泵国内生产厂家较少,而能应用于SWRO系统的就更少,海水淡化高压泵要求比普通的多级离心泵具有更高的效率。中联泵业根据市场需要,加速高压多级离心泵技术发展,自主研发的高效自平衡多级泵是适用于SWRO系统的高速高压泵产品。自平衡多级泵以节段式多级离心泵结构为基础,采用无平衡装置和高效的水力模型,连续8000小时无故障运行。由于无平衡装置,即无平衡盘的园盘摩擦损失又无平衡回流损失,所以泵效率比同类别多级泵提高3%—14%,彻底解决因平衡装置失效而导致泵平衡盘和平衡盘座的磨损或转子咬死等各种故障,大大延长泵的使用寿命。独特的结构强度设计,具有机封性强、耐腐蚀、噪音低、体积小、易维护等优点;采用水润滑轴承与滚动轴承的组合结构设计来代替传统多级泵双滚动轴承的结构,以首级叶轮前密封环兼做滑动轴承的创新支撑结构,并优化了双相不锈钢过过流部件,单机满足5000t/d反渗透法海水淡化要求,效率高达80%以上,明显高于国内外同类产品。

自平衡多级泵

       中联高效自平衡多级离心泵的技术先进性

 

       本系列泵设计的基础在于泵组运行全过程的实用安全性、经济性、无故障运行能力以及低的维修费用。该泵的主要设计特点简述如下

       ●先进的组合模块化设计,大量使用经过长期运行考验的局部组件,零部件具有高度的可互换性。

       ●高强度、高质量材料以及多种选择的进、出口法兰和接管设计,提高了泵很高的许用接管载荷,高强度、高质量泵壳材料结构紧密,使用寿命可达普通铸件的5倍,过流部位叶轮、导叶采用精密铸造,光滑平整比普通铸件效率提高2%以上。

 

 

 

自平衡多级泵结构解剖图

自平衡多级泵结构解剖图

 

 

       随着国内海水淡化高压泵技术的发展,中联泵业将继续加大投入海水淡化高压泵的研发和生产。今后,中联泵业生产的自平衡多级高压泵将会广泛的应用于海水淡化工程。

 

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