海水淡化泵

★ 海水淡化泵背景概述

我國(guó)是一個(gè)水資源貧乏的國(guó)家,沿海地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺。而海水淡化是解決我國(guó)沿海地區(qū)淡水嚴(yán)重短缺的有效途徑之一，而隨著技術(shù)的進(jìn)步，反滲透海水淡化技術(shù)由于其設(shè)備投資小、能量消耗低、建造周期短等諸多優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)發(fā)展速度很快,已成為海水淡化的主導(dǎo)技術(shù)。

反滲透法海水淡化技術(shù)(下文簡(jiǎn)稱：SWRO)就是利用半透膜的透水特性，用水泵對(duì)海水加壓，使水分子克服阻力而透過(guò)半透膜，從而達(dá)到淡水從海水中分離出來(lái)的目的。海水淡化高壓泵是海水淡化的核心動(dòng)力設(shè)備，提供了在膜法海水淡化中克服滲透壓的能量，泵的效率直接決定反滲透海水淡化系統(tǒng)的能耗指標(biāo)，選擇合適的高壓泵對(duì)海水淡化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有著重要的影響。

★ 海水淡化泵選型及需要注意的問(wèn)題？

要選擇合適的泵，您需要了解基本數(shù)據(jù)，如水量、泵壓力范圍和泵性能曲線。反滲透海水淡化系統(tǒng)中，每噸淡化水費(fèi)用中，投資成本占25%左右，電費(fèi)成本占52%以上，兩項(xiàng)合計(jì)占造水費(fèi)用的77%以上。而電費(fèi)成本中，又以高壓泵的能耗為主，因此，高壓泵的能耗是影響產(chǎn)品水成本的主要因素，根據(jù)不同的淡化規(guī)模選擇高效率、合適的高壓泵是目前反滲透海水淡化產(chǎn)業(yè)急需要解決的問(wèn)題。那么海水淡化設(shè)備高壓泵選型需注意的問(wèn)題有哪些?

1.常見(jiàn)海水淡化高壓泵的形式及適用范圍

通常用于膜法海水淡化系統(tǒng)的高壓泵主要有兩類：動(dòng)力式泵中的多級(jí)離心泵和容積式泵中的柱塞泵。一般情況下，多級(jí)離心泵主要適用于大中型海水淡化裝置，柱塞泵主要適用于中小型海水淡化裝置。大中小型海水淡化的產(chǎn)能分界是沒(méi)有具體數(shù)據(jù)的，這是由于柱塞泵的高效率及某些柱塞泵并聯(lián)運(yùn)行帶來(lái)投資趨向的變化，特別是B00或BOT項(xiàng)目,全壽命周期運(yùn)行能耗是的。

常用的多級(jí)離心泵從結(jié)構(gòu)形式分有水平中開(kāi)式和多級(jí)串聯(lián)式（如下圖）

水平中開(kāi)式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:上下兩個(gè)泵殼體對(duì)接,進(jìn)出口管、部分蝸殼及流道鑄造在下部泵殼體上；葉輪熱裝軸上，對(duì)稱布置，減少了軸向推力，止推軸承承受的軸向推力較小，振動(dòng)較低；檢修維護(hù)比較方便，維修時(shí)不需拆卸泵的管線，可直接取下泵上殼。

多級(jí)串聯(lián)泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:每一級(jí)由一個(gè)位于擴(kuò)散器殼體內(nèi)的葉輪組成，擴(kuò)散器用螺拴和連桿連在一起，所有各級(jí)以串聯(lián)方式由固定桿固定在一起；葉輪按一個(gè)方向組裝，用鍵固定在泵軸上,類似于串糖葫蘆；在效率點(diǎn)有較髙的效率，但偏離時(shí)效率較低，振動(dòng)增加，拆裝難度較大。

兩者相比在結(jié)構(gòu)上應(yīng)是水平中開(kāi)式占較大的優(yōu)勢(shì)，但是因?yàn)樗街虚_(kāi)式設(shè)備價(jià)格昂貴，所以兩者都有廣泛的應(yīng)用。柱塞泵屬于容積泵的一種,在需要高揚(yáng)程的、小流量的場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用。如清洗行業(yè)石油行業(yè)等。

多級(jí)離心泵和柱塞泵相比，由于工作原理的不同，在實(shí)際應(yīng)用中，也有較大的區(qū)別，下表為離心泵和柱塞泵簡(jiǎn)單對(duì)比：

2選擇海水淡化高壓泵需要注意的問(wèn)題

正確選擇高壓泵是系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。對(duì)于一座膜法海水淡化系統(tǒng)的高壓泵，無(wú)論是柱塞泵還是離心泵，首先要確定的是過(guò)流部分的材質(zhì)，也就是解決水泵在海水中的腐蝕問(wèn)題。目前可選的材料較多,基于經(jīng)濟(jì)型考慮,一般選用2507(UNS:S32750)雙相不銹鋼,主要額定化學(xué)成分如下表。

可以看出商標(biāo)，2507中加入了N以確保雙相(奧氏體一鐵素體)的形成，推薦使用2507的主要原因是避免應(yīng)力下的氯離子腐蝕。

由于大型的海水淡化裝置只能采用多級(jí)離心泵。對(duì)于多級(jí)離心泵,一般要著重考慮以下問(wèn)題:

①選擇效率高的水泵,因?yàn)樾矢叩椭苯佑绊懴到y(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性；

②水泵高效率覆蓋的范圍來(lái)說(shuō)選擇范圍廣的，因?yàn)镾WRO的通量會(huì)衰減,水泵的工作點(diǎn)會(huì)漂移；

③選擇揚(yáng)程變化時(shí)流量變化較小的，因?yàn)橛绊慡WRO滲透壓的因素較多,水泵要在不同的工作點(diǎn)工作，但是SWR0產(chǎn)能及回收率變化不大；

④選擇易于維護(hù)的泵。

★ 海水淡化泵在六橫海水淡化工程的應(yīng)用

六橫島10萬(wàn)噸級(jí)海水淡化工程為浙江省重點(diǎn)工程項(xiàng)目,為國(guó)家“十一五"科技支撐計(jì)劃“日產(chǎn)10萬(wàn)噸級(jí)反滲透膜法海水淡化國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與示范項(xiàng)目"平臺(tái)工程。項(xiàng)目全部建成后將成為大的海水淡化工程項(xiàng)目。海水淡化高壓泵為該項(xiàng)目反滲透海水淡化膜組提供足夠進(jìn)水壓力，同時(shí)結(jié)合能量回收為反滲透膜組提供正常運(yùn)行所需的壓力和流量。

由于水溫對(duì)反滲透膜通量的影響較大，為了節(jié)約能源，降低運(yùn)行成本,高壓泵可采用液體力耦合或變頻方式調(diào)節(jié)負(fù)荷控制。在比較了液體力耦合或變頻控制兩種調(diào)速方案后，采用變頻控制方案來(lái)調(diào)速。

①反滲透高壓泵、管道及附件的材料均考慮耐腐蝕。密封方式考慮耐腐蝕機(jī)械密封。

②反滲透高壓泵進(jìn)口、出口設(shè)壓力開(kāi)關(guān)，進(jìn)口壓力低時(shí)報(bào)警及停泵，出口壓力高時(shí)報(bào)警及停泵。

通過(guò)離心泵和柱塞泵的對(duì)比，本工程高壓泵采用多級(jí)離心泵(2205SS雙相不銹鋼材質(zhì))。單泵流量達(dá)1萬(wàn)噸/日，揚(yáng)程600m，電機(jī)功率1040kW，采用690kV電壓。

★ 海水淡化泵的發(fā)展趨勢(shì)

目前高壓離心泵國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家較少，而能應(yīng)用于SWRO系統(tǒng)的就更少，海水淡化高壓泵要求比普通的多級(jí)離心泵具有更高的效率。中聯(lián)泵業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需要，加速高壓多級(jí)離心泵技術(shù)發(fā)展，自主研發(fā)的高效自平衡多級(jí)泵是適用于SWRO系統(tǒng)的高速高壓泵產(chǎn)品。自平衡多級(jí)泵以節(jié)段式多級(jí)離心泵結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，采用無(wú)平衡裝置和高效的水力模型，連續(xù)8000小時(shí)*運(yùn)行。由于無(wú)平衡裝置，即無(wú)平衡盤(pán)的園盤(pán)摩擦損失又無(wú)平衡回流損失，所以泵效率比同類別多級(jí)泵提高3%—14%，*解決因平衡裝置失效而導(dǎo)致泵平衡盤(pán)和平衡盤(pán)座的磨損或轉(zhuǎn)子咬死等各種故障，大大延長(zhǎng)泵的使用壽命。*的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，具有機(jī)封性強(qiáng)、耐腐蝕、噪音低、體積小、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)；采用水潤(rùn)滑軸承與滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)多級(jí)泵雙滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)，以首級(jí)葉輪前密封環(huán)兼做滑動(dòng)軸承的創(chuàng)新支撐結(jié)構(gòu)，并優(yōu)化了雙相不銹鋼過(guò)過(guò)流部件，單機(jī)滿足5000t/d反滲透法海水淡化要求，效率高達(dá)80%以上，明顯高于國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品。

中聯(lián)高效自平衡多級(jí)離心泵的技術(shù)*性

本系列泵設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)在于泵組運(yùn)行全過(guò)程的實(shí)用安全性、經(jīng)濟(jì)性、*運(yùn)行能力以及低的維修費(fèi)用。該泵的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)簡(jiǎn)述如下

●*的組合模塊化設(shè)計(jì),大量使用經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行考驗(yàn)的局部組件,零部件具有高度的可互換性。

●高強(qiáng)度、高質(zhì)量材料以及多種選擇的進(jìn)、出口法蘭和接管設(shè)計(jì),提高了泵很高的許用接管載荷,高強(qiáng)度、高質(zhì)量泵殼材料結(jié)構(gòu)緊密,使用壽命可達(dá)普通鑄件的5倍,過(guò)流部位葉輪、導(dǎo)葉采用精密鑄造,光滑平整比普通鑄件效率提高2%以上。

自平衡多級(jí)泵結(jié)構(gòu)解剖圖

隨著國(guó)內(nèi)海水淡化高壓泵技術(shù)的發(fā)展，中聯(lián)泵業(yè)將繼續(xù)加大投入海水淡化高壓泵的研發(fā)和生產(chǎn)。今后，中聯(lián)泵業(yè)生產(chǎn)的自平衡多級(jí)高壓泵將會(huì)廣泛的應(yīng)用于海水淡化工程。