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海水淡化泵
我國是一個水資源貧乏的國家,沿海地區水資源嚴重短缺。而海水淡化是解決我國沿海地區淡水嚴重短缺的有效途徑之一,而隨著技術的進步,反滲透海水淡化技術由于其設備投資小、能量消耗低、建造周期短等諸多優點,近年來發展速度很快,已成為海水淡化的主導技術。
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產品概述

★ 海水淡化泵背景概述

? ? ?我國是一個水資源貧乏的國家,沿海地區水資源嚴重短缺。而海水淡化是解決我國沿海地區淡水嚴重短缺的有效途徑之一,而隨著技術的進步,反滲透海水淡化技術由于其設備投資小、能量消耗低、建造周期短等諸多優點,近年來發展速度很快,已成為海水淡化的主導技術。

? ? ? 反滲透法海水淡化技術(下文簡稱:SWRO)就是利用半透膜的透水特性,用水泵對海水加壓,使水分子克服阻力而透過半透膜,從而達到淡水從海水中分離出來的目的。海水淡化高壓泵是海水淡化的核心動力設備,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的能耗指標,選擇合適的高壓泵對海水淡化系統的經濟性有著重要的影響。

★ 海水淡化泵選型及需要注意的問題?

? ? ? 要選擇合適的泵,您需要了解基本數據,如水量、泵壓力范圍和泵性能曲線。反滲透海水淡化系統中,每噸淡化水費用中,投資成本占25%左右,電費成本占52%以上,兩項合計占造水費用的77%以上。而電費成本中,又以高壓泵的能耗為主,因此,高壓泵的能耗是影響產品水成本的主要因素,根據不同的淡化規模選擇高效率、合適的高壓泵是目前反滲透海水淡化產業急需要解決的問題。那么海水淡化設備高壓泵選型需注意的問題有哪些?

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? ? ? ?1.常見海水淡化高壓泵的形式及適用范圍

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? ? ? ?通常用于膜法海水淡化系統的高壓泵主要有兩類:動力式泵中的多級離心泵和容積式泵中的柱塞泵。一般情況下,多級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能分界是沒有具體數據的,這是由于柱塞泵的高效率及某些柱塞泵并聯運行帶來投資趨向的變化,特別是B00或BOT項目,全壽命周期運行能耗是第一位的。

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? ? ? ?常用的多級離心泵從結構形式分有水平中開式和多級串聯式(如下圖)

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多級離心泵結構


? ? ? ?水平中開式的結構特點是:上下兩個泵殼體對接,進出口管、部分蝸殼及流道鑄造在下部泵殼體上;葉輪熱裝軸上,對稱布置,最大程度減少了軸向推力,止推軸承承受的軸向推力較小,振動較低;檢修維護比較方便,維修時不需拆卸泵的管線,可直接取下泵上殼。

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? ? ? ?多級串聯泵結構特點是:每一級由一個位于擴散器殼體內的葉輪組成,擴散器用螺拴和連桿連在一起,所有各級以串聯方式由固定桿固定在一起;葉輪按一個方向組裝,用鍵固定在泵軸上,類似于串糖葫蘆;在最佳效率點有較髙的效率,但偏離時效率較低,振動增加,拆裝難度較大。

多級離心泵

? ? ? ?兩者相比在結構上應是水平中開式占較大的優勢,但是因為水平中開式設備價格昂貴,所以兩者都有廣泛的應用。柱塞泵屬于容積泵的一種,在需要高揚程的、小流量的場合有廣泛的應用。如清洗行業石油行業等。

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? ? ? ?多級離心泵和柱塞泵相比,由于工作原理的不同,在實際應用中,也有較大的區別,下表為離心泵和柱塞泵簡單對比:

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離心泵和柱塞泵簡單對比

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? ? ???2選擇海水淡化高壓泵需要注意的問題


? ? ? ?正確選擇高壓泵是系統安全、經濟運行的關鍵。對于一座膜法海水淡化系統的高壓泵,無論是柱塞泵還是離心泵,首先要確定的是過流部分的材質,也就是解決水泵在海水中的腐蝕問題。目前可選的材料較多,基于經濟型考慮,一般選用2507(UNS:S32750)雙相不銹鋼,主要額定化學成分如下表。

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選擇高壓泵需要注意的問題

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? ? ? ?可以看出商標,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離心泵。對于多級離心泵,一般要著重考慮以下問題:

? ? ? ?①選擇效率高的水泵,因為效率高低直接影響系統的經濟性;

? ? ? ?②水泵高效率覆蓋的范圍來說選擇范圍廣的,因為SWRO的通量會衰減,水泵的工作點會漂移;

? ? ? ?③選擇揚程變化時流量變化較小的,因為影響SWRO滲透壓的因素較多,水泵要在不同的工作點工作,但是SWR0產能及回收率變化不大;

? ? ? ?④選擇易于維護的泵。

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★ 海水淡化泵在六橫海水淡化工程的應用

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? ? ? ?六橫島10萬噸級海水淡化工程為浙江省重點工程項目,為國家“十一五”科技支撐計劃“日產10萬噸級反滲透膜法海水淡化國產化關鍵技術開發與示范項目”平臺工程。項目全部建成后將成為全國最大的海水淡化工程項目。海水淡化高壓泵為該項目反滲透海水淡化膜組提供足夠進水壓力,同時結合能量回收為反滲透膜組提供正常運行所需的壓力和流量。

? ? ? ?由于水溫對反滲透膜通量的影響較大,為了節約能源,降低運行成本,高壓泵可采用液體力耦合或變頻方式調節負荷控制。在比較了液體力耦合或變頻控制兩種調速方案后,采用變頻控制方案來調速。

? ? ? ?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械密封。

? ? ? ?②反滲透高壓泵進口、出口設壓力開關,進口壓力低時報警及停泵,出口壓力高時報警及停泵。

? ? ? ?通過離心泵和柱塞泵的對比,本工程高壓泵采用多級離心泵(2205SS雙相不銹鋼材質)。單泵流量達1萬噸/日,揚程600m,電機功率1040kW,采用690kV電壓。

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★ 海水淡化泵的發展趨勢

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? ? ? ?目前高壓離心泵國內生產廠家較少,而能應用于SWRO系統的就更少,海水淡化高壓泵要求比普通的多級離心泵具有更高的效率。中聯泵業根據市場需要,加速高壓多級離心泵技術發展,自主研發的高效自平衡多級泵是適用于SWRO系統的高速高壓泵產品。自平衡多級泵以節段式多級離心泵結構為基礎,采用無平衡裝置和高效的水力模型,連續8000小時無故障運行。由于無平衡裝置,即無平衡盤的園盤摩擦損失又無平衡回流損失,所以泵效率比同類別多級泵提高3%—14%,徹底解決因平衡裝置失效而導致泵平衡盤和平衡盤座的磨損或轉子咬死等各種故障,大大延長泵的使用壽命。獨特的結構強度設計,具有機封性強、耐腐蝕、噪音低、體積小、易維護等優點;采用水潤滑軸承與滾動軸承的組合結構設計來代替傳統多級泵雙滾動軸承的結構,以首級葉輪前密封環兼做滑動軸承的創新支撐結構,并優化了雙相不銹鋼過過流部件,單機滿足5000t/d反滲透法海水淡化要求,效率高達80%以上,明顯高于國內外同類產品。

自平衡多級泵

? ? ? ?中聯高效自平衡多級離心泵的技術先進性

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? ? ? ?本系列泵設計的基礎在于泵組運行全過程的實用安全性、經濟性、無故障運行能力以及低的維修費用。該泵的主要設計特點簡述如下

? ? ? ?●先進的組合模塊化設計,大量使用經過長期運行考驗的局部組件,零部件具有高度的可互換性。

? ? ? ?●高強度、高質量材料以及多種選擇的進、出口法蘭和接管設計,提高了泵很高的許用接管載荷,高強度、高質量泵殼材料結構緊密,使用壽命可達普通鑄件的5倍,過流部位葉輪、導葉采用精密鑄造,光滑平整比普通鑄件效率提高2%以上。

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自平衡多級泵結構解剖圖

自平衡多級泵結構解剖圖

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? ? ? ?隨著國內海水淡化高壓泵技術的發展,中聯泵業將繼續加大投入海水淡化高壓泵的研發和生產。今后,中聯泵業生產的自平衡多級高壓泵將會廣泛的應用于海水淡化工程。

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