★ 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(chēng):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(xiàn)。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(lèi):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)行能耗是第一位的。
? ? ? ?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)
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? ? ? ?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(chēng)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(dòng)較低;檢修維護(hù)比較方便,維修時(shí)不需拆卸泵的管線(xiàn),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(lèi)似于串糖葫蘆;在最佳效率點(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?xún)烧叨加袕V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:
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? ? ???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。
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? ? ? ?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全國(guó)最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)無(wú)故障運(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(lèi)別多級(jí)泵提高3%—14%,徹底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。獨(dú)特的結(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(mǎn)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(lèi)產(chǎn)品。
? ? ? ?中聯(lián)高效自平衡多級(jí)離心泵的技術(shù)先進(jìn)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、無(wú)故障運(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
? ? ? ?●先進(jìn)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
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? ? ? ? ?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。
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印尼海上油田船用高壓海水泵
? ?此項(xiàng)目為印尼國(guó)家石油公司海底輸油管道建設(shè)工程,總體工程由新加坡天成公司承建,長(zhǎng)沙中聯(lián)泵業(yè)為天成提供的DF(P)720-60×5型船用高壓海水淡化泵,解決了海底施工的主要難點(diǎn)之一。
? ? ? ?在這個(gè)項(xiàng)目里,施工方需要在200米深的海底開(kāi)鑿出3米深的溝槽,以供鋪設(shè)輸油管路。但海上鉆井平臺(tái)距離海岸線(xiàn)有近20多公里,施工方無(wú)法使用常規(guī)的路基施工設(shè)備進(jìn)行海底作業(yè)。如果選擇使用專(zhuān)業(yè)的海底作業(yè)設(shè)備(如海底機(jī)器人)等,則施工成本會(huì)大幅提升。
? ? ? ?最終,施工方經(jīng)過(guò)綜合考量,決定采用高壓水流沖擊海床的方式進(jìn)行作業(yè),先用大型貨輪將沖擊用的管道探入海底,再通過(guò)管道中的高壓水流沖擊海床。那么,這種作業(yè)方式就需要用到DF(P)型耐腐蝕多級(jí)離心泵。
新加坡華人百?gòu)?qiáng)企業(yè)天成集團(tuán)老總贈(zèng)送錦旗
? ? ? ?解決方案:
? ? ? ?1、水泵動(dòng)力
? ? ? ?施工方的作業(yè)平臺(tái)是大型貨輪,船上的電力系統(tǒng)不足以支撐水泵正常運(yùn)行,所以DF(P)型船用高壓海水泵必須采用柴油機(jī)作為動(dòng)力源。
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印尼海上油田船用高壓海水泵運(yùn)行效果視頻
? ? ? ?2、水泵壓力
? ? ? ?把海床沖出3米深的溝槽,水泵需要很大的出口壓力,同時(shí),還需要克服200米下海水自身的壓力。因此,中聯(lián)選用了高揚(yáng)程的DF(P)型船用高壓海水泵。
? ? ? ?3、水泵材質(zhì)
? ? ? ?海水具有強(qiáng)腐蝕、高鹽度的特點(diǎn),因此,水泵過(guò)流部件材質(zhì)必須要兼顧防腐蝕性和耐磨性。
? ? ? ?4、水泵穩(wěn)定性
? ? ? ?施工方的作業(yè)地點(diǎn)距離陸地較遠(yuǎn),一旦水泵出現(xiàn)問(wèn)題,維修是很不方便的。中聯(lián)選用了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、穩(wěn)定性極佳的自平衡多級(jí)泵。