船舶海水淡化設備的系統回收率是42%，壓力範圍是5.0-7.2MPa，高壓泵流量是Q=425m3/h。
基本介紹
- 中文名：船舶海水淡化設備
- 系統回收率：42%
- 壓力範圍：5.0-7.2MPa
- 高壓泵流量：Q=425m3/h
預處理,蒸餾法,海水淡化,
預處理
無論是海水淡化，還是苦鹹水脫鹽，給水預處理是保證反滲透系統長期穩定運行的關鍵。在制定海水預處理方案時應充分考慮到：海水中存在大量微生物、細菌和藻類。海水中細菌、藻類的繁殖和微生物的生長不僅會給取水設施帶來許多麻煩，而且會直接影響海水淡化設備及工藝管道的正常運轉。周期性漲潮、退潮，海水中夾帶大量泥沙，濁度變化較大，易造成海水預處理系統運轉不穩定。海水具有較大腐蝕性，對系統中所採用的設備、閥門、管道件的材質要作一定篩選，耐腐性能要好。
蒸餾法
蒸餾法主要被用於特大型海水淡化處理上及熱能豐富的地方。反滲透膜法適用面非常的廣，且脫鹽率很高，因此被廣泛使用。反滲透膜法首先是將海水提取上來，進行初步處理，降低海水濁度，防止細菌、藻類等微生物的生長，然後用特種高壓泵增壓，使海水進入反滲透膜，由於海水含鹽量高，因此海水反滲透膜必須具有高脫鹽率，耐腐蝕、耐高壓、抗污染等特點，經過反滲透膜處理後的海水，其含鹽量大大降低，TDS含量從36000毫克/升降至200毫克/升左右。淡化後的水質甚至優於自來水，這樣就可供工業、商業、居民及船舶、艦艇使用。
海水淡化
海水含鹽量高、硬度高，對設備腐蝕性大，而且水溫季節性變化較大 使得反滲透海水淡化系統比常規的苦鹹水脫鹽系統要複雜得多，工程投資和能耗也高得多。因此 通過精心的工藝設計，合理的設備配置來降低工程投資和能耗，從而降低單位制水成本，並確保系統穩定運行就顯得格外重要。
海水殺菌滅藻
國外海水淡化工程多採用投加液氯、NaClO和CuSO4等化學試劑來殺菌滅藻。考慮到交通等多方面的因素，投加化學試劑殺菌滅藻有一定難度，在本工程設備研製過程中專門採用海水次氯酸鈉發生器。海水取水泵後分出一小股帶壓海水，進入次氯酸鈉發生器，在直流電場作用下產生NaClO，靠位差直接注入海灘沉井，以殺滅海水中的細菌、藻類和微生物。
由於海水硬度高 海水直接電解產生N aC lO必須克服發生電極結垢問題。在研製過程中 ，借鑑了電滲析頻繁倒極 (EDR )技術，即每隔 5～ 10m in倒換一次電極極性，有效地解決了次氯酸鈉發生器結垢沉澱問題。
反滲透20t海水淡化設備工藝流程
反滲透(SWRO)海水淡化工藝流程示意圖，在反滲透海水淡化工藝中，待處理的原海水經過高壓泵加壓後，進入反滲透膜組件：經過反滲透膜的水為所需要的淡水，即產水;剩餘未透過膜的部分水為濃度較高的海水，即濃海水。這部分具有高壓力能的濃海水通過PX能量回收裝置將部分待處理的原海水直接升壓，再用增壓泵來補償經過膜堆和管道損失的壓力，這部分升壓後的原海水與高壓泵升壓後的原海水混合後，送往反滲透膜組。
技術參數
不同規模的反滲透海水淡化系統所用高壓泵的流量是由其日處理量和小部分餘量決定的，壓力是根據選用的膜的型號和通量、運行情況、原水水質和水溫等情況而變化的，通常反滲透的操作壓力範圍為5.0-7.2MPa。表2列出不同規模海水淡化系統所用高壓泵的參數。
下面我們用50,000噸/天的海水淡化系統為例，系統回收率為42%，分5列反滲透單元，每列產能為10,000噸/天的系統。對高壓泵予以確定技術參數及合理選型。
假設海水為標準海水，水溫為20℃.
海水淡化裝置的產水量指標接近高壓泵的流量，即高壓泵流量為Q=425m3/h。
高壓泵所需的揚程是根據選用的膜的型號和通量、運行情況、原水水質和水溫等情況而變化的，通常反滲透的操作壓力範圍為5.0-7.2MPa。海水反滲透操作壓力越高，操作成本就越高，設備投資也越高。該系統要求高壓泵揚程為67.2bar，即高壓泵流量Q=425m3/h;揚程H=685m，效率指標不低於80%。
水泵選型
1、選擇水泵類型
反滲透海水淡化處理系統中使用的高壓泵主要有兩種：柱塞泵和多級離心高壓泵。這些產品在國外技術都已比較成熟，產品已系列化。
我們針對五萬噸海淡系統的每列的高壓泵參數要求(Q=425m3/h,H=685m)，選擇多級離心高壓泵中的節段式多級離心泵類型。
2、選擇水泵系列
在節段式多級離心泵中，主要是出於對效率的要求，我們選擇了PWTD(N)系列，該系列採用高效的水力模型，節能環保;模組化設計，全部採用膜片式加長聯軸器，維護方便;結構合理可靠、壽命長，是濱特爾集團為廣闊的中國市場提供的一款性能優良、結構可靠的產品。
流量：～950m3/h
揚程：～1400m
介質溫度：-80～180℃
最大工作壓力：～150bar
3、確定水泵型號
根據已經確定的水泵參數和類型，我們選擇水泵型號為：6PWTD(I)*6
從圖2可以獲得水泵的參數如下：
流量：425m3/h
揚程:69.2-2=67.2bar,換算為米水柱為67.2*10.2=685m
效率:80%
必需汽蝕餘量:10m
高壓泵的單位產水能耗：
式中：
W-單位產水能耗，kWh?m-3
p-高壓泵的壓差Mpa
η-高壓泵效率%
可以計算出高壓泵單位產水能耗為2.33kWh?m-3。
4、確定電機技術參數
根據選定水泵的性能Q，H，按照下面的公式可以計算出水泵所需要的軸功率為
Q-流量(m3/h)425m3/h
H-揚程(m)685m
ρ-密度(kg/m3);標準海水密度按照1.03計算
g-當地重力加速度，按照9.8計算
η-額定工作點下的效率,為80%
可以計算出該工作點下的水泵軸功率為1020KW。
在選擇電機功率時應根據ISO5199加上安全餘量，選擇電機規格時，選擇P2應大於泵軸功率並與之相近的規格。所以我們選擇電機功率為1120KW。
5、選配高效率COMPACT高壓電機。
高壓電機的電壓，頻率，赫茲等由現場的供電情況決定。我們按照國內常用的供電情況6KV，3相，50HZ來選擇。為了降低單位產水的能耗，我們儘可能地選用高效電機，因此選配國際領先的緊湊型COMPACT高效電機，其效率高達96%，而國內常用的YKK系列該功率為93%。此外，COMPACT系列的防護等級可達IP55，還具有體積小，重量輕，用戶維護方便，安裝簡單等特點。在本系統，採用高效電機比普通電機的採購差價約為5萬人民幣，按照1度工業電價為0.5元計算，則4個月就可以收回高效電機增加的成本。
整套系統能耗分析
在本系統中，增壓泵也是能耗的一部分，在圖4中，通過高壓泵和增壓泵的能耗分析，可以計算出整套系統的單位產水能耗為2.68kWh/m3
可以看出，通過對反滲透海水淡化系統的高壓泵的合理選型，選擇高效的水泵和電機系列，對於日產50，000噸能力的反滲透海水淡化裝置，其能耗降低0.5kWh/m3以上，大大降低了反滲透海水淡化用泵的能耗成本。每日的電費可以減少25,000度電，節省了一筆非常可觀的成本支出。
