海水淡化系統(tǒng)水泵的技術(shù)參數(shù)選擇

　　1、船舶海水淡化設(shè)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(jīng)過高壓泵加壓后，進入反滲透膜組件：經(jīng)過反滲透膜的水為所需要的淡水，即產(chǎn)水;剩余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(jīng)過膜堆和管道損失的壓力，這部分升壓后的原海水與高壓泵升壓后的原海水混合后，送往反滲透膜組。

　　2、技術(shù)參數(shù)

　　不同規(guī)模的反滲透海水淡化系統(tǒng)所用高壓泵的流量是由其日處理量和小部分余量決定的，壓力是根據(jù)選用的膜的型號和通量、運行情況、原水水質(zhì)和水溫等情況而變化的，通常反滲透的操作壓力范圍為5.0-7.2MPa。表2列出不同規(guī)模海水淡化系統(tǒng)所用高壓泵的參數(shù)。

　　下面我們用50,000噸/天的海水淡化系統(tǒng)為例，系統(tǒng)回收率為42%，分5列反滲透單元，每列產(chǎn)能為10,000噸/天的系統(tǒng)。對高壓泵予以確定技術(shù)參數(shù)及合理選型。

　　假設(shè)海水為標(biāo)準(zhǔn)海水，水溫為20℃.

　　海水淡化裝置的產(chǎn)水量指標(biāo)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(jù)選用的膜的型號和通量、運行情況、原水水質(zhì)和水溫等情況而變化的，通常反滲透的操作壓力范圍為5.0-7.2MPa。海水反滲透操作壓力越高，操作成本就越高，設(shè)備投資也越高。該系統(tǒng)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(biāo)不低于80%。

　　二、水泵選型

　　1、選擇水泵類型

　　目前反滲透海水淡化處理系統(tǒng)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(chǎn)品在國外技術(shù)都已比較成熟，產(chǎn)品已系列化。

　　我們針對五萬噸海淡系統(tǒng)的每列的高壓泵參數(shù)要求(Q=425m3/h,H=685m)，選擇多級離心高壓泵中的節(jié)段式多級離心泵類型。

　　2、選擇水泵系列

　　在節(jié)段式多級離心泵中，主要是出于對效率的要求，我們選擇了PWTD(N)系列，該系列采用高效的水力模型，節(jié)能環(huán)保;模塊化設(shè)計，全部采用膜片式加長聯(lián)軸器，維護方便;結(jié)構(gòu)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(yōu)良、結(jié)構(gòu)可靠的產(chǎn)品。

　　流量：～950m3/h

　　揚程：～1400m

　　介質(zhì)溫度：-80～180℃

　　工作壓力：～150bar

　　3、確定水泵型號

　　根據(jù)已經(jīng)確定的水泵參數(shù)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(shù)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%

　　必需汽蝕余量:10m

　　高壓泵的單位產(chǎn)水能耗：

　　式中：

　　W-單位產(chǎn)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(chǎn)水能耗為2.33kWh?m-3。

　　4、確定電機技術(shù)參數(shù)

　　根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)海水密度按照1.03計算

　　g-當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，按?.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(yīng)根據(jù)ISO5199加上安全余量，選擇電機規(guī)格時，選擇P2應(yīng)大于泵軸功率并與之相近的規(guī)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(xiàn)場的供電情況決定。我們按照國內(nèi)常用的供電情況6KV，3相，50HZ來選擇。為了降低單位產(chǎn)水的能耗，我們盡可能地選用高效電機，因此選配的緊湊型COMPACT高效電機，其效率高達96%，而國內(nèi)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(tǒng)，采用高效電機比普通電機的采購差價約為5萬人民幣，按照1度工業(yè)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。

　　三、整套系統(tǒng)能耗分析

　　在本系統(tǒng)中，增壓泵也是能耗的一部分，通過高壓泵和增壓泵的能耗分析，可以計算出整套系統(tǒng)的單位產(chǎn)水能耗為2.68kWh/m3

　　從表6可以看出，通過對反滲透海水淡化系統(tǒng)的高壓泵的合理選型，選擇高效的水泵和電機系列，對于日產(chǎn)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(jié)省了一筆非?？捎^的成本支出。