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海水淡化泵的技术参数选择
- 2018-09-18 -

                                      海水淡化泵的技术参数选择

1、船舶海水淡化设备工艺流程

  反渗透(SWRO)海水淡化工艺流程示意图,在反渗透海水淡化工艺中,待处理的原海水经过高压泵加压后,进入反渗透膜组件:经过反渗透膜的水为所需要的淡水,即产水;剩余未透过膜的部分水为浓度较高的海水,即浓海水。这部分具有高压力能的浓海水通过PX能量回收装置将部分待处理的原海水直接升压,再用增压泵来补偿经过膜堆和管道损失的压力,这部分升压后的原海水与高压泵升压后的原海水混合后,送往反渗透膜组。

  2、技术参数

  不同规模的反渗透海水淡化泵的流量是由其日处理量和小部分余量决定的,压力是根据选用的膜的型号和通量、运行情况、原水水质和水温等情况而变化的,通常反渗透的操作压力范围为5.0-7.2MPa。表2列出不同规模海水淡化系统所用高压泵的参数。

  下面我们用50,000吨/天的海水淡化系统为例,系统回收率为42%,分5列反渗透单元,每列产能为10,000吨/天的系统。对高压泵予以确定技术参数及合理选型。

  假设海水为标准海水,水温为20℃.

  海水淡化装置的产水量指标接近高压泵的流量,即高压泵流量为Q=425m3/h。

  海水淡化泵所需的扬程是根据选用的膜的型号和通量、运行情况、原水水质和水温等情况而变化的,通常反渗透的操作压力范围为5.0-7.2MPa。海水反渗透操作压力越高,操作成本就越高,设备投资也越高。该系统要求高压泵扬程为67.2bar,即高压泵流量Q=425m3/h;扬程H=685m,效率指标不低于80%。

  二、水泵选型

  1、选择水泵类型

  目前反渗透海水淡化处理系统中使用的高压泵主要有两种:柱塞泵和多级离心高压泵。这些产品在国外技术都已比较成熟,产品已系列化。

  我们针对五万吨海淡系统的每列的高压泵参数要求(Q=425m3/h,H=685m),选择多级离心高压泵中的节段式多级离心泵类型。

  2、选择水泵系列

  在节段式多级离心泵中,主要是出于对效率的要求,我们选择了PWTD(N)系列,该系列采用高效的水力模型,节能环保;模块化设计,全部采用膜片式加长联轴器,维护方便;结构合理可靠、寿命长,是滨特尔集团为广阔的中国市场提供的一款性能优良、结构可靠的产品。

  流量:~950m3/h

  扬程:~1400m

  介质温度:-80~180℃

 工作压力:~150bar

  3、确定水泵型号

  根据已经确定的水泵参数和类型,我们选择水泵型号为:6PWTD(I)*6

  从图2可以获得水泵的参数如下:

  流量:425m3/h

  扬程:69.2-2=67.2bar,换算为米水柱为67.2*10.2=685m

  效率:80%

  必需汽蚀余量:10m

  高压泵的单位产水能耗:

  式中:

  W-单位产水能耗,kWh?m-3

  p-高压泵的压差Mpa

  η-高压泵效率%

  可以计算出高压泵单位产水能耗为2.33kWh?m-3。

  4、确定电机技术参数

  根据选定水泵的性能Q,H,按照下面的公式可以计算出水泵所需要的轴功率为

  Q-流量(m3/h)425m3/h

  H-扬程(m)685m

  ρ-密度(kg/m3);标准海水密度按照1.03计算

  g-当地重力加速度,按照9.8计算

  η-额定工作点下的效率,为80%

  可以计算出该工作点下的水泵轴功率为1020KW。

  在选择电机功率时应根据ISO5199加上安全余量,选择电机规格时,选择P2应大于泵轴功率并与之相近的规格。所以我们选择电机功率为1120KW。

  5、选配高效率COMPACT高压电机。

  高压电机的电压,频率,赫兹等由现场的供电情况决定。我们按照国内常用的供电情况6KV,3相,50HZ来选择。为了降低单位产水的能耗,我们尽可能地选用高效电机,因此选配国际先进的紧凑型COMPACT高效电机,其效率高达96%,而国内常用的YKK系列该功率为93%。此外,COMPACT系列的防护等级可达IP55,还具有体积小,重量轻,用户维护方便,安装简单等特点。在本系统,采用高效电机比普通电机的采购差价约为5万人民币,按照1度工业电价为0.5元计算,则4个月就可以收回高效电机增加的成本。

  三、整套系统能耗分析

  在本系统中,增压泵也是能耗的一部分,通过高压泵和增压泵的能耗分析,可以计算出整套系统的单位产水能耗为2.68kWh/m3

  从表6可以看出,通过对反渗透海水淡化系统的高压泵的合理选型,选择高效的水泵和电机系列,对于日产50,000吨能力的反渗透海水淡化装置,其能耗降低0.5kWh/m3以上,大大降低了反渗透海水淡化用泵的能耗成本。每日的电费可以减少25,000度电,节省了一笔非常可观的成本支出。