第27卷第1期2009年1月
排 灌 机 械
D rainage and Irrigati on Machinery
Vol .27No .1Jan .2009
万吨级反渗透海水淡化高压泵的优化设计
胡敬宁,肖霞平,周生贵,周广凤,潘金秋
(江苏大学流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013)
摘 要:结合反渗透海水淡化高压泵的能耗状况,合理选择了万吨级反渗透海水淡化高压泵的泵型,提出了一种轴向吸入节段式高压多级泵的新型结构型式.在已有高效水力模型的基础上,对影响效率的几个关键水力尺寸进行不同的优化组合,设计了6种叶轮模型和2种导叶模型,组合成6组水力模型.应用CF D 方法对6组水力模型进行了性能预测,挑选出2组效率高(预测)的水力模型制作成2台单级模型泵进行试验研究.2组水力模型试验表明,泵的流量、扬程满足高压泵的要求,其中最优模型的效率达到了79.72%.
关键词:反渗透海水淡化;高压多级泵;离心泵;轴向吸入;效率;模型 中图分类号:TH311 文献标志码:A 文章编号:1005-6254(2009)01-0025-05
Optimal desi gn of hi gh pressure pu mp for 10000tons
reverse os mosis des ali n ati on syste m
Hu J ingning,X iao X iaping,Zhou Shenggui,Z hou Guangfeng,Pan J inqiu
(Technical and Research Center of Fluid Machinery Engineering,J iangsu University,Zhenjiang,J iangsu 212013,China )
Abstract:Considering the energy consump ti on of the HP 2pu mp f or S WRO ,a reas onable type of high p ressure pu mp was selected,and a ne w structure of the axial sucti on seg ment multistage pump was p r o 2posed .Based on the existing effective hydraulic models,thr ough op ti m izing several key hydraulic di m en 2si ons which affect the efficiency,six kinds of i m peller models and t w o kinds of guide vanes were de 2signed,and six gr oup s of hydraulic models were asse mbled.Perfor mance characteristics of these models were p redicted by using the CF D technol ogy .T wo gr oup s of high 2efficiency hydraulic models were selec 2ted t o p r oduce t w o single 2stage model pu mp s for test research .The tests show that the capacity and head meet the require ments of the HP 2pu mp,and the efficiency of the best model pu mp reaches t o 79.72%.Key words:S WRO;high p ressure multi 2stage pu mp;centrifugal pump;axial sucti on;efficiency;model
收稿日期:2008-05-15
基金来源:国家科技支撑项目(2006BAB03A02);江苏省高新技术项目(BG2006024)
作者简介:胡敬宁(1962—),男,安徽安庆人,研究员(hujingning@https://www.doczj.com/doc/0a15316550.html, ),主要从事流体机械及工程研究.
肖霞平(1983—),女,湖南邵阳人,硕士研究生(xiaoxiap ing2003@https://www.doczj.com/doc/0a15316550.html, ),主要从事流体机械研究.
我国是一个淡水资源严重缺乏的国家.有关专
家分析提出,淡化海水是解决我国沿海地区淡水严
重短缺的有效途径之一[1]
,海水淡化也有望成为我国新兴的朝阳产业.
反渗透技术是一项效率高、易于大规模使用的海水淡化技术,在水资源紧缺的今天,有着广阔的应用前景.高压泵是反渗透法海水淡化技术应用中的一个关键设备.在反渗透膜选定的情况下,反渗透海水淡化系统的能耗指标主要取决于高压泵、提升泵
和能量回收装置的能耗指标[2,3]
.
国内外用于反渗透海水淡化工程的高压泵主要是往复式柱塞泵和多级离心泵.国内的往复式柱塞泵、多级离心泵制造技术已经十分成熟,并被成功地用于油田注水、高压锅炉给水等行业,但这些产品不能直接应用于反渗透海水淡化工程,主要存在效率
不高、机型不经济等问题[4]
.
结合万吨级反渗透海水淡化工程,针对工程中
所用高压泵等的技术参数,提出一种新型轴向吸入的多级离心泵,并对其结构进行优化、水力模型进行试验研究.这对加速海水淡化高压泵的国产化有着非常重要的意义.
1 技术参数确定
1.1 反渗透海水淡化流程
图1是反渗透海水淡化工艺流程框图[5]
.在反渗透海水淡化工程中,待处理的海水经过高压泵进行加压后,进入反渗透膜堆;经过渗透后的为所需的淡水,剩余部分为浓度较高的海水,这部分具有高压力能的浓海水通过能量回收装置将待处理的海水升压,再经过提升泵进一步提升压力后进入高压管道,又与高压泵中的海水混合后,送往反渗透膜堆
.
图1 反渗透海水淡化工艺流程Fig .1 Pr ocess diagra m of the S WRO syste m
1.2 主要技术指标
从流程图中可以得出,海水淡化装置的产水量指标就是高压泵全天累积流量.国内万吨级海水淡化工程中一般采用两台泵并联运行.则高压泵流量为
Q =(10000/24)/2≈208m 3
/h
高压泵所需的扬程与海水淡化生产装置操作压力有关.海水反渗透操作压力越高,产水率就越高.但随着压力的提高,设备投资也越来越高.我国海水淡化选择的是6.4MPa 压力等级,一般要求高压泵扬程为600～620m.考虑到产水量有一定的余量,万吨级反渗透海水淡化工程中的高压泵的技术指标为:流量Q =220m 3
/h;扬程H =620m;效率指标不低于80%.
2 泵结构的优化设计
2.1 总体结构
结合技术指标和各种高压泵的优缺点,采用一种新型结构,即轴向吸入节段式多级离心泵,泵的结
构如图2所示.此种结构的具体优点如下
.
图2 轴向吸入节段式多级泵结构示意图Fig .2 Structural diagra m of the axial sucti on
seg ment multistage pu mp
2.1.1 轴向吸入结构
轴向直管吸入结构取代了传统节段式多级泵径
向入口的环形吸入室.直管吸入室流速分布均匀,水力损失小,有利于效率的提高.由于在叶轮的吸入口侧没有轴承,叶轮进口不穿过轴,轴向式吸入的叶轮由原来的穿轴结构变成悬臂结构,就可以对首级叶轮进行优化设计,无需考虑太多汽蚀性能,而与次级叶轮一样主要考虑提高效率的设计原则.轴向吸入的结构,减少了一套机械密封和机械密封辅助冲洗系统,不仅提高了运行的可靠性,也可以减少专门冲洗机械密封的容积损失.
2.1.2 结构紧凑
减少了一套机械密封腔与轴承座,轴向尺寸大
大缩短,轴向尺寸、轴承跨距分别为两端支撑节段式多级泵的2/3和1/2.在保持刚度不变的条件下,可
以采用更细的轴径.有研究表明[6]
:对泵效率影响最大的因素就是叶轮当量进口直径.轴径的减少,可以使轮毂减小,故能更好地控制叶轮当量进口直径、叶轮口环直径、级间口环直径,给提高效率设计提供了机会.海水淡化多级泵由前置泵供水,无需考虑汽蚀性能,可选择更小的叶轮当量进口直径.
2.1.3 水润滑轴承的应用
水润滑轴承的应用简化了轴承结构,缩小了泵
的尺寸,减轻了机组重量.在多级泵中,比起采用滚动轴承的传统结构,转子不需要克服滚动轴承外圈和轴承体之间的比较大的摩擦力,转子轴向运动更加灵活.除了能减少机械损失外,也给轴向力平衡装置减少容积损失提供了条件.2.2 级数确定
离心泵的效率与比转速有很大关系.在相同流量下,比转速高的泵,其效率相对高些;比转速低的泵,其效率要低些.根据G B /T 13007—1991《离心泵
效率》中的规定,流量为220m 3
/h,扬程620m ,转速
62 排 灌 机 械 第27卷
2980r/m in 的多级泵效率和级数的关系见图3
.
图3 级数与效率曲线Fig .3 Series 2efficiency curve
仅仅从效率来说,级数越多效率越高,但从结构
和可靠性来说,级数越少越可靠[7]
.新型多级泵采用的是液体滑动轴承,其液膜是不稳定的,并且转子不平衡,口环间隙处的缝隙流动对液膜刚度存在很大影响,在结构有着很大的限制.
高压泵转子动力学特性分析计算表明:相同的泵型,随着级数的增加,轴承跨度增加,轴上惯性元件增加,从而导致工作转速下第一阶临界转速呈递减趋势.图4表示叶轮级数i 与转子系统临界转速n c 关系.从图4中可见,四级到六级下降最快;当十、十二级时,第一阶临界转速接近工作转速.图5表示工作
转速下转子系统的对数衰减率(δm in )变化情况,δm in 越
大表示转子系统越稳定.相同泵型条件下,随着级数增加,最小对数衰减率呈递减趋势,相比之下,四级泵稳定性最好,八级以后曲线趋于平稳
.
图4 叶轮级数与转子系统临界转速关系Fig .4 Relati onshi p bet w een i m peller series and
critical s peed of r ot or syste
m
图5 工作转速下转子系统的对数衰减率变化图Fig .5 Change chart of l ogarith m decay rate of r ot or
syste m under working s peed
综合转子动力学特性和泵效率两方面的因素,
海水淡化高压泵采用六级泵方案.2.3 轴向力平衡装置
提高节段式多级泵的效率,不仅应设法降低泵叶轮和导叶内的损失,还应减少平衡装置的泄漏损失.因为平衡装置是靠压差而工作的,没有泄漏就不
能产生平衡[8]
.据文献[9]统计:节段式多级泵一般泄漏量为额定流量的4%～10%,高扬程小流量多级泵高达20%.
高压泵采用平衡鼓和平衡盘联合机构[10]
来平衡轴向力,采用水润滑轴承兼作平衡鼓.此结构不仅减少了泄漏量,而且拥有水润滑轴承的所有优点,比滚动轴承的摩擦力小,平衡鼓的间隙选取要以水润滑轴承的设计为依据.平衡装置结构见图6
.
图6 平衡鼓和平衡盘联合结构
Fig .6 United structure of balancing dru m and balancing disk
高压泵轴向力及轴向力平衡计算表明,随着灵敏度提高(值变小),泄漏量也随之降低.灵敏度k =
0.26,平衡装置泄漏量小于6m 3
/h,平衡装置泄漏损失不到3%.图7为泄漏量q v 和灵敏度关系曲线.平衡间隙减小趋势时,平衡装置有很大的抵抗力,足以保证平衡盘和静止的耐磨环不发生研磨现象.图8为轴向不平衡力F 和转子位置关系曲线
.
图7 泄漏量和灵敏度关系曲线
Fig .7 Relati onshi p bet w een leakage and sensitivity
7
2第1期 胡敬宁等:万吨级反渗透海水淡化高压泵的优化设计
图8 轴向不平衡力和转子位置关系曲线(k =0.26)
Fig .8 Relati onshi p bet w een axial unbalancing force
and r ot or positi on
3 水力部件的优化设计
3.1 叶轮与导叶的匹配
在水力设计中,叶轮、导叶各个参数的选择对泵的性能均有很大影响,将导叶与叶轮统一考虑,各个参数选择配合恰当,可提高水力效率.3.2 叶轮的主要参数
考虑到多级泵轴向吸入的结构形式,应用损失极值法、相似换算法、优秀水力模型与水力设计软件相结合的方法,设计出6种首级叶轮,
应用F LUE NT 软件对其进行内部流场模拟与性能预测,选出2种较好的模型,叶轮主要参数见表1.
表1 叶轮的主要参数
Tab .
1 M a jor param eters of i m pellers
名称
叶轮A
叶轮B
进口直径D j /mm 155158出口直径D 2/mm 280294出口宽度b 2/mm
1821出口安放角β2/(°
)3020叶片数Z
75包角φ/(°
)103149轮毂直径d h /mm
170
173
3.3 导叶的主要参数
分段式多级泵中,从叶轮出来的液体靠导叶收集并输送到下一级叶轮的进口.
导叶的水力损失在多级泵中占的比例较大,合理设计导叶十分重要.因此对导叶总的要求是:在其收集和输送液体的过程中损失最小,并使液体均匀地进入下一级叶轮.优化设计后的导叶,其主要参数见表2,其中,导叶A 与B 分别与叶轮A 与B 相匹配.
表2 导叶的主要参数
Tab .2 M a jor param eters of gu i de vanes
名称
导叶A
导叶B
基圆直径D 3/mm 288300轴面宽度b 3/mm 2325喉部面积A 3/mm
420350正导叶进口安放角α3/(°
)1115正导叶叶片入口厚度δ3/mm 4 3.4正导叶叶片数Z 1
912扩散段出口面积A 4/mm 2
837648反导叶进口直径D 5/mm 320330反导叶出口直径D 6/mm
135110反导叶进口安放角α5/(°)2818反导叶出口安放角α6/(°
)6090正导叶叶片入口厚度δ5/mm 33反导叶叶片数Z 2
10
9
4 模型试验
为了保证泵的性能要求,进行了单级模型泵试
验研究.两组单级水力模型泵的性能曲线图见图9,10.
图9 A 组模型泵性能曲线
Fig .9 Perf or mance curves of modle pu mp A
图10 B 组模型泵性能曲线Fig .10 Perf or mance curves of modle pu mp B
82 排 灌 机 械 第27卷
由图9可见,在模型泵采用砂模铸造条件下,A 组模型的效率达到了79.72%.在实型泵中,通过采用精密铸造提高过流部件的水力尺寸精度和表面质量,效率指标有望突破80%,可达到万吨级海水淡化工程对高压泵的效率要求.
5 结 论
1)针对万吨级反渗透海水淡化装置用高压泵,采用过流部件内安装一组液体自润滑轴承的方法,在大型多级泵中实现了轴向吸入式结构.
2)采用液体润滑轴承的多级泵,应充分考虑转子动力学特性,在大型多级泵中最好不采用超过6级的结构.
3)平衡鼓和平衡盘联合平衡轴向力装置,可以通过优化设计,达到减少平衡装置泄漏损失的目的.
4)对水力部件进行了优化设计,借助于CF D 技术的,通过性能预测筛选,进行了模型泵的试验研究.模型泵最优效率达到79.72%.通过进一步提高
,实型泵的效率有望突破80%.
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nese)
(责任编辑 张文涛)
92
第1期 胡敬宁等:万吨级反渗透海水淡化高压泵的优化设计
反渗透海水淡化工程设计方案
目录 1、设计基础 2、工艺流程及说明 3、控制系统说明 4、设备技术规范 5、技术服务内容 6、技术保证 7、供配电和原材料供应 8、环境处理 9、投资方式与运行管理 10、建设内容与施工期 11、投资估算 12、经济效益及社会效益评价 前言
蚂蚁岛位于舟山本岛东南部，北临沈家门和普陀山，距沈家门8海里，常住人口在4300人左右，是一个以渔业为主，有著名的虾皮加工市场的岛屿。岛上风景秀丽，民风淳朴。近几年来随着旅游业的兴起，已发展成为旅游景区。 蚂蚁岛是舟山市13个严重缺水的岛屿之一，且受地理、地形的制约，淡水资源开发难度很大。平常年全岛可供淡水13万m3，需水量为19万m3，缺水约5万m3，缺水量比较大。鉴于水源不能满足岛内生活水平的提高和各产业的发展，所以需新增水源，开拓稳定可靠的淡水资源，是缓解蚂蚁岛淡水资源缺乏的根本措施。在政府和有关技术部门于2005年5月对本地区虾峙镇的“300吨/日的反渗透海水淡化工程”进行调研的基础上，对蚂蚁岛建设总制水能力为“200吨/日的反渗透海水淡化工程”正式立项。 据本公司提供的信息，对蚂蚁岛筹建“200吨/日的反渗透海水淡化工程”进行工程投资并参与建设，现就“200吨/日的反渗透海水淡化工程”进行方案设计，提供以下设计方案，以供负责项目部门参考。 1.0 设计基础 1.1 本方案涉及的流程及设备是能满足制备生活饮用水，有如
下要求； 1.1.1 产水用途：生活饮用水。 1.1.2 系统出力：200m3/d（25℃）。 1.1.3 系统回收率：35%~40%。 1.1.4 系统配置：取水、预处理、一级反渗透（RO）除盐装置及相关辅助设备。 1.2 本方案主要依据如下： 1.2.1 海水水源：用户提供。 1.2.2 原水水质分析：水质报告。 1.2.3 设计界限：从取水点至终端水箱。 1.2.4 其它涉及的设计基础条件将在技术联络中讨论确定。 1.3 设备制造及设计参考标准： 1.3.1 JB2932-86《水处理设备制造条件》。 1.3.2 HGJ34-90《化工设备管道外防腐设计规定》。 1.4 出水水质：达到生活饮用水水质卫生规范（2001） 1.5 系统对外要求：
海水淡化技术及建设投资运行成本介绍 1.海水淡化技术发展现状 海水淡化又被称为海水脱盐，也就是从海水中获取淡水的技术和过程。从海水中取出淡水或者除去海水中的盐分，都可以达到淡化的目的。从这两条路线出发，海水淡化分为两类。采用从海水中分离出淡水的方法又可以细分为蒸馏法、冷冻法、反渗透法、水合物法和溶剂萃取法；而第二类则包括电渗析法和离子交换法。其中目前得到大规模商业应用是反渗透法和蒸馏法。 （1）反渗透海水淡化技术 对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶液的薄膜称之为理想的半透膜。当半透膜把不同浓度的溶液隔开后，在自然情况下，水流是从低浓度盐水侧往高浓度盐水侧流动；当在高浓度盐水侧加上一个适当的压力后，也会将水从高浓度侧压到低浓度侧，见图1。反渗透海水淡化就是利用该原理，用高压泵将海水增压后，借助半透膜的选择截留作用来除去水中的无机离子得到淡水。由于反渗透膜的截留粒度小于10×10-10 m，所以反渗透海水淡化同时能滤除各种细菌、病毒，获得高质量的纯水。 图1. 反渗透海水淡化技术原理 一般说来，反渗透海水淡化工艺包括四部分：预处理、反渗透、后处理及清洗系统，图2是一种反渗透海水淡化系统的典型工艺流程。
图2. 反渗透系统典型工艺流程图 预处理系统的目的是为了充分发挥反渗透淡化系统的技术优越性，保障良好的设计性能和长时间的安全运行，特别是为了保证膜的使用寿命（一般情况下，自来水和苦咸水反渗透膜的使用寿命为5年，而海水膜的使用寿命为3年）而设置。由于供给的源水不同，其水质组成与杂质成分千差万别，预处理系统也有很大的区别，在决定预处理系统时需要丰富的基础理论知识和工程实际经验。 反渗透装置的主体由反渗透膜堆和高压泵两部分组成，反渗透组件是整个系统的心脏部分，而高压泵是系统的关键部件。高压泵把进水升压至不同的压力进入膜堆，透过膜的水作为产品水，而未透过膜的作为浓盐水排放。其设计的核心在于根据不同的原水水质安排不同的回收率，以及通过流程及设备的选用使系统尽可能的节能。一般情况下自来水及苦咸水回收率可以做到45%～75%，有些系
第27卷第1期2009年1月 排 灌 机 械 D rainage and Irrigati on Machinery Vol .27No .1Jan .2009 万吨级反渗透海水淡化高压泵的优化设计 胡敬宁,肖霞平,周生贵,周广凤,潘金秋 (江苏大学流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013) 摘 要:结合反渗透海水淡化高压泵的能耗状况,合理选择了万吨级反渗透海水淡化高压泵的泵型,提出了一种轴向吸入节段式高压多级泵的新型结构型式.在已有高效水力模型的基础上,对影响效率的几个关键水力尺寸进行不同的优化组合,设计了6种叶轮模型和2种导叶模型,组合成6组水力模型.应用CF D 方法对6组水力模型进行了性能预测,挑选出2组效率高(预测)的水力模型制作成2台单级模型泵进行试验研究.2组水力模型试验表明,泵的流量、扬程满足高压泵的要求,其中最优模型的效率达到了79.72%. 关键词:反渗透海水淡化;高压多级泵;离心泵;轴向吸入;效率;模型 中图分类号:TH311 文献标志码:A 文章编号:1005-6254(2009)01-0025-05 Optimal desi gn of hi gh pressure pu mp for 10000tons reverse os mosis des ali n ati on syste m Hu J ingning,X iao X iaping,Zhou Shenggui,Z hou Guangfeng,Pan J inqiu (Technical and Research Center of Fluid Machinery Engineering,J iangsu University,Zhenjiang,J iangsu 212013,China ) Abstract:Considering the energy consump ti on of the HP 2pu mp f or S WRO ,a reas onable type of high p ressure pu mp was selected,and a ne w structure of the axial sucti on seg ment multistage pump was p r o 2posed .Based on the existing effective hydraulic models,thr ough op ti m izing several key hydraulic di m en 2si ons which affect the efficiency,six kinds of i m peller models and t w o kinds of guide vanes were de 2signed,and six gr oup s of hydraulic models were asse mbled.Perfor mance characteristics of these models were p redicted by using the CF D technol ogy .T wo gr oup s of high 2efficiency hydraulic models were selec 2ted t o p r oduce t w o single 2stage model pu mp s for test research .The tests show that the capacity and head meet the require ments of the HP 2pu mp,and the efficiency of the best model pu mp reaches t o 79.72%.Key words:S WRO;high p ressure multi 2stage pu mp;centrifugal pump;axial sucti on;efficiency;model 收稿日期:2008-05-15 基金来源:国家科技支撑项目(2006BAB03A02);江苏省高新技术项目(BG2006024) 作者简介:胡敬宁(1962—),男,安徽安庆人,研究员(hujingning@https://www.doczj.com/doc/0a15316550.html, ),主要从事流体机械及工程研究. 肖霞平(1983—),女,湖南邵阳人,硕士研究生(xiaoxiap ing2003@https://www.doczj.com/doc/0a15316550.html, ),主要从事流体机械研究. 我国是一个淡水资源严重缺乏的国家.有关专 家分析提出,淡化海水是解决我国沿海地区淡水严 重短缺的有效途径之一[1] ,海水淡化也有望成为我国新兴的朝阳产业. 反渗透技术是一项效率高、易于大规模使用的海水淡化技术,在水资源紧缺的今天,有着广阔的应用前景.高压泵是反渗透法海水淡化技术应用中的一个关键设备.在反渗透膜选定的情况下,反渗透海水淡化系统的能耗指标主要取决于高压泵、提升泵 和能量回收装置的能耗指标[2,3] . 国内外用于反渗透海水淡化工程的高压泵主要是往复式柱塞泵和多级离心泵.国内的往复式柱塞泵、多级离心泵制造技术已经十分成熟,并被成功地用于油田注水、高压锅炉给水等行业,但这些产品不能直接应用于反渗透海水淡化工程,主要存在效率 不高、机型不经济等问题[4] .
海水淡化水处理方案 1、海水淡化水处理概述 本文件提供20 m3/h反渗透海水淡化水处理系统的设计方案，我公司将提供满足技术规范和标准要求的高质量水处理及其相关服务。 两套TC-SW480海水淡化水处理设备系统采用国际最先进的反渗透技术，经过优化系统设计而成，能将海水直接淡化成热采锅炉用水。 TC-SW480海水淡化水处理设备适用于渔船、货轮、油轮、海上钻井平台、海岛、驻地及沿海缺水城市。能够有效地去除海水中的无机盐、重金属离子、有机物细菌及病菌等有害成分，将海水淡化为符合热采锅炉用水标准的优质水。该套系统预处理中的砂滤水处理系统采用组合阀，实现大流量反冲洗以及正洗全过程。该套水处理系统管路全部采用耐腐蚀材料，保证了全套水处理系统的经久耐用。主机RO系统是采用了最先进的RO系统软件和优质的膜元件，根据水处理设备的产水量结合高效独特的技术设计而成，保证了系统运行的低能耗。整套水处理系统的管理中配备了先进的流量、压力等控制仪表和泄压阀、排放管路，能够保持整个水处理管路系统运行平稳、安全，保证了系统维护安全，方便可靠。 3、海水淡化水处理基本参数 3.1、本水处理方案主要依据如下： 海水水源：用户提供。 原水水质分析：水质报告。 水处理设计界限：从原水泵至软化器出水口。
其它涉及的设计基础条件将在技术联络中讨论确定。 3.2、原水 原水水源TDS：≤35000mg/L （由于暂时无法取得该水处理工程准备使用的原海水水质情况，暂时按照世界平均海水含盐量（TDS:total dissolved solid）约35000 mg/L作为设计依据。 进水温度：5～40℃ 进水流量：50m3/h 水处理系统回收率：40% 3.3、海水淡化水处理产水 海水经淡化后的水质满足甲方所提要求： 产水流量：20m3/h 脱盐率：≥98%（视情况而定） 产水水质：矿化度≤500mg/L 工作压力：＜7.0MPa 3.4、海水淡化水处理电源 电压：380V/50Hz/三相 功率：95KW/台(单台10 m3/h海水淡化系统) 防护等级：IP55 防爆等级：ExdIIBT4 3.5、海水淡化水处理工作环境 环境温度：0～45℃ 空气湿度：20～95%
作者：Abao005 浅析反渗透在海水淡化中的应用 摘要：海水淡化自古以来就是人们梦寐以求的，现在已经变为现实，尤其是近几年来，反渗透技术由于其投资少、能耗低、成本便宜、建设周期短等优点。已多次在国际海水淡化会化招标中胜出。本文主要介绍反渗透技术的发展，介绍了膜、组器、设备以及应用工艺的创新性开拓，其中包括不对称膜、复合膜。 关键词：海水淡化，渗透，反渗透，膜分离
引言 海水的组成很复杂，已知海水中含有80 多种化学元素，主要以离子形式存在。在海水浓缩、结晶过程中，则以盐的形式析出。其中Cl -，Na +，Mg 2+等11 种含量超过1 ×10 - 6的元素是海水的主要成份，占海水总含盐量的99.58% 。此外，海水中还存在某些同位素，重要的有氢的同位素氘等。海水中也溶解有多种气体，含量最多的为二氧化碳、氮和氧。空气中的稀有气体氩、氦和氖，在海水中也有微量存在。溶解在海水中的二氧化碳，与淡水中的情况不同，淡水中的二氧化碳主要是以游离状态存在，可用煮沸或减压等方法驱除。海水中的二氧化碳除少量是游离状态外，主要是以碳酸根及碳酸氢根形式存在，需加入强酸方可逐出，用一般的方法难以驱逐。海水中还含有各种数量不等的无机和有机悬浮物，因此要从海水中提取淡水并不是一件很容易的事。 世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题。作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。反渗透法于20世纪70年代起用于海水净化，经过几十年的发展，随着反渗透膜性能提高、预处理技术进步、能量回收率的提高等，已成为投资最省、成本最低、应用范围广泛的海水淡化技术，也是目前最清洁的方法。 一、反渗透简介 反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。 反渗透时，溶剂的渗透速率即液流能量N为： N＝Kh(Δp－Δπ) 式中Kh为水力渗透系数，它随温度升高稍有增大；Δp为膜两侧的静压差；Δπ为膜两侧溶液的渗透压差。稀溶液的渗透压π为：
海水淡化系统水泵的技术参数选择 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、海水淡化设备技术参数 不同规模的反渗透海水淡化系统所用高压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。 高压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
海水淡化 工艺设计方案 姓名：董福林 所在班级：海化13-1 学号：201338042113 二○一四年十二月
目录 1.方案方法选择 2.原理介绍 3取水方式 4 海水预处理 5加药装置的选择 6反渗析主机介绍 7管道选择
8工艺流程图 9结语 方案方法选择 海水淡化技术种类很多，有蒸馏法（多级闪蒸、多效蒸馏、压汽蒸馏等）、膜法（反渗透、电渗析、膜蒸发等）、离子交换法、冷冻法等，但适用于大规模淡化海水的方法只有多级闪蒸、多效蒸溜和反渗透法 反渗透法与现有其他分离方法（如蒸发、冷冻等）相比，具有相态不变、无需加热、设备简单、效率高、占地小、操作方便、能量消耗少、适应性强等显著特点。而且采用反渗透技术不会造成环境的二次污染，排污费用较低，容易达到环保要求，制水成本可大幅度降低，易于大规模工业化生产。 原理介绍 当向浓溶液一侧施加一个大于渗透压的外压时，浓溶液中
的水就会通过半透膜流向稀溶液，使浓溶液的浓度更大，这一过程就是渗透的相反过程，称为反渗透渗。反渗透是非自发过程 取水方式的确定 在海水淡化系统中，取水方式对海水的预处理有较大的影响。如果考虑因素不全面，会严重影响反渗透的效果，给保安过滤器及反渗透膜堆增大工作负荷。 取水方式应考虑如下因素：取水位置的选择；台风对取水设施的影响；从取水处输送至预处理系统的方式方法；取水泵的选择（潜水泵或端吸泵等）；海潮对取水水位的影响；海水温度的变化；海水的腐蚀性；海水中微生物、细菌、藻类等。 考虑以上因素后，一般有如下四种取水方式：海滩井取水；表层海水取水；海床过滤取水；海滩水平暗渠取水。具体采用何种取水方式，要在综合考虑各种因素后才可确 海水预处理 微滤和纳滤技术用于海水预处理海水不仅硬度高，且水中的悬浮物、胶体物质、微生物、细菌等会使膜受到污染、侵蚀，水的温度、pH值、余氯含量、压力等参数的变化也会影响膜的性能，所以给水预处理对反渗透安全运行是至关重要的。传统的常规海水预处理包括：灭菌沉降、过滤、软化、脱气等，需要多
反渗透海水淡化技术的发展 海水淡化是从海水中获取淡水的技术和过程。早在50年代，为解决“水的危机”，美国从52年起专设盐水局，74年后转为资源技术局，不断推进水资源和脱盐的技术进步，其中反渗透法海水淡化（SWRO）就是1953年据膜和海水界面有一纯水层而提出的。 l、前言 水是生命的源泉，是社会和经济发展的命脉，是人类宝贵的不可替代的自然资源。当前缺水已成为世界性问题，成为制约社会进步和经济发展的瓶颈，解决水资源的供需矛盾，对我国的可持续发展是非常迫切的和重要的。我国沿海地区仅占全国土地面积的15%，人口的40%，但创造着60%以上的社会总产值，和全国一样，沿海，特别是北方地区以及岛屿的供水严重不足，形势严峻。沿海地区有丰富的海水资源，用海水淡化技术向大海要淡水，满足沿海城镇和岛屿对淡水的需求或紧缺需求，是自古以来人们所梦寐以求的，现在已变为现实。反渗透海水淡化不仅技术上完全可行，而且在许分情况下是经济的。 2、反渗透的发展概况 海水淡化是从海水中获取淡水的技术和过程。早在50年代，为解决“水的危机”，美国从52年起专设盐水局，74年后转为资源技术局，
不断推进水资源和脱盐的技术进步，其中反渗透法海水淡化（SWRO）就是1953年据膜和海水界面有一纯水层而提出的；73年日本通产省下设造水促进中心，专门研究的脱盐技术，欧洲则在尤里卡等计划下推动海水淡化的发展，它们也都以膜法为重点。经过近50年的研究、开发和产业化，SWRO自70年代进入海水淡化市场之后，发展十分迅速。RO用膜和组件已相当成熟，组件脱盐率可高达99.5%以上，有约20年的经验积累，SWRO工艺过程也逐渐成熟，近年来，功交换器和压力交换器的开发成功使能量效率都高达90%以上，从而使SWRO的本体能耗在3kWh/m3淡水以下，成为从海水制取引用水最廉价的方法，进一步增强了SWRO的竞争力。 近几年来，在国际海水淡化中，SWRO以投资最低，能耗最省，成本最低，建造周期短等优势而屡屡中标。SWRO所以能如此成功，与其在膜、组器、设备和工艺等方面的创新性开拓是分不开的。下面是着几方面的简要的发展概况： 3、反渗透的一些重大的创新进展 3.1反渗透膜的进步 在反渗透膜发展的历史中，不对称膜和复合股的研发是创新的两个范例。
反渗透法淡化海水厂 专业: 班级: 姓名: 指导老师: 《化工原理》课程设计 任务书 设计一个日产500吨级的海水淡化工厂。画出工艺流程、设备配置图。要求：（1）采用反渗透法。 （2）进水管道，处理间，输出管道，设备室，尾水管道等。 （3）海水采样，外部供电。 （4）计算成本。 一、题目及专题
1、题目：反渗透法淡化海水厂课程设计 2、专题：半透膜加压进行海水淡化 二、设计依据、条件 1. 半透膜的性能是只让淡水通过，不让盐分通过。如果不施加压力，用这种膜隔开咸水和淡水，淡水就自动地住咸水那边渗透。我们通过高压泵，对海水施加压力，海水中的淡水就透过膜到淡水那边去了，因此叫做反渗透，或逆渗透。 2、生产能力：自定 3、设备形式：海水淡化泵 4、以及工化工生产的其他网上资料 5、指导老师，三名同学，电脑，绘图工具 三、设计项目、要求 1、选择（或设计）生产规模，进行成本计算。 2、要求：说明书一份，工艺流程图一张，设备结构或工作原理示意图1—2张 学校： 学院： 班级： 组长： 组员： 日期： 指导老师：
目录 1.前言 -------------------------------------------------------- --------------------1 2.设备选取及研究 ----------------------------------------------------------- ---3 2.1降低海水淡化费用的预处理方法 --------------------------------3
2.2海水反渗透系统的能量回收装置及其功效 ---------------------5 2.3高压泵选型的优化---------------------------------------------------7 2.4海水淡化反渗透复合膜元件的制备 -----------------------------10 3.反渗透设备及参数，流程图 ------------------------------------------------12 1.反渗透设备 ---------------------------------------------------------------12 2．产品参数 ------------------------------------------------------------------13 3．设备功能 ------------------------------------------------------------------14 4.工艺流程图 ---------------------------------------------------------------15 5.应用领域 -----------------------------------------------------------
泰钢集团发展海水淡化项目的意见与建议 海水淡化开发小组 编制日期：二〇一二年四月
前言 海洋是人类世界最大的水库，国际经验表明，在解决水资源的众多措施之中，海水（苦咸水）淡化是实现资源和环境双赢的有效途径。近年来随着淡化技术的不断创新与发展，包括淡化水厂、淡化设备制造、浓盐水综合利用、高性能机械设备研发与制造、高分子材料、腐蚀与防护材料等在内的海水淡化产业正在成为极具发展潜力的新兴产业。 我国已将发展海水淡化产业作为实现水资源可持续利用的重要手段列入《中国21世纪议程》、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要》、《全国海洋经济发展规划》、《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》和》、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年计划纲要》从战略高度推动海水淡化产业的发展。 国内海水淡化研究起步较晚，发展水平较低，海水利用率不足，海水淡化用水占国民工业、生活用水的比例还比较低，与国外先进水平相比还有很大潜力可挖。主要是关键设备还没有自主知识产权和产业化生产能力，在海水淡化工程建设中，这些设备主要依赖进口。因此近年来在国内海水淡化市场和国家政策的不断刺激下，国内许多企事业单位纷纷涉足海水淡化领域，已经形成一定的海水淡化应用规模、研发能力及设备生产能力。国内海水淡化领域经过了十一五的孕育期后，已经迎来了高速发展时期。 为抓住海水淡化产业发展的机遇，充分发挥泰山钢铁集团的基础条件优势，促进泰山钢铁集团产业优化升级，拓宽泰山钢铁集团的产业链，推动海水淡化产业的发展，泰山钢铁集团海水淡化开发小组经过认真调研，充分掌握了国内外海水淡化发展现状，并提出了发展泰山钢铁集团海水淡化产业的总体思路： 一、海水淡化作为国内重要的战略性新兴产业，发展潜力巨大，市场需 求将快速增长，同时作为战略性产业，国家及国内外企业对海水淡 化的重视程度将不断提高，国家政策扶持及市场竞争将越来越强。 二、泰山钢铁集团发展海水淡化产业，应以海水淡化装备加工制造为方 向，充分发挥泰钢不锈钢原材料的基础优势，通过技术引进吸收打 破海水淡化技术障碍，对不锈钢装备制造加工设备进行升级改造， 完善公司集团在海水淡化装备制造的加工能力
2000吨/日反渗透海水淡化工程 项 目 建 议 书 杭州水处理技术研究开发中心
目录
第一节概述1.1项目背景 1.2水资源现状 1.3建设海水淡化项目的必要性和意义
第二节工艺技术初步方案 2000m3 /d反渗透海水淡化工程分为四部分，即海水取水、海水一级预处理、海水二级预处理、反渗透海水淡化及产品水后处理供水。整体工程的技术路线如下： 海水冷却水池—→海水取水—→水力澄清池—→重力无阀滤池—→中间海水池—→海水增压泵—→多介质过滤器—→保安过滤—→高压泵+能量回收装置+压力提升泵—→反渗透海水淡化装置—→产品水后处理—→产品水池—→供水泵—→自来水管网。 2.1海水取水 取水量为240 m3/h，取得的海水通过管道送到位于工程现场的水力循环澄清池。 2.2海水一级预处理 海水一级预处理部分由水力循环澄清池、重力式无阀滤池及液氯、混凝剂和助凝剂自动投加设备及中间海水池组成，设计处理量为240m3/h。 由于海水水源为表层海水，海水中存在大量微生物、藻类和细菌，细菌、藻类繁殖和微生物的生长会直接影响反渗透海水淡化系统及工艺管道件的正常运行。因此，本设计采用投加液氯杀菌灭藻方案。投加量为2-3mg/l，投加点设在水力澄清池前的海水输水管上。 由于海域周期性涨潮、退潮的影响，海水中夹带大量的泥沙，浊度高，设计中采用两级预处理方案，海水一级预处理由水力澄清池、重力无阀滤池组成。目前国内外海水淡化工程多采用铁盐作为海水预处理系统中的混凝剂。由于海水比重较大、铁盐生成的矾花比重大在海水中易于沉降，本设计选用三氯化铁作为混凝剂，预计投加量视海水浊度变化在40-80mg/l之间：骨胶为助凝剂，投加量为2-3mg/l。经海水一级预处理，要求海水浊度降到3-5度以下，进入中间海水池。中间海水池系过渡性水池，要求有30分钟的储水量，初步确定中
1 前言 1.1 概况 我国淡水资源极为匮乏，全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中100多个城市严重缺水。淡水资源短缺乃至水危机是我国经济社会可持续发展过程中的最大制约之一。电厂在生产电能的同时，可利用其廉价的热和电，进行海水淡化，不仅可满足其工业用水的需要，而且还可为周边地区提供淡水水源。在推动和利用海水淡化技术方面，电厂有着其得天独厚的有利条件。因此滨海电厂配套建设海水淡化装置已成发展趋势。 1.2 水源及水质特点 某电厂取水具有海域辽阔、水量充沛、海水较清、悬浮物及有害微生物少等特点，可大大节省海水取水成本及原料海水预处理成本。 海水水质分析报告如下： 分析报告
1.3 海水淡化规模
根据建厂地区的缺水状况，电厂可针对性地提出水电联产的方案，目前可解决电厂的淡水用水，以后可根据需要适时配套建设大规模的海水淡化厂，为地方经济发展提供淡水资源保障。本项目结合2×1000MW发电机组的建设规模，暂按配套建设2×104m3/d规模的海水淡化装置设计；并对总规模为40×104m3/d海水淡化厂作出展望。 本专题报告按本期工程厂内自用的2×104m3/d规模和规划容量的40×104m3/d的海水淡化站分别进行比较论述。 2 海水淡化技术概述 海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有蒸馏法（俗称热法）和反渗透法（俗称膜法）。蒸馏法主要有多级闪蒸(MSF)、低温多效蒸馏(LT－MED)技术。 2.1 蒸馏法淡化技术 2.1.1 多级闪蒸(MSF) MSF是蒸馏法海水淡化最常用的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸(MSF)海水淡化装置，是我国第一套大型的海水淡化装置。 MSF的典型流程示意图见图2-1。 图2-1 盐水再循环式多级闪蒸（MSF）原理流程 多级闪蒸过程原理如下；将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于该
目录 一、概述错误!未定义书签。 二、编制依据错误!未定义书签。 三、项目组织结构错误!未定义书签。 四施工进度计划错误!未定义书签。 五项目人员及设备计划错误!未定义书签。 六、出厂检验错误!未定义书签。 七现场安装错误!未定义书签。
八、调试和运转错误!未定义书签。 九、质量控制程序错误!未定义书签。 十、HSE风险评价及安全环保措施错误!未定义书签。 一、概述 新装120吨/天海水淡化设备。安装于海洋石油298号船上机舱内。 主要工作包括： 1、设备出厂检验； 2、现场安装； a、设备安装：预处理设备、海水淡化反渗透、二级反渗透设备、加药 设备、电气控制设备等，采用分体模块设计制作，现场组装完成的形 式。 b、管路、电气系统的连接：各功能模块之间工艺管路连接和电气连接； 与原有进水管路和产品水管路连接，浓水排放管路连接；与主动力电 源连接。 c、安装完工检验：系统试压等 3、操作维护保养培训及完工验收 二、执行标准 《钢质海船入级与建造规范》 国际海上人命安全条约SOLAS 1997.4 中国船级社的有关船舶标准（2007） GB50268-97 《给水排水管道工程施工及验收规范》 GB 50054—95《低压配电设计规范》 JB2932-1999 《水处理设备制造技术条件》 GB1047 《管子和管路附件的公称直径》 JB/T74-94 《管路法兰技术条件》 GB/T 17219 生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准 中国船级社“材料与焊接规范”2006 IEC-国际电气委员会 ASTM美国材料协会 ASME美国工程师协会 三、编制依据 1.合同
1刖占1.1概况 我国淡水资源极为匮乏，全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中100多个城市严重缺水。淡水资源短缺乃至水危机是我国经济社会可持续发展过程中的最大制约之一。电厂在生产电能的同时，可利用其廉价的热和电，进行海水淡化，不仅可满足其工业用水的需要，而且还可为周边地区提供淡水水源。在推动和利用海水淡化技术方面，电厂有着其得天独厚的有利条件。因此滨海电厂配套建设海水淡化装置已成发展趋势。 1.2水源及水质特点 某电厂取水具有海域辽阔、水量充沛、海水较清、悬浮物及有害微生物少等特点，可大大节省海水取水成本及原料海水预处理成本。 海水水质分析报告如下： 分析报告
1.3海水淡化规模
根据建厂地区的缺水状况，电厂可针对性地提出水电联产的方案，目前可解决电厂的淡水用水，以后可根据需要适时配套建设大规模的海水淡化厂，为地方经济发展提供淡水资源保障。本项目结合 2x1000MW发电机组的建设规模，暂按配套建设2x104m3/d规模的海水淡化装置设计；并对总规模为40x1。伽％海水淡化厂作出展望。 本专题报告按本期工程厂内自用的 2 x104m3/d规模和规划容量的40x 104m3/d的海水淡化站分别进行比较论述。 2海水淡化技术概述 海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有蒸镭法（俗称热法）和反渗透法（俗 称膜法）。蒸镭法主要有多级闪蒸（MSF）、低温多效蒸镭（LT-MED）技术。 2.1蒸镭法淡化技术 2.1.1多级闪蒸（MSF） MSF是蒸馆法海水淡化最常用的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸（MSF）海水淡化装置，是我国第一套大型的海水淡化装置。 MSF的典型流程示意图见图2-1 。 图2-1盐水再循环式多级闪蒸（MSF）原理流程 多级闪蒸过程原理如下；将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于该闪蒸室中的压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下，故热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分气化，从而使热盐水自身的温度降低，所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。 MSF装置具有设备单机容量大、使用寿命长、出水品质好、造水比高、热
PX-260能量回收装置 一、PX能量回收装置介绍 海水淡化反渗透系统中能量回收装置选用EnergyRecovery,Inc.（ERI）公司生产的PX-260型能量回收装置 1、设计原理 每台PX装置都要经过效率、噪声级别、工作压力和流量的测试。每台装置的测试记录都予以保存，并可根据其序列号查询。PX产品采用装配合适的聚苯乙烯泡沫包装以保护装置在运输时免受损伤。PX产品已用稀释的除菌剂溶液进行了清洗，以防止在装箱和存放期间的细菌孽生。PX产品在存放或工作的环境温度不得低于33℉[1℃]，且不得高于120℉[49℃]。 PX能量回收装置将高压浓盐水水流的压力传递给低压新鲜海水水流，这两股水流在转子的内通道中直接接触，从而完成压力交换。转子装在一个间隙尺寸精确的陶瓷套中，该陶瓷套位于两个陶瓷端盖之间。当高压水注入时，可形成一个几乎无摩擦的水力轴承。在水力轴承里旋转的转子是PX装置中唯一的运动部件。 在任意时刻，转子内通道的一半处于高压水流中，而另一半则处于低压水流中。转子转动时，通道会通过一个将高压和低压隔离的密封区。这些含有高压水的通道与相邻的含有低压水的通道被转子通道间的隔断和
陶瓷端盖形成的密封区隔离。 PX能量回收装置的陶瓷部件示意图如下图所示。由海水供水泵供应的海水流进低压区左侧的通道，该水流将浓盐水从通道的右侧排出。在转子转过密封区后，高压盐水从右侧流入通道，给海水增加压力，受压后的海水然后再流入循环泵。转子每旋转一圈，这个压力交换过程就在每个通道内重复，从而不断有水流注入和排出。转子公称转速为l,200rpm，即转子每秒钟转20转。 2、SWRO系统中的能量回收装置 PX能量回收装置从根本上改变了SWRO系统的工艺流程。图4.2显示PX 能量回收装置在SWRO系统中的典型流程。来自SWRO系统的浓盐水[G]通过PX装置，其压力直接传递给进入的新鲜海水，效率高达98%。与浓盐水的压力和流量接近的加压海水流[D] 进入循环泵。循环泵采用变频控制，通过改变电机的频率来调整高压循环管路[E-G-D]的流量。被循环泵完全加压的海水与高压泵出水混合，进入反渗透膜。
特种高端离心泵设计理论与关键技术研究及工程应用一、项目简介 本项目属于流体机械（泵）技术领域。 离心泵是海水淡化、石油化工流程的核心流体输送装备，其耗电量约占全国总发电量的20％。目前我国常规离心泵产品已实现产业化，然而在高温（850℃）、低温（-196℃）、高压等极端工况使用的特种离心泵产品在设计方法、可靠性等方面与国外相比仍存在较大差距，涉及海水淡化高压泵、高温光热发电熔盐泵、LNG深冷潜液泵等高端离心泵产品仍属于“卡脖子技术”。项目组在“十一五”、“十二五”国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助下，长期坚持自主科技创新，产学研用多方协作，服务国家海水淡化、绿色能源发展等国家战略工程和国民经济建设，从离心泵高低温介质内流数值方法的基础研究出发，攻克极端工况水力设计、转子系统可靠性等关键技术难题，自主创建了水力优化设计和强度校核软件平台，实现了特种高端离心泵的国产化和工程应用。 主要科技创新如下：①提出了考虑热效应的空化模型，突破了热敏低温流体汽化潜热引起的饱和蒸汽压变化及湍动能引起的空化预测难题，为低温热敏介质离心泵设计提供了理论基础；建立了离心泵目标函数与设计变量之间的径向基神经网络模型，形成了特种离心泵多学科优化平台，大幅提高了离心泵的水力性能和诱导轮空化性能。②发明了叶轮自身平衡轴向力的多级离心泵结构，创新研制了中间接管和出液管分离的双管结构、新型重载轴承结构和润滑冷却系统，解决了多级叶轮水力自动平衡、泵体和接管受热膨胀不均开裂、流体激振诱导转子系统偏心不稳定运行等一系列难题。③提出了水力部件高、低温工况配合间隙的准确计算方法，研究了各零部件之间最佳配合方式，解决了导流壳和叶轮、轴和轴承受热膨胀、冷收缩不均引起的抱死故障，大幅提高了高温熔盐泵和低温潜液泵的运行可靠性及使用寿命。④研制了多种结构形式的高温熔盐泵，自主掌握了400～850℃范围高温机组关键技术，应用于中科院第四代核能MSR熔盐堆实验项目、青海德令哈50MW太阳能光热发电示范项目；研制了国内首套国产化400℃高温纯镍熔融碱泵、750℃海绵钛高温熔渣泵，在新疆天业、山东滨化、攀钢钛业等单位成功应用。研制了SLP、DWQY等系列低温潜液泵产品，解决了LNG潜液泵机组系列化和大型化关键技术难题，替代了进口产品；研制了系列高效海水淡化高压泵产品，成功应用于浙江舟山、大唐黄岛海水淡化工程示范工程，经鉴定，高压泵效率指标超过国外同类产品。 本项目授权国家发明专利22件，登记软件著作权4项，发表学术论文60篇，制订行业标准4部。通过建立极端工况特种离心泵的基础理论方法，突破极
吨日反渗透海水淡化工程项目建议
2000吨/日反渗透海水淡化工程 项 目 建 议 书 杭州水处理技术研究开发中心
目录 第一节概述 (2) 1.1项目背景 (2) 1.2水资源现状 (2) 1.3建设海水淡化项目的必要性和意义 (2) 第二节工艺技术初步方案 (3) 2.1海水取水 (3) 2.2海水一级预处理 (3) 2.3海水二级预处理 (4) 2.4反渗透海水淡化系统 (4) 2.5产品水后处理及供水 (5) 第三节原材料供应及外部配套情况 (7) 第四节工程设备投资估算 (8) 4.1设备投资概算 (8) 4.2土建及配套设施投资概算 (10) 第五节占地面积 (11) 第六节运行费用估算 (12) 6.1、运行费用估算 (12) 第七节项目实施初步计划 (13)
第一节概述1.1项目背景 1.2水资源现状 1.3建设海水淡化项目的必要性和意义
第二节工艺技术初步方案 2000m3 /d反渗透海水淡化工程分为四部分，即海水取水、海水一级预处理、海水二级预处理、反渗透海水淡化及产品水后处理供水。整体工程的技术路线如下： 海水冷却水池—→海水取水—→水力澄清池—→重力无阀滤池—→中间海水池—→海水增压泵—→多介质过滤器—→保安过滤—→高压泵+能量回收装置+压力提升泵—→反渗透海水淡化装置—→产品水后处理—→产品水池—→供水泵—→自来水管网。 2.1海水取水 取水量为240 m3/h，取得的海水通过管道送到位于工程现场的水力循环澄清池。 2.2海水一级预处理 海水一级预处理部分由水力循环澄清池、重力式无阀滤池及液氯、混凝剂和助凝剂自动投加设备及中间海水池组成，设计处理量为240m3/h。 由于海水水源为表层海水，海水中存在大量微生物、藻类和细菌，细菌、藻类繁殖和微生物的生长会直接影响反渗透海水淡化系统及工艺管道件的正常运行。因此，本设计采用投加液氯杀菌灭藻方案。投加量为2-3mg/l，投加点设在水力澄清池前的海水输水管上。 由于海域周期性涨潮、退潮的影响，海水中夹带大量的泥沙，浊度高，设计中采用两级预处理方案，海水一级预处理由水力澄清池、重力无阀滤池组成。目前国内外海水淡化工程多采用铁盐作为海水预处理系统中的混凝剂。由于海水比重较大、铁盐生成的矾花比重大在海水中易于沉降，本设计选用三氯化铁作为混凝剂，预计投加量视海水浊度变化在40-80mg/l之间：骨胶为助凝剂，投加量为2-3mg/l。经海水一级预处理，要求海水浊度降到3-5度以下，进入中间海水池。中间海水池系过渡性水池，要求有30分钟的储水
目录 摘要 (2) Abstract (2) 关键词 (2) 一、海水淡化的背景 (2) 九海水淡化的原因 (2) 2.............................................................................................................................. 海水的成分 (3) 二、海水淡化的技术： (3) 1?海水的预处理 (3) 2.反渗透 (4) 3.电渗析 (4) 4.蒸馆法 (4) 5.海水淡化的建设周期 (4) 三、离子交换海水的淡化技术： (5) [.淡化原理 (5) 2.离子交换剂直接淡化海水 (5) 3.离子交换剂用于淡化海水的预处理 (5) 3.离子交换剂用于淡化海水的后处理 (6) 4.离子交换技术淡化海水的特点 (6) 5.离子交换技术淡化海水的发展前景 (6) 四、结语 (7) 五、参考文献： (7)
摘要 随着我国经济的快速发展，用水量急剧增加，沿海地区由于经济发达人口众多，对水资源的需求量更大，水资源严重匮乏，海水淡化将成为沿海城市解决水危机的重要途径。离子交换法淡化海水具有处理彻底、成本低、可再生等优势, 已在海水淡化预处理、后处理、浓海水提取化学元素等方面得到广泛的应用，具有广阔的前景。 Abstract With the rapid development of economy in our country, water consumption has increased chamatically, due to the economic developed coastal areas with a large population, the greater demand for water resources, water resources are scarce, desalination will become the important way to solve the problem of water crisis in coastal cities.Method of ion exchange desalinatioii has complete processing, low cost and renewable advantages, has been in seawater desalination pretreatment, aft erti eatm ent, strong water extraction widely used in the chemical elements and so OIL has a broad prospect? 关键词 海水淡化；离子交换技术应用；离子交换技术海水淡化前景 一、海水淡化的背景 1?海水淡化的原因 水资源是基础性然资源和战略性经济资源，是经济社会发展的命脉，淡水资源短缺己成为制约我国经济和社会可持续发展的重要因素Z—。海水利用己成为世界许多临海国家新水源开发的战略决策,也是缓解我国水资源短缺、促进经济可持续发展的重要途径。 为解决淡水资源的供需矛盾，人们的目光早已转向相当于全球淡水37.6倍储量的海水。于是，海水和微咸水淡化被视为开发新水源、解决淡水资源危机的基本途径。rti 于物理方法耗能多、造价高，只适合于经济发达国家，适用性有限。为此，有人研究开发了用离子交换法进行海水淡化的新技术，并取得了成功。表1为淡化综合水价与沿海自來水价的比较： 表1: 从上表可以看出，到了2010年，海水淡化的水价，比居民自来水价比居民自来水价