工業(yè)泵網(wǎng) 摘要：當(dāng)前在用的海水淡化方法有蒸餾法、反滲透法、海水凍結(jié)法、電滲析法等。近年來，隨著反滲透膜的較快發(fā)展，反滲透法逐步成為應(yīng)用最廣泛的方法。高壓泵和能量回收裝置是反滲透法海水淡化最為重要的兩種水力機(jī)械設(shè)備，本文針對其最新的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了簡要介紹。
關(guān)鍵詞：反滲透法海水淡化 高壓泵 能量回收裝置
一、前言
海水由約96.5%的水和約3.5%的鹽分組成，通過將海水中的鹽分去除，即能實現(xiàn)海水淡化。
當(dāng)前在用的海水淡化方法有蒸餾法、反滲透法、海水凍結(jié)法、電滲析法等。近年來，隨著反滲透膜的較快發(fā)展，反滲透法以其節(jié)能、設(shè)備簡單、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)迅速占領(lǐng)市場，逐步取代蒸餾法成為應(yīng)用最廣泛的方法。
反滲透法海水淡化的一般流程如圖1所示。海水經(jīng)取水、溶解過濾及預(yù)處理后，由海水供給泵和高壓泵輸送至反滲透膜組，通過反滲透作用獲得淡水。與之同時，加壓海水被濃縮且仍具有相當(dāng)?shù)哪芰浚摬糠帜芰客ㄟ^能量回收裝置加以回收利用。
反滲透法海水淡化用水力機(jī)械設(shè)備大體分類如下：
（1）海水取水泵：取水，將海水經(jīng)溶解過濾器輸送至預(yù)處理池。
（2）海水供給泵：將預(yù)處理后的海水經(jīng)保安過濾器輸送給高壓泵。
（3）高壓泵：向反滲透膜組提供高壓海水，以生產(chǎn)淡水。
（4）能量回收裝置：回收來自反滲透膜的高壓濃縮海水的能量，以降低系統(tǒng)的總運(yùn)行能耗。
其中，高壓泵和能量回收裝置是最為重要的設(shè)備，本文將針對其最新的技術(shù)應(yīng)用加以簡要介紹。
二、高壓泵
1、主要參數(shù)
反滲透膜的進(jìn)口壓力約為6～7MPa（因膜的種類而異），透過淡水流量約為供給海水流量的40%。因此，高壓泵的出口壓力多為7MPa左右，總流量約為單個反滲透膜組透過淡水流量的2.5倍左右（高壓泵臺數(shù)根據(jù)需要選定）。
2、過流部件材料
由于輸送介質(zhì)為海水，高壓泵過流部件的材料選定較為重要。
殼體和葉輪通常選用奧氏體不銹鋼（如SCS14）、超級奧氏體不銹鋼（如AL-6XN）等耐腐蝕材料；由于奧氏體不銹鋼零件之間易發(fā)生咬合，為確保間隙配合部位的可靠性，密封環(huán)推薦選用聚醚醚酮（PEEK）等耐腐蝕性、自潤滑性俱佳的材料。
需要指出的是，材料的耐腐蝕性因不同海域的海水特性（溫度、鹽度、壓力等）而異。因此，有必要依據(jù)樣品實驗、實際業(yè)績等慎重選定過流部件的材料。
3、結(jié)構(gòu)形式
高壓泵為臥式多級離心泵，既可采用節(jié)段式結(jié)構(gòu)，亦可采用水平中開式結(jié)構(gòu)。近年來，圖2所示的水平中開式泵的應(yīng)用日趨廣泛，逐步成為反滲透法海水淡化用高壓泵的標(biāo)準(zhǔn)形式。
該種形式泵的特點(diǎn)是：
（1）殼體為水平中開，各級渦殼、級間流道等一體鑄造成形，剛性好。由于殼體為中開，轉(zhuǎn)子部件可以作為一個整體進(jìn)行拆裝，安裝調(diào)整、保養(yǎng)維護(hù)均較方便。
（2）壓出室為雙渦殼式，泵的徑向力可自動平衡；首級葉輪為雙吸結(jié)構(gòu)，其余葉輪背靠背對稱布置，軸向力可左右抵消，泵運(yùn)行可靠性較高。
三、能量回收裝置
1、常用類型
來自反滲透膜的高壓濃縮海水的壓力約為5 MPa，流量約為供給海水流量的60%，通過設(shè)置適當(dāng)?shù)哪芰炕厥昭b置，可實現(xiàn)高壓濃縮海水能量的回收。常用的能量回收裝置類型有：
（1）佩爾頓水輪機(jī)（水斗式?jīng)_擊式水輪機(jī)）
將液體能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，是水輪機(jī)的典型功能。為適應(yīng)高水頭場合，常采用佩爾頓水輪機(jī)作為能量回收裝置。
（2）反轉(zhuǎn)泵
工作原理與水輪機(jī)相似，當(dāng)高壓濃縮海水自泵吐出側(cè)逆流向吸入側(cè)，泵即會發(fā)生反轉(zhuǎn)，液體能量由此轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。由于適應(yīng)高水頭場合且方便選型和制造，反轉(zhuǎn)臥式多級泵（節(jié)段式或水平中開式）的應(yīng)用較為廣泛。
在反轉(zhuǎn)泵設(shè)計、裝配時，需對與旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)的零部件進(jìn)行確認(rèn)，確保葉輪葉片方向、泵軸螺紋旋向、間隙配合部位螺旋密封方向等準(zhǔn)確無誤。
2、能量回收方式
能量回收裝置（佩爾頓水輪機(jī)或反轉(zhuǎn)泵）通過離合器與用來驅(qū)動高壓泵的電機(jī)直聯(lián)（如圖3、圖4所示，左側(cè)為高壓泵，右側(cè)為能量回收裝置，中間為電機(jī)），在高壓濃縮海水驅(qū)動下開始運(yùn)行；待轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速一致后，離合器由分離狀態(tài)轉(zhuǎn)為接合狀態(tài)，能量回收裝置開始與電機(jī)共同驅(qū)動高壓泵（使電機(jī)輸出功率降低），從而實現(xiàn)回收能量、降低能耗的目的。
接下