21世紀將是水的世紀。20世紀初，國際上就有“19世紀爭煤、20世紀爭石油、21世紀爭水”的說法，第47屆聯(lián)合國大會更是將每年的3月22日定為“世界水日”，號召世界各國對全球普遍存在的淡水資源緊缺問題引起高度警覺。從全球范圍來看，根據聯(lián)合國統(tǒng)計，全球淡水消耗量20世紀初以來增加了約6-7倍，比人口增長速度高2倍，全球目前有14億人缺乏安全清潔的飲用水，即平均每5人中就有1人缺水。

向海洋索取淡水，已經成為世界沿海國家的共識。在過去的30年里，海水淡化的技術為人類獲得了大量的淡水資源，根據國際淡化協(xié)會

（InternationalDesalinationAssociation）提供的最新數據,自1997年，海水淡化產能年均復合增長率為16.8%，在2007年，淡化產能的增長率為24.5%，相比2006年總共增長了670萬立方米每日（1770MGD）。全球現(xiàn)今有13869座海水淡化廠在工作，它們總共的產能是6360萬立方米每日（16800MGD）可飲用水，其中已經運行的產能為5300萬立方米每日——只相當于0.5%的全球用水量。大約一半的海水淡化廠在中東，約20%在美國，13%在歐洲，12%在亞洲。

中國被聯(lián)合國認定為世界上13個最貧水的國家之一。我國淡水資源總量名列世界第六，但人均占有量僅為世界平均值的l/4，位居世界第109位，而且水資源在時間和地區(qū)分布上很不均衡，有10個省、市、自治區(qū)的水資源已經低于起碼的生存線，那里的人均水資源擁有量不足500立方米。

目前我國有300個城市缺水，其中110個城市嚴重缺水，他們主要分布在華北、東北、西北和沿海地區(qū)，水已經成為這些地區(qū)經濟發(fā)展的瓶頸。2010年后，我國將進入嚴重缺水期。有專家估計，2030年前中國的缺水量將達到600億立方米。因此，為保證我國經濟的可持續(xù)發(fā)展，淡水資源問題的解決已迫在眉睫。

有關專家分析提出，淡化海水是解決我國沿海地區(qū)淡水嚴重短缺的有效途徑之一，海水淡化已經成為我國新興的朝陽產業(yè)。

在海水淡化技術已成熟的今天，經濟性是決定其廣泛應用的重要因素。目前，在已經開發(fā)的20幾種淡化技術中，反滲透法(SWRO)、多級閃蒸（MSF）和低溫多效（MED-TVC）達到了工業(yè)規(guī)模的生產應用。其中反滲透技術是一項效率高、易于大規(guī)模使用的技術，其最大的優(yōu)點就是節(jié)能，如表1所示，生產同等數量的淡水，反滲透的能源消耗是最低的。

反滲透法海水淡化技術應用中，高壓泵是其中一個關鍵設備。在反滲透膜選定的情況下，反滲透海水淡化系統(tǒng)的能耗指標主要取決于高壓泵，增壓泵和能量回收裝置的能耗指標。在反滲透海水淡化裝置中，電費占造水成本的1/2～2/3，設備投資占造水成本的1/4左右，高壓泵是主要耗能設備，其電耗約占系統(tǒng)運行費用的35%，是影響產品水成本的主要因素之一。

結合反滲透海水淡化工程，針對工程中所用的高壓泵的選型分析，選擇合適的泵型，對于降低系統(tǒng)的運行費用有非常重要的意義。

一、水泵的技術參數

1、反滲透海水淡化工藝流程

圖1是反滲透（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后，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、技術參數

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。

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，每列產能為10,000噸／天的系統(tǒng)。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(tǒng)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(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；模塊化設計，全部采用膜片式加長聯(lián)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(yōu)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%

必需汽蝕余量: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加上安全余量，選擇電機規(guī)格時，選擇P2應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，我們盡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(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，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(tǒng)的單位產水能耗為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)省了一筆非常可觀的成本支出。

四、結論

在海水淡化技術已成熟的今天，經濟性是決定其廣泛應用的重要因素。針對反滲透海水淡化系統(tǒng)的運行工況，尤其是對于日產10，000噸以上的海水淡化系統(tǒng)，高壓泵的合理選型對于整個系統(tǒng)的能耗起關鍵作用，選用高效率的水泵和電機會增加一小部分的初期投資，但是從長遠的運行費用的角度考慮，這部分增加的初期投資在很短的階段可以收回。因此無論是從環(huán)保還是節(jié)省運行費用考慮，選擇高效的設備都將給業(yè)主帶來最高的投資回報率。

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