工業泵網  摘要：當前在用的海水淡化方法有蒸餾法、反滲透法、海水凍結法、電滲析法等。近年來，隨著反滲透膜的較快發展，反滲透法逐步成為應用最廣泛的方法。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械設備，本文針對其最新的技術應用進行了簡要介紹。
關鍵詞：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，即能實現海水淡化。
當前在用的海水淡化方法有蒸餾法、反滲透法、海水凍結法、電滲析法等。近年來，隨著反滲透膜的較快發展，反滲透法以其節能、設備簡單、易于維護等優點迅速占領市場，逐步取代蒸餾法成為應用最廣泛的方法。
反滲透法海水淡化的一般流程如圖1所示。海水經取水、溶解過濾及預處理后，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的能量，該部分能量通過能量回收裝置加以回收利用。
反滲透法海水淡化用水力機械設備大體分類如下：
（1）海水取水泵：取水，將海水經溶解過濾器輸送至預處理池。
（2）海水供給泵：將預處理后的海水經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，以降低系統的總運行能耗。
其中，高壓泵和能量回收裝置是最為重要的設備，本文將針對其最新的技術應用加以簡要介紹。

二、高壓泵
1、主要參數
反滲透膜的進口壓力約為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（高壓泵臺數根據需要選定）。
2、過流部件材料
由于輸送介質為海水，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生咬合，為確保間隙配合部位的可靠性，密封環推薦選用聚醚醚酮（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，有必要依據樣品實驗、實際業績等慎重選定過流部件的材料。
3、結構形式
高壓泵為臥式多級離心泵，既可采用節段式結構，亦可采用水平中開式結構。近年來，圖2所示的水平中開式泵的應用日趨廣泛，逐步成為反滲透法海水淡化用高壓泵的標準形式。
該種形式泵的特點是：
（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，轉子部件可以作為一個整體進行拆裝，安裝調整、保養維護均較方便。
（2）壓出室為雙渦殼式，泵的徑向力可自動平衡；首級葉輪為雙吸結構，其余葉輪背靠背對稱布置，軸向力可左右抵消，泵運行可靠性較高。

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%，通過設置適當的能量回收裝置，可實現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（水斗式沖擊式水輪機）
將液體能量轉換成旋轉機械能，是水輪機的典型功能。為適應高水頭場合，常采用佩爾頓水輪機作為能量回收裝置。
（2）反轉泵
工作原理與水輪機相似，當高壓濃縮海水自泵吐出側逆流向吸入側，泵即會發生反轉，液體能量由此轉換成旋轉機械能。由于適應高水頭場合且方便選型和制造，反轉臥式多級泵（節段式或水平中開式）的應用較為廣泛。
在反轉泵設計、裝配時，需對與旋轉方向有關的零部件進行確認，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確無誤。
2、能量回收方式
能量回收裝置（佩爾頓水輪機或反轉泵）通過離合器與用來驅動高壓泵的電機直聯（如圖3、圖4所示，左側為高壓泵，右側為能量回收裝置，中間為電機），在高壓濃縮海水驅動下開始運行；待轉速與電機轉速一致后，離合器由分離狀態轉為接合狀態，能量回收裝置開始與電機共同驅動高壓泵（使電機輸出功率降低），從而實現回收能量、降低能耗的目的。
 

接下