膜法海水淡化系统中的高压泵应用分析

● 水平中开式多级蜗壳式高压离心泵 ● 节段式多级导叶式高压离心泵 ● 高速高压离心泵 以上三类泵都有其特殊用途 ，每种泵同时具有
其 独特 的优 势 。
内置过渡 流道的水力设计在 Ｓ Ｏ系统 中使 ＷＲ 用非常普遍。但这种结构 的流道铸造工艺较困难。 级数越多，泵体 、泵盖的形状越复杂 ，泵的外形尺 寸越大越笨重 。而且当级数较多 、扬程较高时 ，中
高压 泵 是 Ｓ Ｏ系 统 的关 键 设 备 ，提 供 膜 系 ＷＲ
统脱盐所需的压力。在海水淡化用高压泵选型时需
Ｓ Ｏ ，反渗透系统包括 ３ 主要部件 ：膜组件、 ＷＲ ） 个 高压泵、能量 回收装置。膜组件在国内早已能 自主
生产 ，能量 回收装 置也有厂 家研 制 ，而高压 泵 目前
要考虑的因素比较多 ，如 ： 运行效率 、可靠性、品 质、噪声、振动以及价格等因素，但最重要的考虑
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４・ ４
小 番 柱 采
２１ 年第１ ００ 期
膜法海水淡化系统 中的高压泵应用分析
赵 才 甫
（ 杭州南方特种泵业有限公司 ， 杭州 ；３ ｌ０ １１７）
摘要 ：本文主要分析 目前国内外反渗透海水淡化系统中所使用的高压离心泵的型式 、结构 、特点 以及应用场合 。
关键词 ： 海水 淡化 膜 法海水 脱盐 工艺
图 １ 配有压力交换式能量 回收器的 Ｓ Ｏ系统工作示意图 ＷＲ
小 番 柱 采
积泵 的缺点 主要有 以下几方面 ：一是流量 的脉动 性 ，给反渗透膜带来一个交变载荷 ，直接影响反渗 透膜元件的使用寿命 ；二是往复式容积泵制造成本
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结构特点 ：蜗壳体是水平中开的，分成上下两
图１ 是典型 的配有压 力交 换式 能量 回收器 和提
Ｆ
于高压泵、提升泵和能量回收装置，高压泵是主要 耗能设备 ，其耗电约 占系统运行费用的
ｌ， ｔ －
Ｉ 淡水
３ ５％，所 以高压泵 的运行效率 ，是影
响该 产品制水 成本 的 主要 因素之一 。 往复式 容积泵 一般用 于额定 流量 较 低 的场 合 ，随着水 泵技术 的发展 ，往 复
杂， 铸造困难 ，价格较高 ；但性能曲线上高效率区 域较宽广 。当水平 中开泵需要维修时 ，吊起上泵 体 ，整 个 转 子 装 配部 件 就 可 以从 泵 中
移 出 ，不 需 要 拆 卸 泵 的 下 体 ，所 以不
需 要拆 卸泵进 出 口管路 。
（）节段式多级导叶式 高压离心 ２
泵
节段 式多级导 叶式 高压离心泵是 种结构紧凑 、零部 件通用化程度 高 的 结 构 形 式 。 由 于 这 种 泵 的扬 程 可 按 泵 的级 数 来 增 减 ，所 以 这 种 泵 的扬 程
半 ，泵 的吸人 口、排出 口全都在下泵体上 ，而上泵 体只是一个泵盖 。轴 向力 由叶轮对称布置 自行平 衡 ，采用双蜗壳式或错开每级蜗壳隔舌位置来平衡
径向力。 多级水平 中开泵 的过渡流道结构有两种 ：一种 是采用铸造 内流道 ，结构非常复杂 （ 图 ２ 。另 见 ） 种是采用外接过渡流道 ，它的安装较麻烦 ，又影
开 面 的密封相 当困难 。
（ １ ）水平 中开式多级蜗壳式高压离心泵 这种型式的水平 中开式多级高压离心泵通常适 用于 流 量 大于 ２ ０ｍ／ ２ ３ ｈ的场合 。泵 的效 率 接 近
８％～ ５ ０ ８％，流 量最 大可 达 ４ ０ｍ／。 ５ ３ ｈ
水平中开式多级蜗壳式高压离心泵与节段式多 级高压离心泵相比，整体体积大 ，内部流道结构复
Ｇ Ｐ的 ２３％。可 是 海水 占地 球 总水 量 的 ９ ． ， Ｄ ． ６５ ％
几 乎是取 之不尽 、用之不 竭 的水源 ，因此 发展廉 价
和大规模的海水淡化技术是我 国紧迫 的重要课题 。 目前世 界上最 主流 的海水 淡化技 术是膜 法 中的
反 渗 透 法 （ｅｗ ｔｒＲ ｖｒｅＯ ｍ ｓ ｒ ｅｓ 称 Ｓａ ａ ｅｅｓ ｓ ｏｉ Ｐｏ ｓ 简 ｅ ｓ ｃ
高压泵
应用 分析
升泵的 Ｓ Ｏ系统工作示意图。Ｓ Ｏ系统给水 ＷＲ ＷＲ
１ 前
言
泵的压力一般为 ２ｂｒ ａ，而高压泵的压力一般为 ６ ０
ｂHale Waihona Puke ｒ ａ。我 国是个 水资源严 重短 缺 的 国家 ，人均 年 占有 量 仅 ２０ 。 ２０ｍ ，不 到世 界 人 均 占有 量 的 １ 。 世界 ， ４ 银行 指 出 ，中 国每年 有 约 ２０亿 ｍ 的水 因受 污染 ５ 而不 能使 用 ，有 ２ ０ ｍ 地 下水 被 超 采 ，造 成地 ４亿
２ 国外海水淡化高压泵的常用结
构 型 式
目前世界上海水反渗透处理系统中使用的高压 泵 主要有 ２种 型式 ：往复 式容 积泵 和离 心泵 。这 ２
种型式 泵 的技 术都 比较成熟 ，都 已在反 渗透海水 淡
化 系统 中成熟 应用 。
下水枯 竭 ；水 危机导 致 的经 济 损 失 已约 占中国
因素是产 品的可靠 性和效率 。因为在 Ｓ Ｏ系统 ＷＲ
中 ，电费 占造 水 成 本 的 １ ／，设 备投 资 占造水 ／ ２３ ２ 成本 的 １ ／ ４左右 。Ｓ Ｏ系 统 的能耗 指标 主要 取决 ＷＲ
全部依赖进 口。高压泵是反渗透系统的心脏 ，它的 作用是提供膜系统所需的高压 。
一
比离心泵要高得多 ；三是往复式容积泵结构复杂 、 笨重 、易损件多 、维修工作量大 ；四是噪声 比离心
泵大。下 面我们着 重分析在 Ｓ Ｏ系统中使用 的 ＷＲ 各类高压离心泵。 目前 国际上在 Ｓ Ｏ系统 中常用的离心泵分 ＷＲ
为三类 ：
响整机结构和外观 （ 见图 ３ 。 ）
高压泵
式容积泵的额定流量最大已经可以做到 １０ｍ／，压力可达 ８ ａ，效率高达 ４ ｈ ５ｂｒ
９ ０％～ ４％。 因此 往 复式容 积泵 的最 大 ９
Ａ
浓水
优势就是高效率所带来 的低运行成本。 而且 ，往复式 容积泵在膜的压力升高
时 ，流量 可 以保 持稳定 不变 。往复 式容