东莞南方水泵丨分析海水淡化用泵及材料发展

海水淡化这一想法非常古老，在古埃及、古印度、希伯来（犹太)、古希腊的文献中都已有记载，当然用的都是最简单直观的蒸馏法。在1790年，美国出现了第一台船用海水淡化装置，其目的是为了避免海上航行时的缺水死亡，而不是为汽船提供锅炉用淡水，采用的是简单的蒸馏法。到二次大战时，所有主力船舶都已配备海水淡化装置，这时已不是为供饮用而是为蒸汽锅炉提供新鲜淡水，借以腾出淡水库容供多装货物。

到今天，全世界投入运营的海水淡化装置已经超过15000台，东莞南方水泵总结它们采用的工艺方法分为5种主要类型：

(1)反向渗透法（以下简称“反渗透法”）

(2)多级闪蒸法

(3)电-渗析法

(4)多效应蒸馏法

(5)汽化（蒸汽）压缩法

在这5种制淡水法中，“反向渗透法”和“多级闪蒸法”最为主流，占世界海水淡化总装机容量的86%。下面只简述这2种海水淡化法。

1、反渗透法(RO法）

在自然界中存在某些种类“半可渗透的薄膜”，例如动物的细胞壁，可以让水通过它们，使得在薄膜一侧的较高浓度溶液与薄膜另一侧经过稀释的较低浓度溶液之间达到一种平衡状态。科学家于是设想只要利用适当的压力和适当的“人造薄膜”，就能够把“渗透”这一自然现象实施“反向”。为了产生这一“反向渗透”，必须向浓度较高的溶液（海水）这一侧施加一个高出“渗透压力”的压力。这一压力迫使水渗透过“薄膜”，而把盐分留下。可以把这一过裎比作是一种毛细渗透过滤。所需施加的压力大小取决于海水中盐分的浓度，对于世界各地大多数海水而言（各地海水浓淡不一，如中东海湾地区海水含盐分比别处要髙出一倍，因该处海床浅和海水温度髙），这一压力约在70bar(kg/cm2)左右。

上世纪60年代美国和日本研发出了这种“仿动物细胞壁”的人造薄膜，淡化装置开发商随之开始用它建造反渗透海水淡化装置。欧洲第一座反渗透淡化装置于1964年在一海岛上建成，这使西班牙成为继沙特、阿联酋、科威特之后世界上第4个最大的海水淡化用户。

反渗透海水淡化装置中要使用许多种不同型式的泵，为了达到所需要的流量和压力，主海水给水泵通常采用水平（轴向）中开型式的蜗壳式多级离心泵。这种泵能达到500m3/h的流量和近70bar的压力，维修时吊起上泵盖即可移出整个转子，泵内情况一目了然，而且无需拆卸进出口管路和挪动电动机，检修完毕后合上泵盖，无需与电动机重新对中即可起动，是特别方便的。蜗壳式泵的效率比导叶式多级泵稍低，但它的高效区比较宽广；主要优点是使用方便。

据《水泵技术》2010年Nol期作者赵才甫介绍，此种高压泵是反渗透海水淡化工艺的关键设备，首要考虑因素是栗的可靠性和效率，因为在反渗透淡化法中，电费占造水成本的1/2~2/3，而高压泵是主要耗能设备，其耗电约占整个电费的35%。

2、多级闪蒸法(MSF法）

此法于1957年由英国发明并取得专利，在60年代获得广泛推广。

与反向渗透法不同，多级闪蒸法依靠将海水在多个“级”内实施加热和冷凝，即通过将海水蒸馏取得淡水。

首先将海水在高压下加热到112℃，然后把经过加热器加热的海水被送入（第一个闪蒸室）一个压力低于海水在该温度下的饱和蒸汽压力的室(级）中，海水处在这一真空压力条件下就迅速沸腾立即突然汽化蒸发（即“闪蒸”）。由闪蒸产生的蒸汽被送入下一“级”。

在经过一个“除雾器”后，一部分蒸汽就在经过这第2级的热交换器的冷却管中冷凝成淡水，剩余未被冷凝的蒸汽流被再次加热并送往下一个真空度（即真空压力）更低的“级”中去冷凝成水。由此剩余的蒸汽流经过逐个“级”，级中真空压力逐次降得更低，在逐级中冷凝成淡水。这样在每一“级”中汇集起来的冷凝水就是淡水产品。在每一“级”内的真空度是用一个蒸汽喷射器来起动造成的，真空度（真空压力）逐“级”降低。

多级闪蒸法（MSF法）如果规模足够大，就能够达到低成本和大规模制造淡水的目的。多级闪蒸工艺中的关键用泵是“海水循环泵”。虽然要使海水通过逐级的闪蒸室进行再循环所需的压力大大低于反渗透法（R0法）中海水给水高压泵所需的压力（70bar左右），但是此种海水循环栗的流量非常之大，常采用大型立式单级泵。由于循环海水的温度很高达80℃，在这一温度下海水的腐蚀性极强，泵必须采用昂贵的特殊优质合金(例如超低碳双相不锈钢）制造。

在淡水资源奇缺的中东和海湾地区，海水淡化多数是达到规模经济的大型装置，多级闪蒸法占据了支配地位，几乎74%的海水淡化工厂都采用这一工艺法。虽然与反渗透法（R0法）相比，此法需要耗用更多的能源来加热海水，但在海湾国家，石油炼制业发达，从邻近的炼油厂配套电站中可以引来大批废弃的余热，因而淡水生产成本很低。日本荏原公司在海湾国家的多级闪蒸淡化装置中采用最多的海水循环泵是立式单级混流泵，例如它最近为阿联酋提供了7台叶轮全封闭式、叶轮直径达1650mm、流量30000m3/h的立式循环泵，泵长度超过7m。荏原公司的VYM和VYB型立式单级混流泵流量可达43000m3/h、扬程47.5m、功率7050kW，电机直联驱动，叶轮浸没在海水中，不需另设引水装置或灌水逆止阀。