1、引言
反渗透是自然渗透的逆过程( 简称RO) 。自然渗透使水在渗透压的作用下从稀溶液中穿过半透膜进入浓溶液中, 当两边的溶液压差达到渗透压时, 稀溶液与浓溶液处于平衡状态, 不再发生交换。而反渗透则是在浓溶液侧施加大于半透膜渗透压的压力, 可以将浓溶液中的纯水挤出来, 即变成浓溶液中的水向纯水中渗透, 从而达到脱盐的目的。高压泵是使浓溶液侧的压力达到反渗透要求的设备。
广州发电厂有限公司化学运行共有两台高压泵, 分别供应各自对应的一套反渗透装置, 高压泵型号均为100DL75- 32×6, 额定参数为Q= 75t/h、H= 200m、效率71% , 电机功率75kW、电流140A。由于在高压泵选型考虑上的宁大勿小以及为反渗透装置在不良工况下运行而预留的扬程空间, 现两台高压泵都是通过关小泵出水阀门降低出水压力来适应系统运行的要求, 处于很不经济的运行状态。
2 、改造前反渗透高压泵状态调查分析
现反渗透装置所需的平均供水量、供水压力约为77.1t/h和0.85MPa, 高压泵出口压力平均为2.17MPa, 节流压差△P为1.32MPa。
阀门节流损失的近似计算: 按泵的进口压力为0, 节流压差△P 为1.32MPa, 平均供水流量77.1m3/h 计算, 泵效η71% ,则节流损失为:
△N=Q △P/1000= ( 77.1 ×1.32 ×106) ÷( 3600 ×1000)=28.27kW
损失换算为电机功率损失为: △W=△N/η=39.82kW。
2.17MPa 的泵出口压力中有1.32MPa 压力损失在阀门上, 即是约61% 的功率损失在阀门上了, 且泵的出口压力超过反渗透系统运行所需压力一倍, 余量较大, 属设备配置不当, 有节能的空间。
3 、方案实施
我厂高压泵在装一到六级叶轮所对应的六条P- Q性能曲线, 在六级叶轮( 现状) 情况下, 关小出口阀降压后泵的工作点为A 点。如果将泵改为四级叶轮, 保持同样的流量, 开大出口阀, 泵的工作点将变为B 点。
泵的工作点由A 点变为B 点可以减少的压降△P=2.15- 1.29=0.86MPa。换算为功率为:
△N=Q△P/1000=( 78×0.86×106) ÷( 3600×1000)=18.63kW
换算为电机功率损失为: △W=△N/η=26.24kW。
由于高压泵出口压力( 2.17MPa) 与反渗透装置所需的压力( 0.85MPa) 不匹配, 降低高压泵出口压力的同时也要考虑预留一定的扬程空间, 根据图一拆除第1 和第2 级导叶和叶轮可将高压泵出口压力降到1.29MPa, 并在原第1 和第2 级导叶和叶轮的位置加装一个导流套以减少因此造成的涡流损失, 使高压泵出口压力与反渗透装置所需的压力尽量匹配, 减少在阀门上的节流损失, 以达到节能降耗的目的。高压泵的具体改造方法见图2、图3。
4 、实施效果
高压泵经拆除两级叶轮改造后各参数如表2:
改造前后水泵各参数对比如表3:
改造后泵出口压力和流量已基本达到改造要求, 而且水泵运行电流由126.6A 下降到77.5A, 节能效果明显。
在保证供水流量的情况下, 拆下两级叶轮并开大出水阀后, 减少的电机功率损失为26.24kW, 年节电229862kWh, 以1 度电0.36 元计算, 年可节约82750 元。