在整个中东和波斯湾地区，多级闪蒸法在很大程度上是海水淡化的首选技术。采用此项技术不乏几个原因，其中的一个关键因素就是考虑到该地区丰富的余热资源及海水的强腐蚀特性。Bryan Orchard将在本文中向大家介绍日本的荏原（Ebara）公司是如何处理海水吸入的种种问题的。
图1. Ebara开发的VYB型泵（如图所示）和VYM型
立轴式混流泵可以胜任海水淡化的泵送工作。
在整个中东和波斯湾地区，多级闪蒸法是海水脱盐工业的主导技术，它被74％的海水脱盐工厂广泛采用。虽然跟反渗透法脱盐相比，多级闪蒸是耗能大户，但是由于可利用来自邻近电站和油气加工厂的余热，多级闪蒸法实际上具有较高的馏分/蒸汽比，这个比值用于衡量运行和生产成本是否被控制在经济合理的水平。多级闪蒸法之所以受到青睐的另一个值得关注的原因是，此项工艺不受海水成份（性质）的影响，因而对海水预处理没有太高的要求。
事实上，只有海水进水泵需要直接对付具有侵蚀和研磨性的海水。在这一特殊的泵送技术领域，Ebara是一个出类拔萃的品牌。
脱盐应用的历史
Ebara泵在海水淡化方面的应用历史可追溯到20世纪60年代中期，Ebara的第一套VL泵组就是在那个时候专为美国资源回收局而制造的。之后，Ebara又通过为全球许多地区的其他项目供应泵产品，积累了各种与运行状况密切相关的实际经验。基于这些知识和经验，Ebara开发了VYB和VYM立式混流泵，在7050 kW功率和47.5 m扬程下具有43,000 m3/h的流量（图1）。
VYM型泵为立式混流电动泵，适用于安装空间较小的海水吸入工况。其潜水式叶轮无需自吸或注水止回装置。VYB型为立式混流桶状泵, 适用于苛刻的吸入条件（低气NPSH），因此被应用于盐水循环、排放和馏分的泵送，其叶轮可置于任何深度以避免泵在气蚀条件下运行，也使得泵驱动装置可安装在地坪之上。
多级闪蒸法（MSF）工艺
图2. 典型的多级闪蒸海水淡化工艺：A：海水吸入泵；B：冷凝水泵；C：盐水循环泵；D：淡水泵。
在评价Ebara海水吸入泵对多级闪蒸工艺的贡献之前，我们有必要来了解一下该工艺流程（图2）。MSF工艺需要大量的水以保证持续不断的生产，这样一来就需要海水供给泵具备最高的可靠性和抗腐蚀性能。多级闪蒸流程中要经过多级闪蒸室进行蒸馏，其中每一级的工作压力都低于与之相连的前一级。
通常, 供给的水先在高压下被加热到112℃，然后被输送至第一个闪蒸室，压力得到释放，此时水急剧沸腾，快速蒸发或“闪蒸”，闪蒸后的热盐水逐级经过每个压力递减的腔体，而每一级闪蒸过程产生的蒸汽在换热器管上冷凝为所需要的淡水。这些管子是由引入的较冷的供给水冷却的。该工艺中包含供给水的预处理设备，其脱气和添加高分子电解质的步骤可去除海水中的水垢并控制泡沫，此外添加重硫酸钠可排除水中的氧气和余氯。
中东地区的需求
在阿联酋，Ebara最近向阿布扎比的Shuweihat海水淡化处理厂（属于意大利的Fisia Italimpianti公司）供应了7套单级VYM 型泵（图3）。泵的孔径为1650 mm，叶轮完全密封，每台流量30 000 m3/h。如工厂脱盐部经理Roberto Borsani所述，之所以采用Ebara泵是出于对该地区海水的强侵蚀性的考虑，另外Ebara在多级闪蒸应用领域的信誉和成功经验也是原因之一。Borsani表示，Ebara泵性能符合要求，令我们十分满意。
材料选取对于海水供给泵来说格外值得关注，Ebara因而投入了大量的资源进行抗腐蚀材料和涂层的研发。对于像中东这样的地区，海水具有相当高的腐蚀性，需要使用高级不锈钢作为材料。然而由于不锈钢材质多样，它们对该地区海水的真正抗腐蚀特性还没有得到具体的量化。
材料性能测试
图3. Ebara向阿布扎比的Shuweihat海水淡化处
理厂供应了7套单级VYM型泵。泵孔径为1650
mm，叶轮是完全密封的，每台流量30,000 m3/h。
Ebara与Saline Water Conversion公司（SWCC）合作，对各种等级的不锈钢进行了浸渍测试，以了解它们在该区域海水中的缝隙腐蚀性能。试验表明，该地区海水造成的缝隙腐蚀的发生率要远远高于其他地区。波斯湾地区的缝隙腐蚀扩展率比红海地区要高，但在氯化的海水中，扩展率较未处理的海水低。
这些试验结果表明，使用高级双相不锈钢，特别是耐点蚀等级为40或以上的高级不锈钢作为材料，可降低缝隙腐蚀的发生率和扩展率。生产高级双相不锈钢泵时，关键是使用相应的技术手段，来确保焊接热影响区（HAZ）和强外力处理后冷作区的抗腐蚀性能。
在选取材料时最好考虑其用途、期望寿命和成本等因素 ；此外，采用适当的防腐措施也是十分必要的[1]。
处理侵蚀性海水
由于该地区的海床相对较浅，因此水温和污浊度较其他地区高。而且这里的海水还有着非常高的盐度，远远大于附近的地中海地区，几乎要比大西洋地区的海水盐度高两倍之多。倘若采用反渗透法的话，将需要海水预处理设备来对付侵蚀性如此之强的海水，这将需要大量的资金投入。
Borsani说，海水淡化工厂对泵的要求是相当苛刻的，因为工况恶劣，我们需要与有实力的厂商合作，他们的产品在性能和无故障运行方面兼具高可靠性。多级闪蒸工艺中的流程泵均在真空下工作，因此要避免气蚀和低气蚀余量（NPSH）带来的种种棘手问题，这就需要泵生产商在设计和制造方面动足脑筋。
先进的模型和设计
采用先进的计算流体动力（CFD）技术和气蚀模型，可以预测低气蚀余量工况下泵压头降低的数值。通过CFD技术与其独特的逆向设计和数值优化方法，今天的Ebara有能力改进其产品设计以实现更出色的吸入性能。
另一个重要问题就是气蚀。一般是通过叶片上气蚀孔长度经验性地评估腐蚀的程度，然而这样的预测结果非常不一致。
为了满足客户今后更高的需求，Ebara正大力研发结合数值模拟和精密试验的技术手段，来更精确地预测气蚀腐蚀。
未来的发展前景
据Fisia公司称，受波斯湾地区商业和旅游业扩展计划的驱动，其饮用水需求量也将随之快速增长。2007年上半年，Fisia获得了海湾地区两个总额分别为20亿美元和5亿美元的大型脱盐项目合同。Borsani说，海水淡化工业在整个南欧和北非地区发展也很迅速。对Ebara这样在多级闪蒸海水淡化领域具有广泛的全球实战根基的泵生产商来说，这无疑是个利好消息。 ■
参考资料
[1] H. Yakuwa, et al., Proceedings of 1st Middle East Mechanical Expo 2007, Paper No. MEMEC-07-134, Manama (2007).
联系方式
Takafumi Maehara, general manager, Project Planning
Fluid Machinery & System Company, Ebara Corp
E-mail: Maehara.takafumi@ebara.com
Hiro Watanabe, general manager, Marketing & Sales
Fluid Machinery & System Company, Ebara Corp
E-mail: desalination@ebara.com
www.ebara.co.jp
Bryan Orchard
E-mail: orchard@primex.co.uk
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