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水是保障军队战斗力的重要物资。对海军来说尤为重要。在膜技术问世之前,国内外船用海水淡化都用蒸发法。20世纪50年代多用浸没管式(ST)蒸发装置,后来改为多级闪蒸(MSF)或蒸汽压缩(VC)型。蒸汽压缩又分为机械压缩(MVC)和喷射压缩(TVC)。反渗透海水淡化技术首先被用于潜艇海水淡化,随后迅速安装在其他类型舰艇上。表5-17比较了美国Foster号上额定容量为36.3m3/d的VC装置和Fletcher号上额定容量为34m3/d的RO装置的运行测试结果。在实际产水容量、运行效率、维修性、启动时间性能指标等方面,RO装置均优于VC装置。RO装置单位产水的能耗比VC低得多,它仅为节能效果好的VC装置耗能的30%~50%。1987年美国对Stump号(DD—978)两艘舰艇上安装的RO装置上做了设计改进,并认为改进后的RO装置是美国的“海军标准设计”。 美国海军驳船上现在配备的淡水产量为568t/d的RO海水淡化装置,作为美军海上供水设备。
在美国海军海上生存紧急供水装备研制方面,船舶研究发展中心还研制了一种手摇加压式RO海水脱盐装置,可装在救生筏上,由两名水手轮流操作,淡水产量为4.2~5.3L/h。该中心计划进一步提高小型RO装置性能,拟将它装在救生筏的生存袋里,作为海上生存的主要手段。
表5-17 Fletcher号RO装置和Foster号VC装置运行测试结果比较 | | | 装置容量/(m3/d)
产水质量/(mg/L)
运行有效率/h
危险故障间隔的平均时间—MTBMCF/h
平均维修时间—MTTR/h
平均预防性维修时间—MPt/h
启动时间/min
| | | 近年来我国小型舰艇也开始配备RO装置。例如053舰采用德国Rochen RORO1530-DT-15SRO装置,产水量15t/d。我国自行设计的RO装置性能指标如下:
进水盐浓度
33300mg/L
回收率
30%
产水盐浓度
170mg/L
产水量
8.4m3/d
脱盐率
>99.5%
耗电量
11.4kW·h/m3
工作压力
>6.9MPa
我国常州能源设备总厂生产的一种小型舰船用SWRO装置介绍如下。
一、工程概况
这是我国按舰(船)用要求进行设计、制造的一种小型反渗透海水(SWRO)淡化装置,是由江苏常州能源设备总厂生产的。
二、设计原始资料
海水含盐量TDS 35000mg/L。本装置RO脱盐率≥98%,回收率≥28%,操作压力为5.5~6.5MPa,设计产水能力为100L/h。
三、工艺流程及主要设备
小型舰(船)用海水淡化装置制水流程如图5-16所示。
1.预处理系统
海水先经一级精密过滤(聚丙烯蜂房滤芯的精度为10mm),接着进入中空纤维内压式超滤器(聚砜膜,MWCO 50000~60000Dalton),以保证进入RO水质要求FI小于3,同时也使设备小型化。
2.RO处理系统
RO装置采用美国杜邦公司生产的B—10 RO膜6410T膜组件,考虑到B—10膜组件工作压力较高,采用了宝鸡水泵厂生产的三柱塞泵,这样进水压力就有一定的波动,为保护膜延长使用寿命,专门设置了缓冲器(内装5mm滤芯)。考虑到海上工作条件,装置的框架、面板均采用不锈钢,预处理部分采用ABS工程塑料和PVC塑料软管做连接件,过滤水箱、RO系统的阀门、管道均采用不锈钢。
四、运行情况
本装置经中国船舶工业总公司船用辅助机电设备性能及环境测试中心进行了高温、低温、振动、摇摆、盐雾和霉菌试验,给出试验结论为合格。
该装置于舟山、宁德两地安装在海军518舰上试运行三个月,并对海水和RO产水进行了水质全分析,结果如表5-18和表5-19所示(测试时水温25~28℃)。
装置开始运行时操作压力为5.5MPa,运行5天后为保证产水量将操作压力升至6.0~6.2MPa,运行后期压力为6.5MPa。
运行3个月后发现国产三柱塞高压泵有严重腐蚀现象,建议改换高压泵。
试用中产水水质完全符合我国《生活饮用水卫生标准》。
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