Изготовленные на заказ мембраны обратного осмоса сверхнизкого давления: сокращение затрат на энергию без ущерба для отбраковки

Ваша установка обратного осмоса для солоноватой воды производит необходимый вам поток пермеата, но питательный насос отнимает все большую долю бюджета электростанции на электроэнергию. Питательная вода содержит мало растворенных твердых веществ, около 1200 частей на миллион, однако стандартные элементы соленой воды в резервуарах требуют давления 200 фунтов на квадратный дюйм или более для поддержания номинальной производительности. В этой ситуации использование специальной мембраны обратного осмоса сверхнизкого давления обычно является наиболее прямым решением.

Элемент XLP выполняет ту же работу по обессоливанию примерно при половине давления подачи. Типичное рабочее давление составляет около 100 фунтов на квадратный дюйм, стабилизированное удаление солей остается выше 99 процентов, а потребление энергии насосом снижается на целых 35 процентов при использовании питательной воды с низким содержанием TDS. Экономия реальна, модернизация проста, а технология развита до такой степени, что ей место в оценке любого инженера новой или существующей мощности обратного осмоса.

Что считается мембраной обратного осмоса экстремально низкого давления

Мембраны экстремально низкого давления находятся на самом нижнем конце спектра давлений обратного осмоса. Элементы сверхнизкого давления (ОТП) работают при давлении от 120 до 150 фунтов на квадратный дюйм. Элементы XLP идут еще дальше и рассчитаны на давление от 80 до 100 фунтов на квадратный дюйм, что близко к практическому нижнему пределу, при котором полиамидная мембрана обратного осмоса все еще может обеспечивать стабильное отторжение и экономичный поток пермеата.

Этот низкий рабочий диапазон сопряжен с небольшим компромиссом. Мембраны XLP рассчитаны на питательную воду с TDS ниже примерно 2000 частей на миллион. В этом диапазоне стабилизированное отторжение обычно составляет от 99,0 до 99,2 процентов, что немного ниже 99,5 процентов стандартной мембраны для солоноватой воды. Для большинства применений в промышленных технологических водах и грунтовых водах разница в качестве пермеата незначительна, тогда как разница в энергии значительна.

Как мембраны XLP обеспечивают работу при низком давлении

Производительность мембраны XLP определяется на этапе производства, а не простым снижением давления насоса на стандартном элементе. Три структурных решения имеют значение:

• Более тонкий активный слой полиамида снижает гидравлическое сопротивление, которое вода должна преодолеть, чтобы пройти через мембрану. Меньшее сопротивление означает тот же поток пермеата при более низком давлении подачи.
• Химический состав поверхности регулируется таким образом, чтобы сделать мембрану более гидрофильной и сохранить селективность по соли при низкой движущей силе. Это защищает от отбраковки, когда чистое приводное давление мало.
• Обмотка элемента, геометрия подающей прокладки и конструкция канала для пермеата сбалансированы так, что распределение потока остается равномерным даже при давлении от 80 до 100 фунтов на квадратный дюйм.

Таким образом, элемент XLP не является более слабой версией элемента солоноватой воды. Это специально созданный компонент, разработанный для определенного окна TDS и определенного диапазона давления.

Серия XLP от Bangtec: покрытие 4 и 8 дюймов

Диапазон экстремально низкого давления Bangtec охватывает как компактные, так и полномасштабные системы. Элемент XLE440 представляет собой 8-дюймовый элемент, рассчитанный на высокий расход на сосуд под давлением, а в серию XLP добавлен 4-дюймовый элемент XLP4040 для небольших блоков и 8-дюймовый элемент XLP8040400 для полноценных промышленных агрегатов. В качестве первого выбора для бетона элемент XLE440 является подходящим кандидатом, когда сырье чистое, TDS низкое и заводу требуется большой объем пермеата без увеличения количества резервуаров.

В таблице сравнивается типичное поведение класса, а не конкретная таблица данных. Фактические значения меняются в зависимости от температуры подачи, рекуперации и модели элемента, поэтому проверьте данные испытаний для конкретного элемента, который вы планируете установить.

Экономия энергии: цифры, лежащие в основе снижения давления

Причиной выбора элемента XLP почти всегда являются затраты на электроэнергию. Мощность насоса при заданном расходе примерно пропорциональна давлению нагнетания, поэтому снижение давления с 200 до 100 фунтов на квадратный дюйм снижает гидравлическую нагрузку на насос примерно вдвое.

Конкретный пример: промышленный поезд обратного осмоса производительностью 50 галлонов в минуту, работающий 8000 часов в год. Снижение давления подачи с 200 до 100 фунтов на квадратный дюйм экономит примерно от 20 000 до 25 000 кВтч в год. Экономия не ограничивается насосом. При более низком давлении весь контур высокого давления, включая насос, двигатель, нагрузку ЧРП и трубопровод, испытывает меньший износ и меньшую нагрузку при пиковой нагрузке.

Процент зависит от стартового давления. Заводы, уже использующие элементы ULP, получат меньшую выгоду; заводы, использующие стандартные элементы BW при давлении 200 фунтов на квадратный дюйм или более, получат полные 30–35 процентов.

Где мембраны XLP подходят лучше всего

Элементы XLP предназначены для чистой питательной воды с относительно низким содержанием растворенных твердых веществ. Наиболее сильными являются:

• Грунтовые воды и колодезные воды с низким содержанием TDS, обычно ниже 2000 частей на миллион TDS, где осмотическое давление достаточно мало, и действительно достаточно давления от 80 до 100 фунтов на квадратный дюйм.
• Очистка муниципальной воды на предприятиях по производству продуктов питания и напитков, производстве электроники и технологической фармацевтической воды, для которой требуется надежный этап низкоэнергетического опреснения.
• Децентрализованные или комплексные установки обратного осмоса, в которых меньший по размеру и более дешевый насос снижает как капитальные затраты, так и текущее потребление электроэнергии.
• Промышленные объекты с высокими ценами на электроэнергию, где каждый фунт ненужного давления становится заметной статьей расходов.

Для полномасштабных систем практичным выбором является элемент XLP8040400 в стандартных 8-дюймовых резервуарах. Тот же элемент также работает при модернизации, когда завод хочет сохранить существующую компоновку судна и просто заменить элементы.

Для чего не подходит XLP: морская вода, солоноватая вода с высокой соленостью (приблизительно 3000 частей на миллион) или ручьи с сильными органическими загрязнениями. В таких условиях лучше всего использовать элемент для морской воды, стандартный элемент BW или серию, устойчивую к загрязнению.

Модернизация элементов XLP на существующие суда

Одним из практических преимуществ элементов XLP является то, что они используют стандартные корпуса 4040 и 8040. Нет необходимости в новом сосуде под давлением, новом трубопроводе или новом мембранном блоке. Элемент XLP4040 подходит для существующих 4-дюймовых сосудов и является простым выбором для промышленных систем среднего размера.

Перед заменой имеют значение три проверки конструкции:

1. Кривая насоса. Ваш существующий насос установится в другой рабочей точке при более низком давлении. Убедитесь, что он по-прежнему обеспечивает необходимый поток сырья для поддержания скорости поперечного потока, особенно в последнем резервуаре поезда.
2. Восстановление и антискалант. При более низком давлении возникает соблазн ускорить восстановление. Пересчитайте индекс насыщения Ланжелье и отрегулируйте дозировку антинакипина так, чтобы труднорастворимые соли оставались ниже порога осаждения.
3. Противодавление пермеата. Элемент низкого давления более чувствителен к ограничениям ниже по потоку. В линии пермеата не должно быть ненужных клапанов, колен или противодавления, вызванного высотой.

Большинство модификаций происходит во время плановой замены мембраны. Труд тот же, корпуса те же, единственная реальная работа — это сброс рабочих параметров насоса.

Варианты настройки мембран XLP

Для многих проектов достаточно элемента каталога. По мнению других, разница между хорошей и превосходной системой заключается в адаптации мембраны к питательной воде, цели восстановления и графику работы. Bangtec производит собственные мембраны на автоматизированной производственной линии с годовой производительностью 15 миллионов квадратных метров, а команда исследований и разработок имеет опыт работы в GE и Китайской академии наук. Эта комбинация поддерживает пользовательскую работу, выходящую за рамки простого изменения меток.

Типичные запросы на настройку включают в себя индивидуальную активную область и длину элемента для достижения конкретной цели восстановления, выбор подающей прокладки, соответствующий риску коллоидного или биообрастания, скорректированные целевые показатели потока и отбраковки пермеата, а также маркировку или упаковку OEM для производителей оборудования. Для крупных проектов согласованность на уровне партии имеет большее значение, чем простое изменение таблицы данных, и производитель, который контролирует весь процесс литья, нанесения покрытия и намотки, может обеспечить такую ​​согласованность.

Если вы оцениваете специальный элемент XLP для своего предприятия, следующим полезным шагом будет рассмотрение автоматизированный производственный комплекс и понять, как изготавливается мембрана: от литья из полиамида до намотки конечного элемента.

XLP против ULP против стандартного BW: простое руководство по выбору

Правильный класс давления зависит главным образом от TDS подачи и необходимой вам отбраковки. Практичный ярлык:

• Если TDS корма ниже 1000 ppm, и стоимость энергии является вашей главной заботой, выберите элемент XLP.
• При TDS корма от 1000 до 3000 частей на миллион элемент ULP обеспечивает лучший баланс отбраковки и энергопотребления.
• TDS корма выше 3000 частей на миллион или переменное качество корма, оставайтесь со стандартным элементом солоноватой воды.
• Высокая вероятность загрязнения. Прежде чем стремиться к экономии давления, исправьте предварительную обработку и при необходимости используйте серию, устойчивую к загрязнению.

Это отправные точки, а не правила. Окончательное решение должно основываться на прогнозе годовых эксплуатационных расходов, а не только на данных.

Итог

Изготовленная на заказ мембрана обратного осмоса сверхнизкого давления — это продуманный и безопасный способ сократить эксплуатационные расходы, когда ваша питательная вода чистая и имеет TDS ниже примерно 2000 ppm. Вы сохраняете те же сосуды, заменяете специально разработанные элементы XLP и снижаете давление подачи примерно до 100 фунтов на квадратный дюйм, сохраняя при этом отбраковку выше 99 процентов. Экономия энергии насоса на уровне 30–35 процентов быстро окупается, а для предприятий, уже планирующих замену мембраны, дополнительные работы минимальны.

Прежде чем вносить изменения, проверьте TDS корма, просмотрите кривую насоса и запросите у поставщика мембран данные испытаний в условиях, соответствующих вашему месту эксплуатации. Дополнительную информацию о выборе и применении мембран см. рекомендации по промышленному применению являются практическим справочником.