Afsaltningsmaskine til båd Marine afsaltningssystemer Watermaker

De vigtigste komponenter i det marine afsaltningssystem

Omvendt osmose (RO) til marine applikationer

RO er den dominerende moderne teknologi til afsaltning af vand, og den er effektiv til at fjerne salte og forurenende stoffer. Den anvender stress på saltvand og kræver vand gennem en semipermeabel membran, mens den afviser opløste faste stoffer. Dette kræver et betydeligt tryk for at komme over det osmotiske tryk.

Hemmelige komponenter i et akvatisk RO-system:

• Forfiltrering: Slipper af med suspenderede stoffer og bits for at beskytte membranen, normalt ved hjælp af robuste og finere patronfiltre (f.eks. 20 mikron, 5 mikron). Korrekt forfiltrering forlænger membranlagets levetid.
• Højtrykspumpe: Leverer tryk (800-1.180 psi for havvand, 225-375 psi for brakvand). til at drive vand gennem membranlaget. Pumpens ydeevne påvirker energiforbruget.
• RO-membran: Aspektet med opsplitning af kernen. Moderne spiralviklede membranlag opnår høje afvisningspriser (> 99% for flerladede ioner, 90-96% for enkeltladede) [10] Membranantal og -størrelse bestemmer kapaciteten.
• Stresskar: Robust hus til RO-membranlagets komponenter, skabt til høj belastning.
• Energihelende apparater (ERD'er): Det er afgørende for effektiviteten at genvinde hydraulisk energi fra saltvandsstrømmen for at sætte fødevandet under tryk og sænke pumpemængden [6] De sædvanlige typer omfatter trykvekslere (PX) og turboladere. Isobariske enheder som PX og DWEER er ekstremt effektive.

Almindeligt procesflow: Saltvandsindtag -> råoprensning -> finere forfiltre -> højtrykspumpe -> membranlagsbeholder -> permeat (ferskvand) og saltvand (udledning). Løsninger med ERD'er er direkte højtrykssaltvand med ERD'en for at sætte det indkommende fødevand under tryk.

Fokuselementet, der er knyttet til genvindingsprisen (permeat % af foder), er en vigtig layoutparameter, der påvirker trykket og saltvandets saltholdighed. Gennembrud koncentrerer sig om energieffektivitet, mindre fodaftryk og automatisering.

Hvordan vælger man systemstørrelse, -evne og -kombination baseret på fartøjstype?

Valg af system afhænger af fartøjets kvalitet og vandbehov:

• Fartøjets størrelse/type: Større fartøjer (superyachts, handelsskibe) kræver systemer med større kapacitet, mere plads og mere strøm. Mindre fartøjer (kystsejlere) har brug for små, energieffektive enheder.
• Antal personer: Primær chauffør efter behov. Den daglige brug varierer; fastlæg behov baseret på personer, rejsens varighed og aktiviteter.
• Betyder brug: Der er forskellige behov for vandkvalitet (alkoholforbrug, rengøring, teknik). Forbrug af alkoholholdigt vand kan kræve efterbehandling og muligvis reduceret genindvinding for at opnå meget bedre saltholdighed.
• Turens varighed/sted: Længere ture kræver endnu mere kapacitet. Høj saltholdighed eller koldt vand påvirker effektiviteten og kraftudnyttelsen og kræver muligvis et større system.
• Udbudt rum/struktur: Systemer har brug for plads til dele (pumpe, membranlag, filtre, kontroller) og rør. Dimensioner og vægt skal passe til beholderen. Opsætningen har brug for plads til forbrug, udledning og opbevaring. Motordrevne systemer kræver plads i motorrummet.

Kapaciteten varierer fra mængder til utallige liter i timen. Modulære eller spredte systemer passer til mange rum. Vibrationsafskærmning er vigtig for komponenterne.

Strømbehov, energiressourcer og ydeevne

RO-systemer til havs er energikrævende, især højtrykspumpen. Tilpasning af strømkilde og effektivitet er afgørende.

Typisk strømkilde:

• a/c Elektrisk: Til fartøjer med vekselstrømsgeneratorer eller store invertere. Almindelig på større vandfartøjer (> 40 fod) med generatorer.
• DC Electric: Inkorporeres i skibets jævnstrømskredsløb, herunder vedvarende energi (sol, vind). Foretrækkes til mellemstore krydstogtskibe. Kan belaste 12V/24V-systemer, der potentielt skal opgraderes.
• Motordrevet: Højtrykspumpe drevet af den primære motor ved hjælp af rem/skive. Meget effektiv, kan reducere effektindtaget dramatisk (ca. 80% rapporteret). Størstedelen er pålidelig, når motoren kører.

Energiindtaget er forskelligt. Moderne RO er 2,5-4 kWh/m ³, men ERD'er reducerer dette drastisk. Højeffektive ERD'er kan reducere det specifikke energiindtag (SEC) til 3 kWh/m TRE. Eftermontering kan reducere SEC fra 4,5 til 2,5 kWh/m FOUR. Strømomkostningerne er betydelige (30-50% overhead), hvilket gør ERD'er vigtige.

Specifikke ERD'er som Danfoss iSave (indbygget PX/booster-pumpe) er maksimeret til brug i vand og opnår en ydelse på ca. 94%. iERD-kollektionen (3-i-1 PX, booster, motor) opnår hele 92% genvinding. ERD'er er afgørende for at dekarbonisere SWRO.

Tilgange til effektivitetsoptimering:

• Brug af ERD'er.
• Valg af pålidelige pumper/motorer.
• Forbedring af layout (membranlag, tryk, gendannelse).
• Bevarelse af komponenter (rene filtre/membraner).
• Tager hensyn til miljøet (koldere/saltere vand øger forbruget).

Nogle systemer er lavet til ultra-lav effekt (f.eks. Sea Recovery Ultra Whisper claims 75% decrease). DC-systemer er typisk ekstra effektive med integreret ERS. ERD'er omfatter indledende udgifter, men giver langsigtede besparelser. Der findes krydsede AC/DC-muligheder.

Vandets topkvalitet, efterbehandling og levedygtighed til tilsigtet brug

RO-vand er rent med et lavt indhold af flydende salte/mineraler. Det er fri for bakterier/virus, men kan have brug for yderligere behandling.

Egenskaber ved afsaltet vand: Lavt TDS, demineraliseret, noget surt.

Nødvendig efterbehandling afhænger af brugen:

• UV-sterilisering: Afgørende for drikkevand for at dræbe bakterier efter RO.
• Mineralisering: Indeholder mineraler (calcium, magnesium) til smag/sundhed i drikkevand.
• pH-modifikation: Øger pH-værdien, hvis den er sur (f.eks. med calciumkarbonat), hvilket hjælper med remineralisering og mindsker rust.
• Udløst kulstof: Eliminerer tilbagevendende lugt/smag.

Overvågning af TDS med en ledningsevnemåler sikrer effektivitet. Bakteriescreening kan være nødvendig for drikkevand.

Levedygtighed for anvendelser:

• At drikke: Har brug for efterbehandling (UV, mineralisering, pH).
• Vask/brusebad: Behøver normalt kun UV-rensning. Færre mineraler giver færre sæberester.
• Teknisk anvendelse (motorkøling): Lavt indhold af mineralvæv forhindrer afskalning; der kræves typisk ingen efterbehandling.

Udledning af saltvand er en miljøfaktor, der skal tages i betragtning. Saltvand er fokuseret (to gange havvandets saltholdighed) og kan indeholde behandlingskemikalier. Udslip kan øge den lokale saltholdighed/temperatur, sænke iltniveauet og skabe “døde zoner” På skibe udledes saltvand for langt væk. Effekten afhænger af placering/hastighed; åbent vand giver mulighed for hurtig fortynding. Genindvinding af ressourcer fra saltvand er udforsket, men meget mindre egnet til små vandsystemer.

Opsætning, procedure og vedligeholdelse i havmiljøet

Marine systemer kræver detaljerede installations-, procedure- og vedligeholdelsesmetoder.

Opsætning: .

• Sted: Tilgængelig, sikret mod ekstreme påvirkninger og med mulighed for korrekt rørføring.
• Isolering af vibrationer: Monter komponenter på fugtige steder.
• Rør: Brug korrosionsbestandige materialer (forstærket slange, højtryksrør). Sikre forbindelser. Indtag langt fra forurening; udledning væk fra indtag.
• Elektrisk: Passende ledningsføring/sikring i henhold til kravene.
• Gennemgående skrog: Robuste, korrosionsbestandige fittings til ind- og udløb.

Operation: .

• Kørselsvejledning: Følg opstart/nedlukning af maker.
• Sporing: Undersøg stress, cirkulationshastigheder (tilførsel, gennemstrømning, saltvand), TDS i gennemstrømningen.
• Tilførselsvand: Hold dig væk fra forurenede steder (havne, opblomstringer) for at undgå begroning.
• Løbetid: Kør længe nok til at opfylde kravene, minimer start/stop-cyklusser.

Vedligeholdelse: .

• Erstatning for forfilter: Hyppig opgave; skift efter tidsplan, eller når stress mindskes.
• Rengøring af membraner: Kemisk rensning er nødvendig, når begroninger sænker produktionen/kvaliteten. Hyppigheden afhænger af fodervand/forbrug.
• Membran-erstatning: Membraner har begrænset levetid (mange år). Udskift dem, når rensningen er utilstrækkelig, eller kvaliteten falder.
• Element-eksamen: Undersøg pumpe, elmotor osv. for lækager, rust og lyd. Produkter af højeste kvalitet (duplex/super-duplex) bruges i vitale dele.
• Bevaring (oplægning): Skyl med ferskvand, fyldt med konserveringsmuligheder til længerevarende ikke-brug.
• Undgåelse af rust: Evaluer og håndter korrosion med det samme.
• Fejlfinding: Håndter reduceret produktion (filtre, membraner, tryk), lav kvalitet (membraner, lækager), pumpeproblemer. Brug cirkulationsdiagram og vejledning.