Sistema de dessalinização de água do mar por osmose reversa para navios

Estudo de caso: Instalação de um sistema de dessalinização de água do mar por osmose reversa em "Haigong 101"

I. Visão geral do projecto

"Haigong 101" é um navio de engenharia offshore utilizado principalmente para reabastecimento de plataformas offshore, construção de engenharia perto da costa e operações de salvamento de emergência,operando a longo prazo tanto em zonas costeiras como em zonas offshoreO abastecimento original de água doce do navio dependia do reabastecimento baseado em terra e da água doce transportada por navio, resultando em longos ciclos de reabastecimento, altos custos e abastecimento instável.Especialmente durante operações contínuas em mar aberto., a escassez de água doce restringiu gravemente o tempo de funcionamento e as condições de vida do pessoal.A equipe do projeto decidiu instalar um sistema de dessalinização de água do mar por osmose reversa para alcançar a produção independente de água no mar, assegurando as necessidades de utilização de água operacional e doméstica.

II. Selecção e conceção do sistema

1Selecção de tecnologias

Tendo em conta as características dos cenários de engenharia offshore, tais como alta salinidade, alta umidade, ventos e ondas frequentes, espaço compacto e fornecimento de energia limitado,A tecnologia de dessalinização da água do mar por osmose reversa (RO) de nível marinho foi selecionadaEsta tecnologia é um processo de dessalinização puramente físico, com vantagens como pequena pegada, baixo consumo de energia, arranque rápido, elevada automação e qualidade estável da água.Pode adaptar-se ao ambiente turbulento do oceano, e a água produzida cumpre directamente as normas relativas à água potável.

2. Projeto de parâmetros essenciais

- Capacidade de produção: 200 m3/d, para satisfazer as necessidades diárias de água potável, sanitária e operacional de pequena escala de 80-100 pessoas a bordo.

- Rota de processo: entrada de água do mar → pré-tratamento (filtração multimédia + filtração de precisão + filtração de segurança) → primeira fase de osmose reversa → pós-tratamento (ajuste de pH, mineralização,desinfecção) → armazenamento de água doce.

- Configuração do núcleo: emprega membranas RO em espiral de alta taxa de dessalinização importadas, bombas de alta pressão com dispositivos de recuperação de energia,e um sistema de controlo inteligente PLC com arranque/paragem automático, alarme de falha e funções de protecção de limpeza.

- Requisitos de materiais: os tubos e os reservatórios são feitos de aço inoxidável 316L e de materiais compósitos resistentes à corrosão, adequados para o ambiente corrosivo do oceano com alto teor de sal.

III. Desafios de instalação e construção do sistema

1. **Otimização do arranjo do espaço:** Devido ao espaço limitado nos convés e nas cabines dos navios, foi adoptado um projeto modular integrado.dosagem química, e de limpeza são integradas em duas unidades de deslizamento, compactamente dispostas numa cabine dedicada no convés traseiro, reduzindo o espaço do chão e facilitando a instalação e a manutenção.

2. **Resistência à vibração e instalação estável:** Para enfrentar os desafios da navegação turbulenta e das operações de balanço,A base do equipamento é reforçada com suportes de alta resistência absorvedores de choques e a estrutura inferior do navio.. As juntas flexíveis e os suportes anti-swing são adicionados aos tubos para garantir uma operação estável em condições de rolamento de ± 15° e inclinação de ± 10°.

3. **Admissão e pré-tratamento de água do mar:** Utiliza-se uma admissão de água do mar de baixo nível, equipada com um contentor de lixo e um filtro rotativo para interceptar detritos e algas na água do mar.O pré-tratamento envolve a adição de floculantes, inibidores da escama e bactericidas para remover sólidos e coloides em suspensão, evitando a impureza e escamação da membrana.

4Adaptação eléctrica e de automação
O sistema está ligado à rede de energia marítima de baixa tensão, equipado com uma fonte de alimentação regulada e um circuito de emergência dedicados; o sistema de controlo PLC permite o arranque/paragem com um botão,produção automática de água, monitorização online da qualidade da água, limpeza automática e operação sem supervisão.

IV. Funcionamento e resultados do sistema

1. Fluxo de processos

1A água do mar entra no sistema de pré-tratamento através da bomba de admissão, passando por um filtro multimédia e um filtro de segurança de 5 μm para remover impurezas.

2A água do mar pré-tratada é pressurizada a 5,5-7,0 MPa por uma bomba de alta pressão e entra no módulo de membrana de RO. As moléculas de água permeiam a membrana para formar água doce,enquanto o sal e as impurezas são retidos como concentrado e descarregados.

3A água permeada passa por ajuste de pH, mineralização e desinfecção ultravioleta antes de ser enviada para o tanque de água doce para armazenamento.

4O concentrado é processado por um dispositivo de recuperação de energia para recuperar a energia residual, reduzindo o consumo de energia do sistema.

2Indicadores operacionais

- Taxa de dessalinização: ≥ 98,5%

- Conductividade da água do produto: ≤ 20 μs/cm, respeitando as "Normas para a Qualidade da Água Potable"

- Consumo de electricidade por tonelada de água: ≤ 3,5 kWh/m3 (com recuperação de energia)

- Taxa de recuperação do sistema: ≥ 40%

- Operação contínua: produção estável de água durante 24 horas, ciclo de manutenção único ≥ 30 dias

3Benefícios da aplicação

- Auto-suficiência: Elimina completamente a dependência do reabastecimento de água doce, estendendo o tempo de operação offshore de 7 dias para mais de 30 dias.

- Redução de custos: o custo por tonelada de água é de aproximadamente 9 yuans, muito inferior ao da água doce transportada por navio (25-35 yuans/m3), resultando em economias anuais superiores a 1,5 milhões de yuans.

- Flexível e eficiente: produz água doce qualificada dentro de 30 minutos após o arranque, produzindo água doce sob demanda, adaptável a várias zonas marítimas e condições operacionais variáveis.

- Amigável e fiável para o ambiente: processo físico sem poluição química, águas residuais concentradas que cumprem as normas de descarga, baixa taxa de falhas do sistema e fácil manutenção.

V. Resumo e valor do projecto

A instalação e aplicação bem-sucedidas do sistema de dessalinização de água do mar por osmose reversa HaiGong 101 proporcionam uma solução madura de auto-suficiência em água doce para navios de engenharia marítima.Através do projecto modular, adaptação de nível marítimo, controlo automático inteligente e otimização de poupança de energia, o projecto abordou os principais pontos problemáticos em cenários de engenharia marítima, incluindo as restrições de espaço,condições de funcionamento, consumo de energia e qualidade da água.

Este estudo de caso valida a aplicabilidade e a viabilidade económica da tecnologia de osmose reversa no domínio da engenharia naval,que estabelece um modelo replicável para a modificação do abastecimento de água doce de embarcações similaresO programa de desenvolvimento de infraestruturas de drenagem e instalações offshore aumenta eficazmente a capacidade de operação contínua de longo alcance e o nível de apoio dos equipamentos de engenharia naval do meu país.