蒸餾法海水淡化工程設(shè)計(jì)規(guī)范

《中華人民共和國海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):蒸餾法海水淡化工程設(shè)計(jì)規(guī)范(HY/T 115-2008)》由中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。2100433B

蒸餾法是通過加熱海水使之沸騰汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸餾法海水淡化技術(shù)是最早投入工業(yè)化應(yīng)用的淡化技術(shù)，特點(diǎn)是即使在污染嚴(yán)重、高生物活性的海水環(huán)境中也適用，產(chǎn)水純度高。與膜法海水淡化技術(shù)相比，蒸餾法具有可利用電廠和其他工廠的低品位熱、對(duì)原料海水水質(zhì)要求低、裝置的生產(chǎn)能力大，是當(dāng)前海水淡化的主流技術(shù)之一。

《煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計(jì)規(guī)范》由中國計(jì)劃出版社出版。

多效蒸發(fā)技術(shù)

多效蒸發(fā)是最古老的淡化方法之一，在多級(jí)閃蒸誕生以前一直是淡化市場的主導(dǎo)。多效蒸餾是由單效蒸發(fā)組成的系統(tǒng)。將前一蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽引入下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，并在下一有效蒸發(fā)器中冷凝成蒸餾水，如此依次進(jìn)行。

低溫多效蒸發(fā)技術(shù)

進(jìn)料海水在排熱冷凝器中被預(yù)熱和脫氣，之后被分成兩股物流。一股物流作為冷凝液排棄并排回大海，另外一股物流變成蒸餾過程的進(jìn)料液。

料液經(jīng)加入阻垢分散劑之后被引入到熱回收段各效溫度最低的一組中。噴淋系統(tǒng)把料液噴淋分布到各蒸發(fā)器中的頂排管上，在沿頂排管向下以薄膜形式自由流動(dòng)的過程中，一部分海水由于吸收了在蒸發(fā)器內(nèi)冷凝蒸汽的潛熱而汽化。被輕微濃縮的剩余料液用泵打入到蒸發(fā)器的下一組中，該組的操作溫度要比上一組高一些，在新的組中又重復(fù)了蒸發(fā)和噴淋過程。剩余的料液接著往前打，直到最后在溫度最高的效組中以濃縮液的形式離開該效組。

生蒸汽輸入到溫度最高一效的蒸發(fā)管內(nèi)部，在管內(nèi)發(fā)生冷凝的同時(shí)，管外也產(chǎn)生了與冷凝量基本相同的蒸發(fā)。產(chǎn)生的二次蒸汽在穿過濃鹽水液滴分離器以保證蒸餾水的純度之后，又引入到下一效的傳熱管內(nèi)，第二效的操作溫度和壓力要略低于第一效。

這種蒸發(fā)和冷凝過程沿著一串蒸發(fā)器的各效一直重復(fù)，每效都產(chǎn)生了相當(dāng)數(shù)量的蒸餾水，到最后一效的蒸汽在排熱段被海水冷卻液冷凝。

第一效的冷凝液被收集起來，該蒸餾水的一部分又返回到蒸汽發(fā)生器，超過輸入的生蒸汽量的部分流入到一系列特殊容器的首個(gè)容器中，每一個(gè)容器都連接到下一低溫效的冷凝側(cè)。這樣使一部分蒸餾水產(chǎn)生閃蒸并使剩余的產(chǎn)品水冷卻下來，同時(shí)把熱量傳給熱回收效的主體中去。

如此產(chǎn)品水呈階梯狀流動(dòng)并被逐級(jí)閃蒸冷卻。放出的熱量提高了系統(tǒng)的總效率，被冷卻的蒸餾水最后用產(chǎn)品水泵抽出并輸入到儲(chǔ)液罐中。

這樣生產(chǎn)出的產(chǎn)品水是完全的純水，它不含任何污染物，平均含鹽量小于20ppm。如果安裝兩級(jí)捕沫網(wǎng)，產(chǎn)品水鹽含量可小于5ppm。

像蒸餾水一樣，濃縮海水從第一效呈階梯狀流入一系列的濃鹽水閃蒸罐中，閃蒸冷卻以回收其熱量。經(jīng)過冷卻之后，濃鹽水經(jīng)濃鹽水泵打入大海。

不凝性氣體從每一根冷凝管中抽出，并從一效流到另一效。這些不凝性氣體最后在排熱冷凝器的最冷端富集，并用蒸汽噴射器或機(jī)械式真空泵抽出。

從冷凝器后分流出來的原料海水經(jīng)過預(yù)處理后，由泵依次送入預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入第1效蒸發(fā)器的頂部，并按要求分配到傳熱管的內(nèi)壁，管外為加熱蒸汽。蒸發(fā)出來的二次蒸汽同下降的鹽水在分離室中實(shí)現(xiàn)汽液分離，二次蒸汽經(jīng)過除沫器后引至下一效加熱。剩下的鹽水則因兩效間的壓差作用而流入下一效蒸發(fā)器。各效所生成的蒸餾水也沿壓力溫度降低的的方向流經(jīng)各效管間，同時(shí)回收熱量，直到最后的冷凝器K，形成產(chǎn)品水抽出。最后的濃鹽水從末端Dn的底部排出。

多效蒸發(fā)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

雖然多效蒸餾法是最早使用的海水淡化技術(shù)，但由于結(jié)垢和腐蝕等問題，一直未得到廣泛的應(yīng)用。隨著低溫多效蒸餾技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，其所占的市場份額正不斷擴(kuò)大。與多級(jí)閃蒸相比，多效蒸餾法具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

①.傳熱系數(shù)高，所需的傳熱面積少;

② 對(duì)水質(zhì)要求低，尤其在水溫低和水質(zhì)比較差的地方，如中國北方沿海地區(qū)；

③.操作彈性大;

④.熱利用效率高。

而其主要缺點(diǎn)有：

①.相對(duì)于RO法，需要消耗一定量的蒸汽。

②.設(shè)備的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

多級(jí)閃蒸技術(shù)

閃蒸是指一定溫度的水在環(huán)境壓力低于該溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓時(shí)發(fā)生的驟然蒸發(fā)現(xiàn)象。閃蒸后的水溫度降低以使其飽和蒸汽壓與環(huán)境壓力平衡。MSF也是利用了這個(gè)原理，使加熱至一定溫度的鹽水依次在一系列壓力逐漸降低的容其中閃蒸汽化，蒸汽冷凝后得到淡水的過程。該方法是在多效蒸餾的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。相比多效蒸餾法多級(jí)閃蒸減少了垢的形成。

由于多級(jí)閃蒸法得到淡水價(jià)格相對(duì)反滲透法的低，所以在全世界還有很多國家和地區(qū)使用該種方法。但是該方法只能用于海水淡化，并不適用于苦咸水淡化。

多級(jí)閃蒸技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

多級(jí)閃蒸與其他淡化技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn):

①.由于此方法加熱與蒸發(fā)過程分離，并未使海水真正沸騰(僅是表面沸騰)，從而大大改善了一般蒸餾的結(jié)垢問題;

②.技術(shù)成熟可靠，運(yùn)行安全性高，特別適合于大型的海水淡化應(yīng)用;

③.設(shè)備機(jī)構(gòu)簡單，投資成本較低。

而其主要缺點(diǎn)有:

①.大量海水的循環(huán)和流體的輸送，導(dǎo)致操作成本升高;

②.與多效蒸餾法相比，需要較大的熱傳面積;

③.總是與發(fā)電站聯(lián)合使用。