低温多效海水淡化工程应用探讨

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1、低温多效海水淡化工程应用探讨董广成赵燕张元奇黄维学王光儒（中国一重集团大连设计研究院有限公司辽宁大连116600）摘要:比较了当前热法海水淡化工程两个主流技术，并针对当前较为流行的低温多效热法海水淡化工程化设计过程中的重要环节进行了分析，并提供了相应的设计建议方法；最后结合海水淡化的新兴技术的发展状况，对低温多效低温多效海水淡化的发展趋势进行了预测分析。关键字:低温多效技术蒸发器效数进料方式蒸发器设计海水淡化趋势1.引言我国水资源总量2.81万亿m3,居世界第6位,但人口为世界人口的四分之一,人均水资源为世界第108位,是世

2、界上21个贫水国家之一。由于地球上的水总体积约有13亿8600万千米立方，其中96.5%分布在海洋，淡水只有3500千米立方左右。若扣除无法取用的冰川和高山顶上的冰冠，以及分布在盐碱湖和内海的水量，陆地上谈水湖和河流的水量不到地球总水量的1%。从某种意义上说,海水才是取之不尽、用之不竭的主要水源。因此,发展海水淡化技术,向海洋要淡水是解决淡水资源供需矛盾最有效的途径，海水淡化的工作意义重大。海水淡化技术也称海水脱盐技术,是分离海水中盐和水的过程。按分离原理和方法,海水淡化技术可分为相变法和非相变法两大类。相变法主要包括:蒸馏

3、法、冷冻法;非相变法主要是膜法。现应用最为广泛的、形成较大规模产业化的是低温多效法(MED)、多级闪蒸法(MSF)两种热法海水淡化的方法。热法海水淡化中的多级闪蒸(MSF)和低温多效(MED)技术特征存在较大差异,也是造成世界不同地域各种技术使用率差别较大的主要原因。多级闪蒸的操作最高温度在90～112℃间，低温多效的操作温度略低一些为70℃。比较而言，由于低温多效蒸发器的盐水操作温度最高不能超过70℃。当使用可靠的阻垢剂时，由于热蒸汽管蔟上的浓盐水在重力的作用下向下流动，多效蒸发器的水垢沉积率非常低。另外，在低温多效的操作

4、温度下，只需使用标准不锈钢或敷有适当涂层的碳钢就可以完全地控制住低温多效设备腐蚀。从整套装置而言，低温多效蒸发器装置所用的工艺泵，包括盐水泵、产品水泵和冷凝水泵等，大多是简单的卧式离心泵，这使得地面基础工作更加简单。因此，在设备中没有高压回路和高压泵，能够降低投资成本。从设备维护角度来看，低温多效淡化装置全部控制操作只用很少的仪表和开关就可以完成，而且装置的高适应性可以完全满足低负荷时的运行要求，从而降低操作维护设备作用。基于以上几个因素，热法海水淡化工程中的低温多效技术同多级闪蒸技术相比，多级闪蒸技术比低温多效技术的投资和

5、成本偏高。另外，由于低温多效海水淡化以其易实现大型化的特点,现已经成为海水淡化工程的主要应用技术。针对低温多效海水淡化技术工程化设计的重要环节进行探讨研究，为低温多效海水淡化进一步推广具有重要意义。2.低温多效海水淡化工程设计一套低温多效海水淡化装置的工艺主要由蒸汽器的效数、蒸汽器的进料方式、蒸发器结构设计及日常维护这些设计环节密切相关。能否有机地协调这些因素决定着一套低温多效海水淡化项目成败的关键。现就这些主要设计环节在做工程设计时需要注意的事宜分别进行探讨。2.1蒸发器最佳效数的确定多效蒸发时，要求后效的操作压强和溶液的

6、沸点均较前效的低，因此，可引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，这就是多效蒸发器的操作原理，一般多效蒸发装置的末效或后几效总是在真空下操作。蒸发装置中效数越多，温度差损失越大，且对某些浓溶液的蒸发还可能发生总温度差损失等于或大于总有效温度差，此时，蒸发操作就无法进行，所以多效蒸发的效数应有一定的限制。在确定淡化装置效数时，建议考虑以下的因素：（1）为了最大限度减少水垢的沉积，浓盐水的最大温度不应超过63℃.（2）最后一效的水温应略高于冷却海水的温度。（3）在符合上述条件的温度范围内，计算蒸发器的效数需要考虑所需的单位热量消耗

7、。这样有利于实现投资成本与运行成本的优化，以生产出最廉价的淡水。事实上较低的能量消耗通常需要更高的投资。因为在符合条件的温度范围内效数越多，则两个连续效之间的净温度差就越小。根据热能交换方程，这个差值越小，为达到要求的热交换效果所需的热交换面积就越大。因此，在效数增加时，为了达到规定的产水量，需要增加热交换器的面积，这也意味着需要采用更大的蒸发器并相应地增加建设投资。由上面分析可知，最佳效数要通过经济权衡决定，单位生产能力的总费用为最低时的效数即为最佳效数。2.2进料方式的确定在化工行业里，根据物料本身的特性蒸发器有并流、逆

8、流和平流进料三种进料方式。由于并流加料后效蒸发室的压强比前一效的低，故溶液在效间的输送可以利用效间的压强差，而不用输送泵。另外，由于后效溶液的沸点较前效的低，故前效的溶液进入后效时，会因过热而自动蒸发（闪蒸），因而可以多产生一部分二次蒸汽。但是，在并流进料过程中，由于后效溶液的浓度比前效高