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1、多级闪蒸技术在海水淡化中的应用杨欢（武汉大学，土建学院，水务工程，200632610018）摘要:：文中对多级闪蒸海水淡化装置，介绍了其工作原理、技术特性、设备现场布置和工艺流程，及在海水淡化中的应用。关键词：多级闪蒸海水淡化多级闪蒸(MSF)是将加热至一定温度的盐水依次在一系列压力逐渐降低的容器中闪蒸汽化,然后将蒸汽冷凝制取淡水的过程。其突出优点是淡化过程中传热面与蒸发面不接触,基本不存在结垢现象,传热效率稳定。到上世纪末,此法一直是世界海水淡化市场的主流技术。现在,在世界海水淡化市场尤其是海湾地区MSF仍具有很强的竞
2、争力。1多级闪蒸技术概述多级闪蒸具有可靠性高、防垢性能好、易于大型化等优点。因此,于上世纪50年代一经问世就很快得到应用和发展。目前,全球海水淡化产量的60%是由多级闪蒸方法获得的,同时,多级闪蒸也是单机容量最大的海水淡化方法(可达100000t/天),适合于大型和超大型淡化装置。MSF总是与火力电站联合运行,以汽轮机低压抽汽作为热源,实现电水联产。多级闪蒸技术本身也存在着一些缺陷,如设备腐蚀快、动力消耗大、传热效率低及设备操作弹性小等。但任何一种技术都在不断地进步,近年来,多级闪蒸技术在工艺改进、混合技术运用(与RO和
3、MED的结合使用等)及热效率提高等方面都有了长足的进步,仍然是现今公认的最成熟可靠的海水淡化技术。同时需要说明的是,所有的现有海水淡化技术对于淡化海水与生产饮用水都是可行的。对于技术的选择不存在“唯一的”最佳解决方案,而是应基于每个项目的自身特点,根据实际条件而定,包括规模大小、能源费用、原水水质、气候条件以及技术与安全性要求等。总体上说,单独设立的海水淡化厂适合采用反渗透法,但如果有热电厂(最新有核能发电厂)配套的话,则热法蒸馏技术更为经济可靠。多级闪蒸法不仅用于海水淡化,而且已广泛用于火力发电厂、石油化工厂的锅炉供水
4、、工业废水和矿井苦咸水的处理与回收,以及印染工业、造纸工业废碱液的回收等。2基本原理水的沸点是随容器上部汽侧压力而变化的，压力越高水的沸点越高，反之，压力.越低水的沸点就越低。所谓的闪蒸就是被加热的海水在负压的封闭容器中突然汽化，蒸汽上升到容器的上部又被冷却水管冷凝成淡水，这就是单级海水淡化工作原理。海水在容器中汽化的效果是由三种主要因素形成的，一是海水温度，但不宜过高，否则能源消耗多，易在设备内壁结垢;二是海水蒸发积，但不宜过大，否则影响制造成本及设备占地面积;三是容器内的压力，真空度越大汽化效果越好。因此在设计闪蒸设
5、备时需统筹考虑三种因素最佳效果。多级闪蒸工作原理，以三级闪蒸为例(图1)，它是在三个封闭的容器(可称为三个闪蒸室)中，每个闪蒸室下部都有一块可调节热海水水位的堰板，中部左侧为汽水分离器，右侧为淡水盘，上部为冷却水管束，顶部有抽气管口。常温的海水首先进入第三级闪蒸室上部的冷却水管束，经二级、一级上部冷却水管引出。设备运转时，该段海水一方面做为冷却水用，另一方面它本身被预热。从一级上部出来的被预热的温海水经海水加热器加热至90℃一100℃，然后热海水进入第一级闪蒸室的下部，由于闪蒸室内的压力低于热海水温度所对应的饱和蒸汽压，
6、所以热海水做为过热水而急速地被汽化，汽化后的蒸汽在闪蒸室中部通过汽水分离器除去蒸汽携带的微小海水珠，分离后的蒸汽上升到闪蒸室的上部，遇到冷凝区的管束，被凝结成淡化水(或称产品水)，淡化水滴入淡水盘后逐级汇总，引出至室外水箱内储存。经过第一级闪蒸室的热海水、按照上述原理依次进人第二、第三级闪蒸室，逐级汽化—凝结，到了最后三级的热海水，其温度有所下降，含盐量有所上升，浓海水可排至地沟或按比例进行再循环。为了使闪蒸室内的压力低于每一级热海水温度所对应的饱和蒸汽压，闪蒸室的真空度逐级增强，闪蒸过程的级数越多，其热效率就越高，经济
7、效益就越好。理想的多级闪蒸海水淡化装置，其热海水在最后一级的温度与最后一级上部冷却水温度(常温海水)之差为6℃一10℃。3设备装置与工艺流程3.1装置主要设备组成（1）一个盐水加热器：双回路管式热交换器，直径1.2m；长5.0m。缸体为碳钢，管材为90/10铜、镍合金，管径15.875mm，壁厚0.889mm，管子数量1000根，热交换面积304m2。水室内衬3mm厚90/10铜镍合金，管板为整体级刀10铜镍合金，中间隔板为碳钢。（2）热回收段蒸发器：每台装置有三个长管型蒸发容器，每个容器有12个闪蒸级，共36级。每个容
8、器的尺寸:19.6m×2.8m×2.2m。蒸发器的冷凝器采用的管材为90/10铜镍合金，外径15.875mm，壁厚0.889mm，管数1050根，有效热交换面积:1892m2。管板为整体90/10铜镍合金，水室为碳钢衬3mm厚90/10铜镍合金。每个闪蒸室的内壁，直至淡水槽的高度衬以3mm厚的316L不锈钢板。闪蒸室
