海水淡化的一个成功的案例及其可行性分析

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1、0引言当前，淡水资源供应已经成为21世纪的主要问题。自然界的水资源是有限的。随着农业和工业生产的发展，随着发展中国家的人口膨胀和人民生活水平的不断提高，全球的用水量急剧上升，差不多每20年就增长一倍。面对这些问题，海水淡化作为一种补足性的方案，不论从技术还是从经济的角度，都变得越来越重要。海水淡化技术的发展，在效率、可靠性和经济性方面都有了很大提高。低温多效是海水淡化的一种技术，本文就其原理和技术特点进行阐述。1蒸馏主要的蒸馏方法包括：(1)单效或多效蒸馏，采用或不采用蒸汽压缩(2)闪蒸。蒸馏法最主

2、要的优点就是不需要对海水进行预处理，仅需进行标准过滤和简单的加氯处理（或其它相应处理）以杀死水中微生物。即使在悬浮物含量很高的情况下（例如数百ppm），就可以对海水进行淡化。海水的取水口必须设置在适当的位置，以避免被海藻或泥沙所阻塞。蒸馏淡化装置在正确操作和维护的条件下每年的有效工作时间超过8300小时，其使用寿命超过20年。目前全球共计日产1600万立米的海水淡化装置中，超过80是采用蒸馏法取得，这一成就在很大程度上是由上述的优点实现的。2单效和多效蒸馏2.1单效蒸馏单效蒸发器是应用蒸馏技术的淡化

3、装置中最简单的配置形式（见图1）。在一个绝热的容器中装置一组水平的管道，管道中通入热的介质，一台抽气机来保持容器内的真空。经过预处理的海水补给水从上方喷淋到管束的表面，由于进行抽真空，内部压力低，在管道内高温介质的作用下，再较低温度就已经沸腾。在容器中还装置有一组使海水降温的冷却管道，沸腾的蒸汽在冷却管束的表面凝结成水。从凝结器流下的水被收集到底盘中，并由水泵抽出。海水补给水量远远大于产品水，其中的大部分用于形成喷淋在管束上的水幕。海水中剩余的浓盐水也在容器的底部收集，由盐水泵抽出。图1单效蒸馏装置

4、式中：Q:蒸汽和海水的交换热量P:淡水产量r：汽化潜热k：海水补给量与淡水产量的比值dt：蒸发器内部与凝汽器出口的端差Y：单位产品淡化水所需要的热量如果r＝560kcal/kg，k＝3.5，dt＝7°C，那么Y≈585kcal/kg，基本上等于汽化潜热。如果认为造水比就是产品水量和蒸汽量的比值，不难证明这个值大约等于1。如此低的产水率只在能源价格足够低廉的情况下才有利用价值。在船用淡化装置中，为追求设计的简单化可能采取单效的设计。2.2多效蒸馏显然，使用单效蒸馏的方法无法进行大规模的廉价的海水淡化。

5、为了减少热能消耗以降低成本，将蒸汽的热能进行循环并多次重复利用，是多效蒸馏的基本原理。水的沸点和它所受到的压力有关，压力越低，水的沸点就越低。第1效蒸发海水所得的蒸汽可以用作第2效的热源（见图2）。第2效的沸点温度和压力比第1效低，效与效之间的热量再生利用可以重复数次。这样，供给蒸发器的热量只需在第1效中将海水补给水加热并将产品水汽化。不考虑热量损失和其它辅助设备的消耗，一台N效的蒸发器的每效产水量近似相同。图2多效蒸馏装置如果效数n＝4,k＝3.5，dt＝7°C，那么Y≈164kcal/kg造水比

6、为3.5左右如果采用热压缩喷射器，最后一效的部分（大约一半）蒸汽经过压缩，回到第一效，利用余热，可进一步提高造水比，造水比可以达到8左右，国华沧东电厂就是这种模式。3效数的确定在确定淡化装置效数时，需要考虑以下的因素：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°C；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。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。

7、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。目前普遍采用的多效装置一般为4效，它的单位热消耗量接近每千克150千卡。不过有很多大型淡化厂的业绩表明，多效蒸馏的效数完全可以继续提高（目前可达12效）。4低温多效蒸馏装置的主要优点4.1较低的结垢可能与工作在高温环境的闪蒸装置不同的是，多

8、效蒸发器的盐水温度最高不能超过63°C。这种差别是由多效蒸发器的工作原理决定的。热蒸汽管蔟上的浓盐水在重力的作用下向下流动，相反在多级闪蒸装置中，盐水循环是通过冷凝器的管束强制进行的。因此当使用可靠的阻垢剂时，多效蒸发器的水垢沉积率非常低。在正常的操作条件下，装置一般可以持续工作很长时间，只需每一年或更长的时间进行一次酸洗。4.2腐蚀控制只需使用标准不锈钢或敷有适当涂层的碳钢就可以将腐蚀完全地控制住。4.3高纯度的产品水大部分用于冷凝产生蒸馏水的蒸汽是在热管蔟上产生，