大型海水淡化技术综述
海水淡化技术综述
海水淡化综述1. 前言水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉，是人类宝贵的、不可替代的自然资源。
随着社会经济的高度发展和人口的急剧增加，淡水资源危机已经成为仅次于全球气候变暖的世界第二大环境问题。
中国是世界上严重缺水的国家之一，华北、东北、西北地区连年干旱缺水；南方地区水体污染严重，使水源性缺水成为经济和社会发展的突出问题，特别是经济发达的地区也存在着严重的淡水危机，主要沿海大中城市不同程度的缺乏水资源，许多地区由于严重的地下水超采，已造成地下水位大幅沉降、地面下沉、海水倒灌，严重的影响着这些地区的人民生活和经济发展。
沿海地区有丰富的海水资源，用海水淡化技术向大海要淡水，是增加淡水资源，满足沿海城镇对淡水的需求是十分必要的，从技术、经济的角度讲，也是十分可行的。
2. 海水淡化技术概况海水淡化就是将海水中的盐和水分离的过程，是通过物理、化学或物理化学方法实理的。
海水淡化方法有数十种，但目前投入商业应用的主要有多级闪蒸（MSF），多效蒸发或多效蒸馏（ME或MED）、压汽蒸馏（MVC）、反渗透（SWRO）等，前三种属于蒸馏法，第四种属于膜法。
多级闪蒸（MSF）：经过加热的海水，依次在多个压力逐级降低的闪蒸室进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。
目前多级闪蒸法技术最成熟，运行安全性高，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。
MSF总是与火力电站联合建设与运行，以汽轮机低压抽汽做为热源。
目前日产6万吨的单机已投入商业运转，日产9万吨的单机正进行设计。
这都是世界上最大规模的海水淡化装置。
多效蒸发（MED）：加热后的海水经多个蒸发器串联运行的蒸发过程。
也主要与火电站联运，但规模一般在日产1万吨以下。
操作温度一般较高，顶温100～120℃，欧洲和亚洲一些火力电厂都有使用；另一类是低温多效蒸馏（LT-MED），顶温70℃左右。
后者较前者较具竞争力，是蒸馏法中最节能的方法之一。
对于供汽温度为80℃上下的低温核供热条件，采用低温多效蒸馏也是有利的。
mof 膜 海水淡化 综述
mof 膜海水淡化综述
MOF全称为金属有机骨架材料，是一种多孔纳米材料。
近年来，MOFs在气体分离、空气净化、水净化、工业催化、生物医药、功能器件等各个领域得到了广泛研究。
在海水脱盐方面，二维MOF（导电六氨基苯）的使用可能性以及材料固有的孔隙率对海水脱盐的重要性是该技术的两大创新点。
如果该技术成熟，水资源短缺将不再是困扰世界的全球性环境问题。
海水淡化膜的分离原理是反渗透技术。
反渗透技术是利用半透膜，在压力的作用下，将溶液中的溶质与溶剂分开的分离技术。
在海水淡化过程中，通过反渗透膜的作用，将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。
金属有机框架(MOF)是一类具有埃大小的固有孔隙率的材料，已经有超过2万个MOF得到了制造和表征，目前面临的挑战是寻找合适的材料制作高效的反渗透（RO）膜。
在进一步研究了MOF周围的水密度和轨迹后，我们会发现MOF两侧的势垒可能弱于其他材料，这使得水分子以较少的能量通过MOF 孔，减少能耗。
总结：MOF膜至少由两层组成，可以成功地“过滤”几乎100%的离子。
双分子层MOF的最高渗透速率比石墨烯膜高约1个数量级，说明要实现相同的海水淡化，石墨烯膜必须有9个以上的孔效率。
更为重要的是，MOF的透水率比MFI沸石、半咸水RO或纳滤等商用材料高3到6个数量级。
其固有的孔隙率使膜层上的孔隙面积达到最大，使之成为海水淡化技术最合适的材料。
海水淡化技术及装备的研究进展
海水淡化技术及装备的研究进展海水淡化是指将海水中的盐分去除，从而使其变成可以饮用或用于灌溉的淡水。
由于全球水资源日益短缺，海水淡化技术成为了解决水资源问题的重要手段之一。
本文将对海水淡化技术及装备的研究进展进行综述。
1. 蒸馏技术蒸馏技术是最早被应用于海水淡化领域的方法之一。
其基本原理是利用蒸发和凝结的物理过程将水分离出来。
经过多年的发展，蒸馏技术已经有了很大的突破，包括多效蒸馏、闪蒸和反渗透等。
多效蒸馏是一种高效的蒸馏技术，其利用了多级的蒸发和冷凝器，从而提高了能量利用率。
闪蒸是一种低温蒸馏技术，其通过将水加热到接近沸点，然后快速去除压力来实现蒸发。
而反渗透是一种利用半透膜分离溶液中的溶质和溶剂的方法，其膜孔径比水分子小得多，从而只允许水通过，而不允许盐分通过。
2. 膜分离技术膜分离技术是近年来海水淡化领域的一项重要技术。
其基本原理是通过膜的孔径和特性，将海水中的溶质和溶剂分离开来。
膜分离技术包括了反渗透、电渗析、超滤和微滤等。
反渗透作为最常用的膜分离技术之一，其透过率和截留效果都非常理想。
电渗析是利用电场和离子的迁移速度的差异，将溶液中的离子分离出来。
超滤和微滤是根据膜的孔径选取原理进行分离，其对分子尺寸和形状的选择性较强。
3. 离子交换技术离子交换技术是一种能够去除溶液中的离子的方法。
其基本原理是利用离子交换剂与溶液中的离子之间的吸附和解吸作用，将溶液中的离子去除。
离子交换技术可以用来去除海水中的硬度离子和重金属离子。
离子交换技术主要分为阳离子交换和阴离子交换两种方法。
阳离子交换是通过树脂与阳离子之间的吸附和解吸作用进行离子的交换，而阴离子交换则是通过树脂与阴离子之间的吸附和解吸作用进行离子的交换。
离子交换技术在海水淡化中的应用可以有效降低盐浓度和重金属含量。
4. 太阳能海水淡化太阳能海水淡化是一种利用太阳能作为能源进行海水淡化的环保技术。
其基本原理是通过太阳能板将太阳能转化为电能，并用于驱动海水淡化装置。
海水淡化技术及发展状况简析
一、海水淡化简介1、海水淡化的定义海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。
是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。
从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。
2、海水淡化的主要用途海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。
海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。
3、海水淡化综合简介海水淡化是人类追求了几百年的梦想。
早在400多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。
从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展,在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。
现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。
一座现代化的大型海水淡化厂，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。
淡化水的成本在不断地降低，有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。
某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模，目前淡化水已经完全可用于农田灌溉。
4、海水淡化历史地球表面2/3的面积被水覆盖，但水储量的97％为海水和苦咸水，这些水是很丰富的。
但是，要利用海水必须经过淡化。
目前，全世界有一百二十多个国家和地区采用海水或苦咸水淡化技术取得淡水。
第一个海水淡化工厂于1954 年建于美国，现在仍在德克萨斯州的弗里波特（Freeport）运转着。
佛罗里达州的基韦斯特（Key West）市的海水淡化工厂是世界上最大的一个，它供应着城市用水。
表面看海水淡化很简单，只要将咸水中的盐与淡水分开即可。
最简单的方法，一个是蒸馏法，将水蒸发而盐留下，再将水蒸气冷凝为液态淡水。
这个过程与海水逐渐变咸的过程是类似的，只不过人类要攫取的是淡水。
另一个海水淡化的方法是冷冻法，冷冻海水，使之结冰，在液态淡水变成固态的冰的同时，盐被分离了出去。
高效海水淡化技术：过去、现在和未来
高效海水淡化技术：过去、现在和未来过去、现在和未来的高效海水淡化技术海水淡化是指将海水中的盐分去除，以便让其成为可用于农业灌溉和饮用水供应的淡水资源。
随着全球水资源短缺的严重性日益加剧，高效海水淡化技术的发展变得尤为重要。
本文将探讨过去、现在和未来发展方向下的高效海水淡化技术。
过去的海水淡化技术几乎都是基于蒸发和冷凝的原理。
其中最早被广泛应用的是多级闪蒸技术，通过多级蒸发-冷凝设备，将海水加热蒸发，然后进行冷凝，以分离出淡水。
然而，这种方法存在能源消耗大、成本高以及对环境有一定的影响等问题。
随着科技的发展，逆渗透技术成为主流海水淡化方法。
逆渗透技术通过半透膜，将海水中的溶解盐分和杂质分离出去，从而产生淡水。
逆渗透技术相对于传统的闪蒸技术来说，能源消耗更低，处理能力更大，并且更适用于规模化运作。
然而，逆渗透技术仍然面临着膜污染、高压运行和后续处理等问题。
现在，随着科技的不断进步，高效海水淡化技术已经取得了长足的进展。
其中一项重要的技术是压力边界层离子交换（PBLIX)技术。
这种技术利用压力边界层的理论，可以在高盐水和低盐水之间形成离子交换膜，从而将盐分从水中去除。
相较于传统的逆渗透技术，PBLIX技术具有更低的能耗和更高的选择性。
此外，还有一项新兴的技术是纳米技术。
纳米技术通过利用纳米级材料的特性，构建出高效的海水淡化设备。
近年来，不少研究表明，纳米材料能够显著提高逆渗透膜的抗污染性能和水通量，从而提高淡水产量并降低运营成本。
未来的高效海水淡化技术将继续追求更高的能源效益、更低的成本和更少的对环境的影响。
一项有潜力的技术是碳纳米管技术。
碳纳米管由石墨烯卷曲而成，具有高度的结构稳定性和惊人的水通量。
研究人员发现，碳纳米管能够以比传统逆渗透膜更高的速率去除盐分，使得淡水生产效率得以提高。
类似地，光驱动的蒸发技术也被视为未来的发展方向。
这项技术利用太阳能或其他光源，将海水加热至蒸发温度，然后通过冷凝膜使蒸汽凝结为淡水。
海水淡化文献综述参考
海水淡化后浓海水处置技术的研发材料与化学工程学院姓名：程晓娇专业：应用化工技术班级：10应技班摘要：浓海水处理排海工程就是将海水经过淡化处理的浓海水通过海洋放流管输送到离海岸一定距离、一定深度的强流区域，由海洋放流管尾部的扩散器排放，即充分利用海洋的扩散、降解和自净能力，达到浓海水处理的目的。
海水经淡化之后，产生浓盐水尾液，如果它不加处理，直接排放，势必对环境造成严重影响[1]。
利用扩散器排放浓海水，能很好的利用自然海域的特点，海域本身的自净溶解能力使浓海水及时得到扩散稀释，达到净化目的。
这样，既解决了环保问题，又使处理浓海水尾液成本得以降低。
本文从我国水资源的严重缺乏角度，阐述了海水淡化的重要性，进而引出海水淡化之后所产生的浓海水尾液的影响。
通过对近些年排海工程理论模型的了解，再对海洋水动力学进行研究，提出一些模拟方法。
本文着重阐述如何进行排海扩散器的设计，从结构、要求、设计原理、流程和主要影响因素等多角度考虑，并介绍两种扩散器水力设计方法——孔口出流系数法和动压力水头法[2]。
在六横岛台门海水淡化工程中，采用T型走向扩散器，通过数值模拟，对轴线流速、浓度及稀释度的沿程变化进行比较，得出结论。
关键词：海水淡化主题：浓海水排海工程是浓海水处理和处置的一种常用方法。
在浓海水排海中，需要合理利用海洋的稀释和净化容量，否则会造成海洋污染和海洋的生态破坏。
扩散器的结构直接影响浓海水排放后在近区的浓海水场的形成，不同的环境保护需求所要求的水质不同，对扩散器结构的要求可能也不一样。
以前的工程多采用线源模型指导扩散器的结构设计，这与实际工程中的导流管型扩散器不相吻合。
近年来海洋排放近区模型研究取得很大进展，出现了一些三维模型。
运用这些模型来模拟污水排放后的近区浓海水场状况(如初始稀释度)，将浓海水排放近区的水质影响同扩散器结构紧密地联系起来。
尤其在浓海水海洋处置的环境影响研究或可行性研究阶段，在扩散器结构设计还没有进行的情况下，采用本论文提出的扩散器结构概念设计的方法不仅可以评价浓海水排海对环境的水质影响，还可以帮助优化扩散器结构，对实际的设计具有指导作用。
海水淡化原理及方法综述
海水淡化原理及方法综述摘要介绍了海水淡化的原理和多级闪蒸、反渗透种常用的海水淡化方法，并且简要回顾了我国海水淡化的研究和技术应用情况。
关键词海水淡化多级闪蒸反渗透水对于人类的生存与发展具有重要意义，而能被人类利用的淡水资源仅占全球水总储量的0．77%。
随着淡水资源短缺的形势日趋严峻，人们寄希望于新的淡水资源的开发。
海水淡化作为开发新的淡水资源的重要手段日益受到重视。
1 海水淡化的原理海洋水占全球水总储量的96．5%，而人类有近七成居住在距大海不到10公里的地方，因此海水淡化成为新水源开发的必然趋势。
海水淡化就是将海水脱除盐分变为淡水的过程。
1．1 海水的水质特点［1］海水水质的主要特点是：1)含盐量高，一般在35 g/左右；)腐蚀性大；3)海水中动、植物多；4)海水中各种离子组成比例比较稳定（见表1）；（5）pH变化小，海水表层pH在8．1~8．3范围内，而在深层pH则为7．8左右。
1．海水淡化方法分类及其原理根据分离过程，海水淡化主要包括蒸馏法、膜法、冷冻法和溶剂萃取法等。
蒸馏法海水淡化是将海水加热蒸发，再使蒸气冷凝得到淡水的过程，又可分为多级闪蒸、多效蒸发和压气蒸馏。
膜法海水淡化是以外界能量或化学势差为推动力，利用天然或人工合成的高分子薄膜将海水溶液中盐分和水分离的方法，由推动力的来源可分为电渗析法、反渗透法等。
冷冻法海水淡化是将海水冷却结晶，再使不含盐的碎冰晶体分离出并融化得到淡水的过程［3］。
溶剂萃取法海水淡化是指利用一种只溶解水而不溶解盐的溶剂从海水中把水溶解出来,然后把水和溶剂分开从而得到淡水的过程［3］。
海水淡化的历史可以追溯到公元3世纪，当时的水手用海绵吸收海水蒸发出的水蒸气，然后将凝结的淡水挤出以供旅途之需。
海水淡化真正实现装机应用是在18世纪后期。
最早的海水淡化处理厂于1881年在地中海马耳他岛上建成，岛上的饮用水大部分来源于海水淡化处理［4］。
现代海水淡化方法的早期研究开发中，蒸馏法特别是多级闪蒸法应用最为广泛。
高盐度海水淡化装备的技术现状与发展前景
高盐度海水淡化装备的技术现状与发展前景随着全球水资源供需的紧张程度不断加剧，淡化海水成为了解决水资源短缺问题的一项重要技术。
而海水淡化的技术中，高盐度海水淡化装备的发展一直备受关注。
本文将对高盐度海水淡化装备的技术现状及其发展前景进行探讨。
一、技术现状1.多效蒸发技术多效蒸发技术是目前应用最为广泛的高盐度海水淡化技术之一。
它通过多级蒸发-冷凝系统，利用余热进行加热蒸发，实现盐水和淡水的分离。
这种技术具有能源消耗低、产水质量高的优点，适用于高盐度海水淡化。
2.逆渗透技术逆渗透技术是一种膜分离技术，广泛应用于低盐度海水淡化领域，但在高盐度海水淡化方面也逐渐得到了应用。
该技术通过在压力作用下，将海水通过半透膜，分离出盐分和水分。
逆渗透技术具有操作简单、产水稳定等优点，但在高盐度海水淡化方面，需要克服成本高、防膜污染等问题。
3.蒸发结晶技术蒸发结晶技术是将高盐度海水利用蒸发结晶的方法，将盐分与淡水分离。
它可以有效地处理高盐化学废水和海水淡化。
蒸发结晶技术具有节能省电、产水质量高的优势，但设备体积较大，适用场景相对有限。
二、发展前景1.技术改进当前的高盐度海水淡化装备还存在一些技术挑战，如耐盐性、膜污染等问题。
未来的发展方向之一是改进技术，提高装备的耐盐性和抗污染能力。
同时，也需要继续改进高盐度海水淡化膜的材料，提高其选择性和稳定性。
2.能源消耗降低高盐度海水淡化过程中，能源消耗是一个重要的成本和环境问题。
未来的发展趋势是减少能源消耗，提高能源利用效率。
可以通过开发新型蒸发器技术、应用太阳能等可再生能源来降低能耗，从而降低高盐度海水淡化装备的运行成本。
3.规模化应用目前，高盐度海水淡化装备主要用于海水淡化厂和海上油田等特定领域。
未来的发展趋势是规模化应用，将高盐度海水淡化装备广泛应用于制取淡水、工业产水和海水处理等领域，以满足不同领域的用水需求。
总之，高盐度海水淡化装备的技术现状与发展前景呈现出良好的发展态势。
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文章编号:CN23-1249(2010)06-0029-05大型海水淡化技术综述刘庆江(哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046)摘 要:介绍了大型海水淡化技术的主要方法、分类和工作原理,并对各主要方法进行了比较,对大型低温多效海水淡化技术进行了重点阐述。
关键词:大型海水淡化技术;配压缩器低温多效蒸发中图分类号:P 747 文献标识码:ASu mm arization on Seawater Desali nation TechnologyL i u Q ingjiang(H arbin Bo iler Co .Ltd .,H ar b i n 150046,China)Abst ract :This paper introduces the m a i n m ethods 、classifacation and pri n ciple of sea w ater desa li n a ti o n techno l o gy ,and presents a co m parisi o n to m a i n m ethods ,g i v es e m phatica l description to lo w te mperature m ult-effect distillation .K ey w ords :lo w te mperature m u lt-effect distillation;TVC-M ED收稿日期:2010-08-15作者简介:刘庆江,男,本科,高级工程师,哈尔滨锅炉厂有限责任公司副总工程师,毕业后一直从事电站辅机、石化容器、核电产品的设计工作。
0 引 言淡水资源的匮乏已成为威胁人类生存的严重问题。
我国早已认识到缺水将成为制约社会进步和经济发展的瓶颈。
我国水资源总量2.81万亿m 3,居世界第六位,但人均仅占世界人均的1/4,为第121位。
全国有300多个城市缺水;沿海城市特别是别是北方地区以及岛屿的供水严重不足。
我国沿海地区有丰富的海水资源,用海水淡化技术提纯淡水以满足沿海城镇和岛屿对淡水的需求。
随着水资源短缺问题的日趋严重,海水淡化将成为我国解决沿海地区淡水资源短缺问题的重要措施。
1 海水淡化装置分类及工作原理海水淡化是从海水中获取淡水的技术和过程,是分离海水中盐和水的过程。
海水淡化常用的方法有蒸馏法和膜分离法,还有冷冻法、水合物法、溶剂萃取法、离子交换法等。
蒸馏法又分多级闪蒸(M SF)、多效蒸发(MED )、压汽蒸馏(VC )和太阳能蒸馏(SD);膜分离法分反渗透法(RO )和电渗析法(ED)。
而常用的适用于大型的海水淡化主要方法有反渗透(RO )法、多级闪蒸(M SF)法和多效蒸发(MED)法。
M SF 和MED 都属于热法。
为了避免海水蒸发过程在蒸发设备上生成的污垢,MED 方法目前多采用低温多效蒸发技术(LT -M ED )。
为了提高MED 装置的经济性,可在M ED 海水淡化装置上加设蒸汽压缩机。
若带有蒸汽热力压缩器(TVC),称为TVC -MED 装置;若带有机械压缩机(MVC ),称为MVC -MED 装置。
由表1归纳了几种海水淡化方法的特性。
第6期锅 炉 制 造No .6 2010年11月B O I LER MANUFACTURI NGNov .20102 大型海水淡化主要方法2.1 反渗透法反渗透法最初用于污水的处理,自70年代后期发展出第一座反渗透法海水淡化(S WRO)厂以来,一直是具有竞争力的海水淡化技术之一。
原海水通过RO 膜之前必须先经前处理,其目的是除去可能阻塞薄膜的物质或破坏其构造的成份如氧化剂等,处理的方法包括凝集沉降、过滤及添加抑制结构的药剂等。
经过前处理后,海水由高压泵送至薄膜分离室,借助于半透膜可除去90%~99%的盐类、95%~99%的有机物及将近100%的胶体如细菌、硅胶等。
薄膜的组成通常包括两个部分:一部分为海绵状的多孔物质,可让盐类及水通过并支持半透膜;另一部分为厚度仅为数千分之一英寸的半透膜,只能允许水通过。
RO 海水淡化装置耗用电能,造水能耗较低,目前大型RO 海水淡化装置的单位造水电耗约为4-8k W h /m 3,生产淡水含盐量100~500pp m 。
装置容量由最初的小型装置逐渐发展到中大型装置,且与热法形成联合海水淡化系统。
其关键技术是高性能的反渗透膜和高效能量回收装置,这两项技术目前只被少数国际大公司所掌握。
图1给出了反渗透海水淡化装置工作流程。
图1 S W RO 工作流程2.2 多级闪蒸法多级闪蒸法是利用闪发蒸馏的原理,将溶液中的水分转变成蒸汽而与溶解于溶液中的盐份分离,闪蒸是以减压的方式降低沸点,产生水蒸汽经冷凝后即可制得淡水。
多级闪蒸法的过程原理如下:将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室,由于该闪蒸室中的压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下,故热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速的部分气化,从而使热盐水自身的温度降低,所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。
多级闪蒸以此原理为基础,使热盐水依次流经若干个压力逐渐降低的闪蒸室,逐级蒸发降温,同时盐水也逐级增浓,直到其温度接近(但高于)天然海水温度。
从各级闪蒸室中闪蒸出的蒸汽,分别通过各级的汽水分离器,进入冷凝室的管间凝结成淡水。
图2给出了直通式M SF 海水淡化装置流程示意图。
多级闪蒸海水淡化装置在海水淡化最为集中的中东地区占据主要地位,其单机容量最大,造水品质高(含盐量可低至2~5ppm ),技术成熟,设备运行稳定。
其缺点是装置占地面积大,装置投30 锅 炉 制 造 总第224期资费用高,设备运行能耗高,近年来发展呈下降趋势。
图2 M SF海水淡化装置工作流程示意图2.3 多效蒸发法多效蒸发法是海水淡化技术中较早发展的方法之一,多效蒸发系由单效蒸发器串联组成,即将前一个蒸发器产生的二次蒸汽引入下一个蒸发器作为加热蒸汽并在其中凝结为水,如此依次进行,每一个蒸发器及其过程称为一效,这样就可形成双效、三效和多效等。
多效蒸发使热能重复利用,造水比几乎按效数成倍增加。
蒸发器换热管表面严重的结垢曾限制了MED海水淡化技术的发展。
随着防垢技术的发展、新型高效蒸发设备的出现及低温蒸发技术的进展,在20世纪60年代末发展了低温多效蒸发海水淡化技术,成为第三代海水淡化技术,在90年代后得到快速发展。
所谓低温多效蒸发(LT-M ED)海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度TBT不超过70的海水淡化,低温下经过简单预处理的海水在蒸发器中几乎不再发生结垢现象。
进料海水首先进入冷凝器中预热,而后被分成两股物流。
一股作为蒸发过程的进料,另一股作为冷却水排回大海,水温较低时不需要冷却水,从而减少排水能量消耗。
进料海水被引入到蒸发器的后几效中,料液经喷嘴被均匀分布到蒸发器的顶排管上,海水被预热到饱和温度后部分水吸收管内冷凝蒸汽的潜热而蒸发。
二次蒸汽在下一效中冷凝成产品水,剩余料液由泵输送到蒸发器的下一个效组中,在新的效组中重复喷淋、蒸发、冷凝过程。
料液最后在末效蒸发器组中以浓缩液的形式离开装置。
生蒸汽被输入到第一效的蒸发管内并在管内凝结,管外海水产生与冷凝量基本等量的二次蒸汽。
由于第二效的操作压力要低于第一效,二次蒸汽在经过汽液分离器后,进入下一效传热管。
蒸发、冷凝过程在各效重复,最后一效的蒸汽在冷凝器中被海水冷凝。
由于各效压力不同,使部分产品水闪蒸,并将热量带回蒸发器。
被冷却的产品水由产品水泵输送到产品水储罐。
低温多效蒸发器可做到15效甚至更多。
低温多效蒸发海水淡化根据所配热泵类型不同可分为三类:(1)不配任何热泵的低温多效蒸发。
当所提供的加热蒸汽正好是或略高于低温多效海水淡化设备所需压力的蒸汽,可采用该种方式。
该方式可利用低压蒸汽,具有很好的热能利用率。
(2)低温多效蒸发配机械压缩机(MVC-MED)。
这种方式一般被作为压汽蒸发装置。
这种技术的原理是,经预热的海水到蒸发器中受热气化,蒸发出的二次蒸汽通过压缩机的绝热压缩,提高其压力、温度及热焓后再送回蒸发室,作为加热蒸汽使用,使蒸发器内的海水继续蒸发,而其本身则冷凝成水,冷凝水从蒸发器内抽出,并与进料海水换热冷却。
采用机械压缩原理,使用机械压缩机提高二次蒸汽压力、温度,使二次蒸汽的潜热在蒸发器内连续循环并产生热交换。
在正常运转时,机械压缩蒸发装置蒸发所需的能量基本上从压缩功获得,适用于中小容量的海水淡化装置,造水能耗约为10~15k W h/m3。
(3)配热力压缩器的低温多效蒸发(TVC-MED)。
这种方式是采用热压缩原理,用高压蒸汽在喷射器中吸入二次蒸汽,实现低压蒸汽重复利用的目的。
当加热蒸汽的压力高于0.3M Pa 时常采用此种方式,利用高压蒸汽将多效蒸发装置中某一效的低压二次蒸汽压缩为满足装置首效蒸发器需要压力的蒸汽。
TVC结构简单,操作方便,充分利用了高压蒸汽中的能量,可得到1~20倍高压蒸汽量的加热蒸汽,可增加海31第6期 刘庆江:大型海水淡化技术综述水淡化装置的造水比。
TVC -MED 工作流程如图3所示。
图3 TV C-M ED 工作流程示意图横管降膜TVC -MED 海水淡化装置工作原理从海水、蒸汽和气体侧的流程进行如下说明:海水侧的流程:海水在冷凝器中完成预热,而后分成两股流动,一股作为蒸发过程的进料,另一股作为冷却海水排回大海。
进料海水并行进入到蒸发器的各效中,或由前效至后效串联进料;海水进入蒸发器后,经布液器被均匀分布到蒸发器的顶排管上,在管子表面形成液膜,在重力作用下沿管子以薄膜形式向下流动,海水被管内蒸汽加热而产生部分蒸发,生成的二次蒸汽经除沫器(汽液分离器)后进入下一效蒸发器的管内作为加热蒸汽,剩余的海水逐效进入下一效蒸发器中闪蒸,浓盐水在温度最低的末效蒸发器中离开装置。
蒸汽侧流程:高压蒸汽经TVC 将末效蒸发器产生的部分蒸汽混合增压,达到进入一效蒸发器的压力,加热蒸汽进入到第一效蒸发器的传热管内并在管内凝结为水,排到蒸发器外,管外海水蒸发,生成二次蒸汽。
由于第二效的操作压力要低于第一效,第一效蒸发器的二次蒸汽在经过汽液分离器后,进入下一效传热管内。
蒸发、冷凝过程在各效蒸发器内重复,某一效蒸发器内生成的二次蒸汽一部分作为TVC 的引射蒸汽,与工作蒸汽一起作为加热蒸汽进入到第一效蒸发器,其余部分蒸汽向下一效蒸发器传递,末效蒸发器产生的二次蒸汽在冷凝器中被海水凝结。
对于单纯的MED 海水淡化装置,第一效蒸发器内加热蒸汽的冷凝水返回锅炉给水系统,其余各效的冷凝水即为产品水;对于TVC -M ED 海水淡化装置,第一效的加热蒸汽中已混入末效的二次蒸汽,得到的总淡水量是海水淡化产生的淡水与加热蒸汽凝结水之和。
蒸汽侧流程:为了保证各效蒸发器和冷凝器能够稳定运行,需要将每一效蒸发器的蒸发室和冷凝器的汽侧,通过气侧管道与喷射真空泵相连接,从而将蒸发过程产生的少量不凝气抽出。