多級(jí)閃蒸海水淡化技術(shù)

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1、多級(jí)閃蒸海水淡化技術(shù) 張百忠1 (1中國第一重型機(jī)械集團(tuán)公司人力資源部高級(jí)工程師，黑龍江富拉爾基161042 ) 摘要：系統(tǒng)地分析闡述了海水淡化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、工作原理、工作流程、主要設(shè)備及計(jì)算方法。 關(guān)鍵詞：多級(jí)閃蒸；海水淡化 中圖分類號(hào)：TQ085 +, 4 7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1673 — 3355( 2008 )04 — 0024 - 02 Multi-step Flash Vaporization Sea-water Desalination Technology Zhang Bai-zhong Abstract： The article provides a

2、nalysis and description on sea-water desalination technology on the aspects of development trends operation principle， operation f low， main equipment composition and calculation method Key words : multi -step flash vaporization ； sea -water desalination 至今海水淡化方法已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)十種，主 要包括蒸餾法、膜法、電滲析法和冷凍法

3、等。對(duì) 在諸多的方法中，目前工業(yè)上采用的主要有以而 下三種，即多級(jí)閃蒸（MSF ）、反滲透（RO ） 和多效蒸餾（MED ）。經(jīng)過近5 O年的發(fā)展， 可以得到如下結(jié)論：以上這三種海水淡化方法將 決定海水淡化技術(shù)發(fā)展的未來。 l多級(jí)閃蒸的特點(diǎn) 多級(jí)閃蒸具有可靠性高、防垢性能好、易 于大型化等優(yōu)點(diǎn)。因此，于上世紀(jì)5 O年代一經(jīng) 問世就很快得到應(yīng)用和發(fā)展。目前，全球海水淡 化產(chǎn)量的6 0 %是由多級(jí)閃蒸方法獲得的，同 時(shí)，多級(jí)閃蒸也是單機(jī)容量最大的海水淡化方法 （可達(dá)100000t /天），適合于大型和超大型淡化 裝置。MSF總是與火力電站聯(lián)合運(yùn)行，以汽輪 機(jī)低壓抽汽作為熱源，實(shí)現(xiàn)電水聯(lián)產(chǎn)。

4、多級(jí)閃蒸技術(shù)本身也存在著一些缺陷，如 設(shè)備腐蝕快、動(dòng)力消耗大、傳熱效率低及設(shè)備 操作彈性小等。但任何一種技術(shù)都在不斷地進(jìn) 步，近年來，多級(jí)閃蒸技術(shù)在工藝改進(jìn)、混合 技術(shù)運(yùn)用（與RO和ME的結(jié)合使用等）及熱效率 提高等方面都有了長足的進(jìn)步，仍然是現(xiàn)今公認(rèn) 的最成熟可靠的海水淡化技術(shù)。 同時(shí)需要說明的是，所有的現(xiàn)有海水淡化技 術(shù)對(duì)于淡化海水與生產(chǎn)飲用水都是可行的。 于技術(shù)的選擇不存在“唯一的”最佳解決方案， 是應(yīng)基于每個(gè)項(xiàng)目的自身特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際條件而 定，包括規(guī)模大小、能源費(fèi)用、原水水質(zhì)、氣候 條件以及技術(shù)與安全性要求等。總體上說，單獨(dú) 設(shè)立的海水淡化廠適合采用反滲透法，但如果有 熱電廠（最新

5、有核能發(fā)電廠）配套的話，則熱 法蒸餾技術(shù)更為經(jīng)濟(jì)可靠。 多級(jí)閃蒸法不僅用于海水淡化，而且已廣泛 用于火力發(fā)電廠、石油化工廠的鍋爐供水、工業(yè) 廢水和礦井苦咸水的處理與回收，以及印染工業(yè)、 造紙工業(yè)廢堿液的回收等。 2多級(jí)閃蒸的工作原理與工藝流程 多級(jí)閃蒸過程的原理如下:將原料海水加熱 到一定溫度后引入閃蒸室，由于該閃蒸室中的壓 力控制在低于熱鹽水溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓的 條件下，故熱鹽水進(jìn)入閃蒸室后即成為過熱水而 急速的部分氣化，從而使熱鹽水自身的溫度降低， 所產(chǎn)生的蒸汽冷凝后即為所需的淡水。多級(jí)閃蒸 就是以此原理為基礎(chǔ)，使熱鹽水依次流經(jīng)若干個(gè) 壓力逐漸降低的閃蒸室，逐級(jí)蒸發(fā)降溫，同時(shí)鹽

6、水也逐級(jí)增濃，直到其溫度接近（但高于）天然海 水溫度。 多級(jí)閃蒸系統(tǒng)的工藝流程圖1所示主要設(shè) 備有鹽水加熱器、多級(jí)閃蒸裝置熱回收段、排 熱段、海水前處理裝置、排不凝氣裝置真空系 統(tǒng)、鹽水循環(huán)泵和進(jìn)出水泵等。 I Q*ll ］一加熱器；？一熱回收段彳3一排熱段；4一海水；5一排冷卻海 水；—進(jìn)料水；7—循環(huán)鹽水；8—加熱燕汽；9—排濃鹽水I 10—捶慵水；】1--抽真空n 圖1多級(jí)閃蒸流程示意圖 由上式即可得到一定淡水產(chǎn)量要求下的循 環(huán)鹽水流量。 鹽平衡F Cf= B Cb 水平衡 F （ 1 一 Cf ） = D + B（ 1 一 Cb ） 式中，Cf 一原料水中鹽的質(zhì)量濃

7、度（k g/k g ）； Cb一排放濃鹽水中鹽的質(zhì)量濃度（k g/k g ）。 將濃縮比a=Cb /Cf代人上兩式，便可得到： F = u D a B = F_ a 3多級(jí)閃蒸器（蒸發(fā)器和水箱） 多級(jí)閃蒸器是全套裝置的核心設(shè)備，基本結(jié) 構(gòu)分上下兩部分，下部為閃蒸室，上部為冷凝室。 4設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)捷計(jì)算方法 下面介紹一種簡(jiǎn)便的多級(jí)閃蒸過程計(jì)算方 法，該種方法對(duì)理解多級(jí)閃蒸過程和進(jìn)行過程工 藝設(shè)計(jì)是非常有益的。 4.1 基本工藝參數(shù)的確定 （1 ）循環(huán)鹽水流量 多級(jí)閃蒸的特點(diǎn)是依靠循環(huán)鹽水經(jīng)過多級(jí)不 斷降溫，釋放出自身的顯熱，從而將過熱鹽水中 的部分水汽化，達(dá)到生產(chǎn)淡水

8、和濃縮鹽水的目 的。因此，從熱量平衡的角度考慮，循環(huán)鹽水每級(jí) 釋放的顯熱和產(chǎn)生的淡水需要的潛熱是相等的。 因此，對(duì)整個(gè)多級(jí)閃蒸系統(tǒng)來講，有下列關(guān)系存在： RS（ t0-tn ） = DL 可見，在淡水產(chǎn)量已知的條件下，補(bǔ)充 原料水流量F和排放濃鹽水流量B主要決定于 系統(tǒng)的濃縮比。濃縮比是指閃蒸裝置末級(jí)鹽水濃 度（總固溶物TDS）與補(bǔ)給海水濃度（TDS ）之 比，一般根據(jù)具體的水質(zhì)條件以防垢安全為限， 排鹽濃度一般不能接近7 0000m g / L。 5結(jié)語 大量的資料和論著表明，如果我們還是像現(xiàn) 在這樣取水和用水，將會(huì)產(chǎn)生一系列的嚴(yán)重后 果，這種資源一旦耗盡，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種生態(tài) 系統(tǒng)以至人類的健康與生存都將受到威脅。有關(guān) 專家預(yù)言：能源危機(jī)之后，下一場(chǎng)危機(jī)將會(huì)是水 源危機(jī)。估計(jì)21世紀(jì)水對(duì)人類的重要性將同石 油在2 0世紀(jì)對(duì)人類的重要性一樣，它將成為一 種決定國家富裕程度的珍貴商品。 式中，R 一循環(huán)鹽水流量（k g/h ）； S 一鹽水平 均比熱（kcal / k g?°C） ； t0 一循環(huán)鹽水第一級(jí)進(jìn) 口溫度（°C） ； tn —循環(huán)鹽水末級(jí)出口溫度（C）； D一各級(jí)淡水產(chǎn)水總量（k g / h ） ； L一淡水平 均汽化潛熱（kcal / kg ）。