低温多效海水淡化系统的Aspen Plus模拟
低温多效海水淡化系统的Aspen Plus模拟
文章摘要：摘要：应用Aspen Plus软件，模拟低温多效蒸发海水淡化系统的操作单元，建立完整的系统模型，并对模型进行分析．用法国SIDEM公司的四效低温多效海水淡化系统，对建立模拟系统的可信性进行验证．关键词：低温多效蒸发；海水淡化；Aspen Plus；模拟计算 Abstra
摘要：应用Aspen Plus软件，模拟低温多效蒸发海水淡化系统的操作单元，建立完整的系统模型，并对模型进行分析．用法国SIDEM公司的四效低温多效海水淡化系统，对建立模拟系统的可信性进行验证．
关键词：低温多效蒸发；海水淡化；Aspen Plus；模拟计算
Abstract：Simulation models of operation unit of low-temperature multi-effect distillation(LT-MED)seawater
distillationwere built with Aspen Plus software，then LT-MED system was simulated and analysed.Finally，the four-effect LT-MEDseawater desalination system of SIDEM corporation France was used as an example for evaluating dependability basing onthe simulation model.
Keywords：LT-MED；seawater distillation；Aspen Plus；simulation calculation
随着人类社会的进步和经济的迅猛发展，特别是世界人口急剧增加，导致淡水资源的日益匮乏．2009年，瑞士达沃斯世界经济论坛年会曾发布报告，全球正面临“水破产”危机，并预测在今后20年内，人类争夺水资源的竞争将愈演愈烈．各国能源生产领域和农业领域等对水资源的需求量将大增，水资源今后可能比石油还昂贵．中国人均水资源仅为世界人均量的1/4，是全球最缺水的13个国家之一[1]．发展海水淡化技术，向大海要淡水已经成为当今世界各国的共识．海水淡化技术起源于20世纪中叶，经过几十年的发展，现已遍及全世界一百多个国家．其中，多级闪蒸(MSF)、低温多效(LT-MED)和反渗透(RO)已成为海水淡化领域的三大主流技术，而低温多效海水淡化技术以其易实现大型化、运行维护成本低等特点，成为海水淡化技术的主要研究方向 [2]．近年来随着海滨电厂的兴建，水电联产成为海水淡化工程建设的主要模式．水电联产模式最大的优点就是可以降低能耗，而节能降耗正是当前全球最为热点的话
题，尤其是利用工程软件模拟系统来改善工艺降低能耗，更是倍受关注．美国Aspen Tech公司所开发的Aspen Plus软件具有完备的物性数据库，可通过已经建立或者用户自行建立的单元操作模型，对工艺流程进行模拟求解，得到流程的详细信息，以寻找合理的工艺条件．西班牙的Bruno等[3]使用Aspen Plus软件模拟过以太阳能为能源的反渗透淡化系统；美国佛吉尼亚学院的Al-Shayji等[4]利用神经网络算法和Aspen Plus建立的反渗透淡化模型分别对大规模海水淡化生产进行预测，但尚未应用于低温多效蒸发海水淡化领域．应用该软件建立海水淡化系统的模型，可以评价已有装置的优化操作和新建、改建装置的优化设计．
Fe3+ 0.08 mg/L H2S 0 mg/L 硬度 123.0 mmol/L 全固形物 37084 mg/L Ca硬度 20.8 mmol/L 活性硅（SiO2） 1.0 mg/L 溶解固形物 36937.3 mg/L 本工程原料水的盐度以33000mg/l计算，设计温度以18℃计算。 二、气象条件 属温带大陆性季风气候。与同纬度内陆地区相比，荣成气候具有冬暖、夏凉、春冷、秋温，四季分明。气温年较差较小；雨水适中，降水多集中在七、八两月。全市历年平均气温11.5℃，历年平均降水量778.4毫米，历年平均日照2569.4小时。 三、电力价格 电力价格为0.369元/kWh。 四、蒸汽价格 蒸汽品质：压力0.29Mpa，温度260?C 蒸汽价格：16元/吨。 五、劳动力价格 人均劳动力价格以每年30000元计算，福利系数以50%计算。 六、工程投资和设备折旧 折旧年限为20年，设备残值以4%计。 第二章 低温多效蒸馏淡化工程方案设计 一．多效蒸馏淡化工程的流程 该淡化工程的流程如下： 原料水从取水构筑物取出后，进入海水淡化厂区的清水池。清水泵从清水池取水，经过滤网过滤，加入阻垢剂，进入淡化装置；淡化装置的产品水经后处理进入产品水贮存罐，并通过产品水泵供给用户；余下的浓盐水靠重力浓盐水泵排回海里。使用荣成电厂的蒸汽，作为海水淡化装置的热源。 10000m3/d低温多效蒸馏海水淡化系统水量平衡图如下： 22，000m3/d 产水10，000m3/d 原料水取水 至用户 排出Q=12，000m3/d 夏季海域的海水温度较高，还需要约2万m3/d的冷却水，因此海水的总需求量按照4.2万m3/d设计。 根据荣成海域的海水水质，拟采用以下流程： 阻垢剂 至用户
1.2 设计规模和范围 1.2.1 设计规模 本项目为制水站三期工程，设计规模为日产2.5万吨淡水。 按照2009年9月《某某发电厂一、二期日产20万吨海水淡化工程》可研报告的原则不设置海水预处理系统以及2011年8月某某研究院完成的概念设计，在预留的制水站场地内（三角地）可布置5套2.5万吨/日海水淡化设备，则三角地的设计规模按5套2.5万吨/日共计12.5万吨/日设计，其中本期新建1套2.5万吨/日海水淡化设备，按某某地区淡水市场的需求，近期扩建1套2.5万吨/日海水淡化设备，后续再扩建3套2.5万吨/日海水淡化设备。 本期设计新建1套2.5万吨/日海水淡化设备的同时，为后续建设4套2.5万吨/日海水淡化设备留有扩建条件，规划的规模将根据某海新区的用水规划分布实施。 1.2.2 设计范围 (1) 海水供水方案 (2) 蒸汽供应方案及可靠性分析 (3) 海水淡化设备容量选择 (4) 供、配电方案 (5) 控制系统方案 (6) 化学水系统方案 (7) 厂内淡水输送方案及供水可靠性分析 (8) 制水站总体布置 (9) 厂区管网布置 (10) 投资估算、水价及经济效益分析 1.2.3 设计分界 海水淡化装置成品淡水升压后外供，淡水供应管道的设计接口界限为厂区围墙外1m。按《关于引某某电厂5万吨/日海水淡化供水管道铺设有关情况的说明》接口点设计压力0.8MPa。 1.5 主要设计原则 1.5.1 总的设计原则 (1) 贯彻“安全可靠、经济实用、符合国情”的电力建设方针。 (2) 严格执行国家和地方各项政策、法规和规定，符合规划要求。
(3) 拟定合理的工艺系统，优化设备选型和配置，简化工艺系统、减少备用。 (4) 技术经济论证事实求是。 1.5.2 主要设计原则 (1) 推荐采用低温多效海水淡化工艺。 (2) 不设置海水预处理系统。 (3) 本期海水取水系统、排水系统、供汽系统设计时均一并考虑扩建容量，按12.5万吨/日的规模设计管道，按一次建成考虑。 (4) 本期淡水外供系统外供市政和XX两个用户，给XX供水保留目前的DN300的管道，容量为1万吨/日；给市政供水按本期新建1套2.5万吨/日设备、近期扩建1套2.5万吨/日设备，总容量为5万吨/日设计。利用原有水池和泵房进行改造工作。远期的扩建容量3×2.5万吨/日考虑新建淡水池和供水泵。 (5) 海水淡化所需海水取自电厂一期工程循环水供水管网。 (6) 海水淡化浓盐水排至一期工程虹吸井，并预留向盐厂提供浓盐水的接口。 (7) 海水淡化所需蒸汽由电厂一、二期工程汽轮机中压缸末级抽汽提供。 (8) 海水缓冲池和提升泵房按规划容量5套2.5万吨/日设备设计并建设，水泵按本期容量建设。 (9) 考虑本期和近期规划，控制和电气设备集中布置在本期海水淡化综合设备间内，预留近期扩建1套2.5万吨/日设备的位置，厂房一次建成。 (10) 海水淡化主设备及其基础按进行满水试验设计。 2 淡水市场及水质要求 3 厂址条件 3.3 水源 3.3.1 海水水源 某某发电厂建于某海之滨，紧邻某某港。漳卫新河与宣惠河交汇的大口河在厂址西南侧入海；某海湾海域辽阔，水量充沛，电厂一、二期工程循环水系统采用海水直流供水系统，水源取自某某港港池。制水站用水取自一、二期工程循环水供水管。 海水水质见下表：
TVC在低温多效海水淡化装置的应用分析 一、热力压缩机(TVC)概述 热力压缩机(Thermal Vapor Comp ression,简称TVC)是喷射器的一种。喷射器按照其工作流体的不同,可分为气体喷射器、气液喷射器、液气喷射器、液体喷射器(又称喷射泵)等,可实现流体混合、换热、增压等功能,是一种应用非常广泛的流体机械。TVC 是一种蒸汽喷射器,它是以高压蒸汽为动力,将低压蒸气压缩至较高的压力,实现低压蒸汽增压再利用(在海水淡化中,主要是为了减少冷端损失)的设备。图1为气体喷射器的轴向剖面示意图,图2为喷射器的工作原理及主要参数变化示意图。 在TVC的喷嘴中,蒸汽在绝热膨胀中压力快速降低,在喷嘴喉口处速度达到音速,蒸汽在喉口处一般处于湿蒸汽状态,部分蒸汽凝结为水滴;随着蒸汽的进一步膨胀,蒸汽湿度继续增加。在吸入室内,工作蒸汽压力即喷嘴出口压力应低于二次蒸汽压力,将二次蒸汽吸入TVC内,蒸汽压力会出现较大的波动,蒸汽中重复着凝结、蒸发过程。蒸汽进入混合室时, TVC中心的蒸汽处于超音速状态,而外部以二次流体为主的部分处于较低的流速,两者在混合室内在粘性作用下产生动量与能量交换,二次蒸汽被压缩,一次蒸汽流速降低,蒸汽中的凝结水滴逐渐汽化。一般情况下,混合室内的压力会略有升高,若TVC排出
压力很低,也可能出现压力的降低。TVC的尾部扩管为扩压室,蒸汽在扩压室内速度降低,压力回升至高于二次汽的压力,完成蒸汽压缩功能。 二、由MED到MED - TVC的发展过程 LT-MED海水淡化装置,起初其优势是,为了防止海水接触的换热面结垢,利用低温低压(70℃左右,负压)的蒸汽作为其热源,如图3 所示,加热蒸汽直接进入第一效的进汽侧,以加热管外测的物料水,在负压条件下,海水汽化产生二次蒸汽进入下一效作为热源,同时自身被冷凝。最后一效产生的二次蒸汽进入凝汽器内完全冷却下来。在这种模式下,造水比小于总效数。如果只通过增加效数获得较大的造水比,这样也使得装置的体积庞大,投资增加,制水成本提高。 图3:MED的基本模式 但对于目前的火力发电机组,由机组供给海水淡化装置的抽气还具有较高的压力和温度,不符合LT-MED装置对蒸汽参数的要求,若将高温高压蒸汽通过减温减压使之满足 LT-MED的要求,无疑造成蒸汽能量品质的巨大浪费,而且LT-MED 装置的末效蒸汽如同汽轮发低压缸排汽,需要通过冷凝器将其冷凝并损失大量热量。为了有效利用具有较高温度压力的汽轮机抽汽的有效能量,降低MED装置末效蒸汽的凝结热损失,将TVC引入了MED装置中,构成了TVC-MED海水淡化装置,如图4所示。TVC-MED 海水淡化装置成为水电联产MED装置的常用结构。 图4:MED - TVC的基本模式
1 前言 1.1 概况 我国淡水资源极为匮乏，全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中100多个城市严重缺水。淡水资源短缺乃至水危机是我国经济社会可持续发展过程中的最大制约之一。电厂在生产电能的同时，可利用其廉价的热和电，进行海水淡化，不仅可满足其工业用水的需要，而且还可为周边地区提供淡水水源。在推动和利用海水淡化技术方面，电厂有着其得天独厚的有利条件。因此滨海电厂配套建设海水淡化装置已成发展趋势。 1.2 水源及水质特点 某电厂取水具有海域辽阔、水量充沛、海水较清、悬浮物及有害微生物少等特点，可大大节省海水取水成本及原料海水预处理成本。 海水水质分析报告如下： 分析报告
1.3 海水淡化规模
根据建厂地区的缺水状况，电厂可针对性地提出水电联产的方案，目前可解决电厂的淡水用水，以后可根据需要适时配套建设大规模的海水淡化厂，为地方经济发展提供淡水资源保障。本项目结合2×1000MW发电机组的建设规模，暂按配套建设2×104m3/d规模的海水淡化装置设计；并对总规模为40×104m3/d海水淡化厂作出展望。 本专题报告按本期工程厂内自用的2×104m3/d规模和规划容量的40×104m3/d的海水淡化站分别进行比较论述。 2 海水淡化技术概述 海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有蒸馏法（俗称热法）和反渗透法（俗称膜法）。蒸馏法主要有多级闪蒸(MSF)、低温多效蒸馏(LT－MED)技术。 2.1 蒸馏法淡化技术 2.1.1 多级闪蒸(MSF) MSF是蒸馏法海水淡化最常用的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸(MSF)海水淡化装置，是我国第一套大型的海水淡化装置。 MSF的典型流程示意图见图2-1。 图2-1 盐水再循环式多级闪蒸（MSF）原理流程 多级闪蒸过程原理如下；将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于该
能源与水源是现代社会发展必不可少的两种重 要资源。淡水资源的匮乏对国民经济发展及人民生 活的影响已不亚于能源短缺的影响［１，２］。 解决水资源问题一条重要的途径就是进行海水 淡化。海水淡化技术的种类很多，但达到商业规模的 主要有膜法和蒸馏法［３］。蒸馏法始于１９世纪，但直到 ２０世纪中后期才有了很大的发展。蒸馏淡化技术又 分为多效蒸发法（ＭＥＤ）和多级闪蒸法（ＭＳＦ）等。 多效蒸发（ＭＥＤ）是一种将热源（蒸汽）的汽化 潜热以蒸发－冷凝方式多次传递的海水淡化工艺。 按照蒸发器中蒸发管布置形式的不同，ＭＥＤ技术可 以分为竖管多效蒸发（ＶＴＥ－ＭＥＤ）和水平管多效蒸 发（ＨＴＥ－ＭＥＤ）。按照第一效进口海水温度不同也 可分为：最高入口海水温度大于９０!的高温多效蒸 发和入口温度约７０!的低温多效蒸发。 随着材料科学和水处理技术的发展，多效蒸发 相比闪蒸法已逐渐显露出更大的优势。许多专家认 为在新世纪里多效蒸发法是唯一可以与反渗透法在 经济性上竞争的热法海水淡化技术。 ２０世纪９０年代以来，核能应用于海水淡化技 术得到了国际原子能机构和世界许多国家的广泛重 视，清华大学在成功开发低温核供热堆，建成并运行 ５ＭＷ低温核供热试验堆的基础上，研究了低温核 供热堆作为核能海水淡化能源的可行性及耦合问 题，并为摩洛哥设计了一座１０ＭＷ低温核供热堆耦 合竖直蒸发管高温多效蒸发（ＶＴＥ－ＭＥＤ）的核能海 水淡化厂［４］。此外目前正在进行山东烟台２００ＭＷ核 能供热堆海水淡化项目的可行性研究。本文介绍了 高温多效蒸馏海水淡化技术的特点、发展情况及目 前清华大学开展的有关实验研究的进展。 高温ＶＴＥ－ＭＥＤ海水淡化技术的发展是随着竖 直管蒸发器技术的发展而发展起来的。美国的Ｅｎ－ ｖｉｒｏｇｅｎｉｃｓＳｙｓｔｅｍ公司于２０世纪７０年代最早研究 了竖直蒸发管传热系统。ＥｎｖｉｒｏｇｅｎｉｃｓＳｙｓｔｅｍ公司 和Ｉｎｃｏｎ（ＳｏｇｅｘＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ的一个分支）在７０年 代联合建造和运行了一座多级闪蒸、蒸汽压缩和竖 直管蒸发器联合的淡化装置。此联合装置日产淡水 ５０００立方米［５］。 美国的盐水局（ＯＳＷ）研究了强化竖直传热管在 海水淡化装置方面的应用。在２０世纪７０年代初 ＯＳＷ在德克萨斯州的Ｆｒｅｅｐｏｒｔ设计和建造了一个 日产淡水３７８５ｍ３的ＶＴＥ／ＭＳＦ海水淡化装置。在这 个装置的运行报告中肯定了双面槽竖直蒸发管的传 热效率。在这个项目之后不久另外一个大的示范项 宋二猛，贾海军，王玉华，姜胜耀 （清华大学核能与新能源技术研究院，先进反应堆工程与安全教育部重点实验室，北京 １０２２０１） 作为安全和清洁的能源，核能大规模应用于海水淡化可以从能源和水安全两个方面有效缓解我国当前面临的严峻形势。清华大学目前正在研究与低温核供热堆耦合的多效蒸发海水淡化技术。作为选择方案之一，高温多效蒸馏海水淡化所需蒸汽参数恰好与核供热堆提供的蒸汽参数一致。因而清华大学在高温多效蒸馏海水淡化研究领域开展了实验和理论研究工作。本文介绍了高温多效蒸馏海水淡化技术的特点、发展情况 及目前清华大学开展的有关实验研究的进展。 海水淡化；核能；ＶＴＥ－ＭＥＤ；高温； 降膜蒸发 Ｐ７４７＋ ．１ Ａ１０００－３７７０（２００５）０７－００１１－０４ 收稿日期：２００４－０６－２９ 作者简介：宋二猛（１９７９－），男，硕士研究生；联系电话：０１０－８９７９６０５４、６２７７６４１１；Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｏｎｇｅｒ９８＠ｍａｉｌｓ．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ。 第３１卷第７期 ２００５年７ 月 Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．７ Ｊｕｌｙ，２００５１１
海水淡化工艺方案
1 前言 1.1 概况 中国淡水资源极为匮乏，全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中100多个城市严重缺水。淡水资源短缺乃至水危机是中国经济社会可持续发展过程中的最大制约之一。电厂在生产电能的同时，可利用其廉价的热和电，进行海水淡化，不但可满足其工业用水的需要，而且还可为周边地区提供淡水水源。在推动和利用海水淡化技术方面，电厂有着其得天独厚的有利条件。因此滨海电厂配套建设海水淡化装置已成发展趋势。 1.2 水源及水质特点 某电厂取水具有海域辽阔、水量充沛、海水较清、悬浮物及有害微生物少等特点，可大大节省海水取水成本及原料海水预处理成本。 海水水质分析报告如下：
1.3 海水淡化规模 根据建厂地区的缺水状况，电厂可针对性地提出水电联产的方案，当前可解决电厂的淡水用水，以后可根据需要适时配套建设大规模的海水淡化厂，为地方经济发展提供淡水资源保障。本项目结合2×1000MW发电机组的建设规模，暂按配套建设2×104m3/d规模的海水淡化装置设计；并对总规模为40×104m3/d海水淡化厂作出展望。 本专题报告按本期工程厂内自用的2×104m3/d规模和规划容量的40×104m3/d的海水淡化站分别进行比较论述。
2 海水淡化技术概述 海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有蒸馏法（俗称热法）和反渗透法（俗称膜法）。蒸馏法主要有多级闪蒸(MSF)、低温多效蒸馏(LT－MED)技术。 2.1 蒸馏法淡化技术 2.1.1 多级闪蒸(MSF) MSF是蒸馏法海水淡化最常见的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸(MSF)海水淡化装置，是中国第一套大型的海水淡化装置。 MSF的典型流程示意图见图2-1。 图2-1 盐水再循环式多级闪蒸（MSF）原理流程多级闪蒸过程原理如下；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地部分气化，从而使热盐水自身的温度降低，所产生的蒸汽冷
低温多效海水淡化系统的Aspen Plus模拟 文章摘要：摘要：应用Aspen Plus软件，模拟低温多效蒸发海水淡化系统的操作单元，建立完整的系统模型，并对模型进行分析．用法国SIDEM公司的四效低温多效海水淡化系统，对建立模拟系统的可信性进行验证．关键词：低温多效蒸发；海水淡化；Aspen Plus；模拟计算 Abstra 摘要：应用Aspen Plus软件，模拟低温多效蒸发海水淡化系统的操作单元，建立完整的系统模型，并对模型进行分析．用法国SIDEM公司的四效低温多效海水淡化系统，对建立模拟系统的可信性进行验证． 关键词：低温多效蒸发；海水淡化；Aspen Plus；模拟计算 Abstract：Simulation models of operation unit of low-temperature multi-effect distillation(LT-MED)seawater distillationwere built with Aspen Plus software，then LT-MED system was simulated and analysed.Finally，the four-effect LT-MEDseawater desalination system of SIDEM corporation France was used as an example for evaluating dependability basing onthe simulation model. Keywords：LT-MED；seawater distillation；Aspen Plus；simulation calculation 随着人类社会的进步和经济的迅猛发展，特别是世界人口急剧增加，导致淡水资源的日益匮乏．2009年，瑞士达沃斯世界经济论坛年会曾发布报告，全球正面临“水破产”危机，并预测在今后20年内，人类争夺水资源的竞争将愈演愈烈．各国能源生产领域和农业领域等对水资源的需求量将大增，水资源今后可能比石油还昂贵．中国人均水资源仅为世界人均量的1/4，是全球最缺水的13个国家之一[1]．发展海水淡化技术，向大海要淡水已经成为当今世界各国的共识．海水淡化技术起源于20世纪中叶，经过几十年的发展，现已遍及全世界一百多个国家．其中，多级闪蒸(MSF)、低温多效(LT-MED)和反渗透(RO)已成为海水淡化领域的三大主流技术，而低温多效海水淡化技术以其易实现大型化、运行维护成本低等特点，成为海水淡化技术的主要研究方向 [2]．近年来随着海滨电厂的兴建，水电联产成为海水淡化工程建设的主要模式．水电联产模式最大的优点就是可以降低能耗，而节能降耗正是当前全球最为热点的话
海水淡化装置 （1）真空沸腾式海水淡化装置 真空沸腾式海水淡化装置本体主要由蒸发器和冷凝器组成，海水的加热和沸腾汽化都在蒸发器内进行，而(二次)蒸汽的凝结则在冷凝器内完成。此外，还有抽真空系统、给水系统、加热系统、冷却系统、淡水(凝水)系统及排污系统等辅助系统。图所示为真空沸腾式海水淡化装置的工作原理图。加热介质(热水或低压蒸汽)流过加热器，通过加热管将蒸发器中的海水加热，并使其沸腾汽化(又称二次蒸汽，以区别与加热用蒸汽)。二次蒸汽经蒸发器上部的汽水分离器除去其
所携带的水滴后，被引人冷凝器1。由海水泵5所供给的舷外海水在冷凝器中使水蒸气冷却、凝结，凝结成的淡水积聚在冷凝器下部并由淡水泵7抽至淡水柜。蒸发器中海水的蒸发以及蒸汽在冷凝器中的凝结都是在高真空状态下进行的。其真空度由真空喷射泵3建立和保持。为了使结构更紧凑，通常沸腾式海水淡化装置都将冷凝器放置在蒸发器的上方，并组装成一整体。 目前，在柴油机船上，海水淡化装置一般都使用主机缸套冷却水作为加热介质，只有在主机停车而又需淡化装置工作时，才采用辅助锅炉的减压蒸汽来加热。对某些淡水耗量较大的船舶，当其动力装置的余热不足以满足装置的需要时，则也可使用低压蒸汽作为补充热源。竖管加热式单效应真空表面式海水淡化装置，其结构简单，设备管系紧凑，操作管理方便，是目前船舶应用最多的装置类型。这类海水淡化装置通常为整体安装，即将冷凝器置于蒸发器上部，两者组装在一个壳体内，形成一个蒸发一冷凝器整体，以利于装置的密封。而一些泵浦、管路附件及其控制仪表等辅助设备，均安装在壳体及基座上。 （2）真空闪发式海水淡化装置
真空闪发式海水淡化装置的特点是海水的加热与汽化彼此分开。海水在加热器中加热后即被引到压力比海水相应温度下饱和压力更低的容器(闪发室)中，以使部分海水骤然汽化，然后再将其汽化的蒸汽引入冷凝器中凝结成淡水。 海水在加热器5中被加热后，经喷雾器6喷入闪发室1中，由于闪发室中的压力低于海水温度相应的饱和压力，因此从加热器来的海水一经喷入闪发室时，就在该压力下处于过热状态立即汽化，其汽化过程所需要的汽化潜热则取自其余未汽化的海水。闪发而成的蒸汽，经汽水分离器2进入冷凝器3，并由海水泵 9供给的舷外海水冷却而凝结，然后由淡水泵8送往淡水柜。剩余下来的部分未能汽化而浓缩了的海水，其温度已降到与闪发室压力相对应的饱和温度下，则全部滴落到闪发室底部，由盐水循环泵(浓海水泵) 4抽出。为了充分利用由盐水泵抽出的浓海水的热量，缩小加热器5的尺寸，大部分浓海水再重新进入加热器，而其余部分则经排盐调节阀10排至舷外。至于因蒸发和排盐所减少的水量，则由冷凝器出来的海水通过给水调节阀7加以补充，并以此控制加热器中的海水含盐度，从而保证装置的淡化质量。 真空闪发式淡化装置由于在加热器中海水并不沸腾汽化，海水不致浓缩，且加热温度又比较低，而在闪发室中又不存在加热面，因此减少了海水的结垢问题。然而，因海水闪发汽化时所需的汽化潜热，完全取自其余未汽化温度下降至饱和温度时的海水所放出湿热，这就是说，闪发室内实际上绝大部分海水不能闪发汽化。例如，当海水的过热度为5~8℃，在93％的真空度下，汽化部分仅占循环海水的0.8％~1.4％。因此，这种装置的海水循环量较大，这就使加热面积和泵的排量都必须相应增加，因而在产量相同的情况下，闪发式海水淡化装置的造价约比表面式高35％~50％。此外，闪发式汽化所产生的二次蒸汽携带的水珠较多，为保证淡水质量，必须加大排污量降以低盐水浓度，因此随排污所带走的热量也多，热利用率低。而单效的真空沸腾式淡化装置由于蒸发温度低，结垢问题并不严重，每年需要清洗的次数也不超过1~2次。因此，在产量小于20t/d的船用淡化装置中，真空沸腾式的应用远比闪发式普遍。
海水淡化装置常用的两种技术介绍 节能是反渗透法的最大优点，电渗析法的能耗是反渗透法的两倍，而蒸馏法约则是它的四十倍之多。因此，美日等发达国家从1974年起就把发展重心逐步转向反渗透法。 反渗透海水淡化技术发展迅速，把降低反渗透膜操作压力作为主要发展趋势;在工程造价和运行成本持续降低的同时，逐步提高反渗透系统回收率，研发高效经济的预处理技术，增强系统抗污染能力等。 海水淡化装置是现代最先进技术的结晶，是科技进步的象征。据不完全统计，截止于2003年全球已建成和正在建设中的海水和苦咸水淡化工程已经遍及一百多个国家和地区，每日生产淡水的能力已达到3600万吨，可供全球百分之五的人口使用。 海水淡化技术中反渗透法一般也被称作超过滤法，是于1953年被采用的一种膜分离淡化法。反渗透法是利用半透膜的选择透过的特性，即溶剂允许透过、溶质不能够透过;将海水与淡水分隔开的。其整体过程是：在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。
太阳能法海水淡化技术 人类在最早时期是利用太阳能进行海水淡化的，其方法主要是利用太阳能进行蒸馏;因此，太阳能蒸馏器是最早的太阳能海水淡化装置，盘式太阳能蒸馏器就是太阳能蒸馏系统一种。 太阳能海水淡化技术应用已经有近150年的历史，由于它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。目前盘式太阳能蒸馏器研究的方向主要集中于材料选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。 太阳能与传统动力源和热源相比，具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统有机的结合是一种可持续发 展的海水淡化技术。由于太阳能海水淡化技术具有既不消耗常规能源、无污染，而且所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。 实际上，海水淡化装置的应用已经为许多缺水国家带来了福音，它不仅是实现水资源充分利用的手段，也是一种可持续战略的选择。
海水淡化处理技术介绍及主要工艺流程 海水淡化即利用海水脱盐工艺生产淡水。通过海水淡化处理可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。反渗透法是目前海水淡化主要处理技术之一，反渗透法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜将海水与淡水分隔开，在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，因受半透膜的阻力，海水一侧的液面逐渐升高，直至升到一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一个大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节约场地和能耗。 现将该厂海水淡化系统的主要工艺流程介绍如下： 从系统的功能上讲，预处理系统的主要功能是将海水中的悬浮物、胶体通过直流凝聚和深层过滤进行去除。 一级和二级反渗透的主要功能是将海水中的盐分，通过反渗透设备中的反渗透膜的物理筛分和超过滤的作用，将大部分的阴阳离子、大分子的有机物、部分微生物进行去除的过程。
在一级反渗透除盐系统中，由于海水的含盐量很高，对应的渗透压也很高，所以选择了海水高压泵设备作为一级反渗透膜的进水动力。由于一级反渗透的浓水排放压力较高。所以设置了能量回收装置将浓水排放压能进行回收。 海淡系统工艺流程示意图 海淡系统主要运行参数 本系统设计脱盐率一年内≥99%，三年内≥98%，回收率≥40，单套装置产水量为55t/h。 为防止膜表面的生成碳酸盐垢、硫酸盐垢和氧化性物质对膜的损害，在保安过滤器前设置了硫酸计量设备调节反渗透进水PH值及阻垢剂和亚硫酸氢钠加药装置。 经过一级反渗透的设备后盐分含量仍然较多，所以系统中设置了二级反渗透。二级反渗透设计脱盐率一年内≥97%三年内≥95%，回收率≥85，单套装置产水量为46 t/h。经过二级反渗透减少了后序锅炉补给水处理系统(混床)的负担。 该电厂海水淡化系统经过一年多的运行实践，各项指标基本满足了设计要求。目前，海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低。西北发电的技术主
海水淡化工程技术方案 海水淡化是目前解决水资源短缺的有效途径之一，海水淡化是把海水中的盐分脱离，使咸水变成淡水的过程。常用的海水淡水方法可以细分为蒸馏法、冷冻法、反渗透法、水合物法和溶剂萃取法，还包括电渗析法和离子交换法。目前最常用的方法为反渗透法和蒸馏法。 一、海水淡化技术简介 1、反渗透海水淡化技术 对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶液的薄膜称之为理想的半透膜。当半透膜把不同浓度的溶液隔开后，在自然情况下，水流是从低浓度盐水侧往高浓度盐水侧流动;当在高浓度盐水侧加上一个适当的压力后，也会将水从高浓度侧压到低浓度侧，见图 1。反渗透海水淡化就是利用该原理，用高压泵将海水增压后，借助半透膜的选择截留作用来除去水中的无机离子得到淡水。由于反渗透膜的截留粒度小于10×10-10 m，所以反渗透海水淡化同时能滤除各种细菌、病毒，获得高质量的纯水。
图 1. 反渗透海水淡化技术原理 一般说来，反渗透海水淡化工艺包括四部分：预处理、反渗透、后处理及清洗系统，图 2是一种反渗透海水淡化系统的典型工艺流程。
图 2. 反渗透系统典型工艺流程图 预处理系统的目的是为了充分发挥反渗透淡化系统的技术优越性，保障良好的设计性能和长时间的安全运行，特别是为了保证膜的使用寿命(一般情况下，自来水和苦咸水反渗透膜的使用寿命为 5年，而海水膜的使用寿命为 3年)而设置。由于供给的源水不同，其水质组成与杂质成分千差万别，预处理系统也有
很大的区别，在决定预处理系统时需要丰富的基础理论知识和工程实际经验。 反渗透装置的主体由反渗透膜堆和高压泵两部分组成，反渗透组件是整个系统的心脏部分，而高压泵是系统的关键部件。高压泵把进水升压至不同的压力进入膜堆，透过膜的水作为产品水，而未透过膜的作为浓盐水排放。其设计的核心在于根据不同的原水水质安排不同的回收率，以及通过流程及设备的选用使系统尽可能的节能。一般情况下自来水及苦咸水回收率可以做到45%~75%，有些系统的回收率甚至做到 90%以上，而对于海水反渗透系统，大中型装置可以做到 30%~50%。 后处理系统的目的是调节产品淡水的水质，使之符合使用的要求。当需要产品水进入自来水管道时，一般也要增加后处理工艺。通常，反渗透的产品水呈弱酸性，不是最佳的饮用水，直接进入供水管网时会对铁制的管网系统产生腐蚀，产生红水现象等。后处理的常用方法是投加石灰、苏打或火碱以提高碱度或硬度，另外，也需要投加少量的次氯酸钠以防止细菌的滋生。 二、蒸馏海水淡化技术 蒸馏法海水淡化技术有：多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏等。其中，多级闪蒸主要采用给原料水加热升温、然后分多级分步降压的方法使海水中的水份逐渐蒸发，然后冷却其水蒸汽达到收集
海水淡化考点 一基本常识 1淡水含盐量应在1000 mg／L（NaCl）以下，而装置要求10 mg／L（NaCl）以下.一般根据锅炉给水的要求而定。盐水蒸馏形成的干饱和蒸汽基本不含盐。蒸发温度35-45度，对应真空度为94%-90%。80%-90%45-60度。 2 闪发和蒸馏法区别在于前者在海水压力下加热而在真空中闪发，后者都在近似的真空条件下进行。后者经济好，前者却能显著减轻结垢，但耗能多，造价高。 3 真空度调节考冷却水量，一般使温升控制在5-6度。 4 真空破坏阀在停止使用时开启 5抽气到合适，如果1消失内真空度下降10%表明密封不合格。 二保质保量保安全 一、影响淡水产量的因素（从管理角度来看） 1造成淡水产量降低的原因： （1）换热面脏污结垢，使蒸发器传热系数减小； （2）加热侧发生“气塞”．里面的气体会影响加热介质流动而妨碍换热；（3）蒸发器水位太低，使加热水与被加热海水间的实际换热面积减少。蒸发器内最适当的水位是正好达到上管板的位置； （4）真空度不足，导致海水的沸点提高； （5）加热水流量不足或温度太低，以致加热水平均温度降低； （6）给水量增大（给水倍率加大）或给水温度降低，蒸发量降低，更
多的热量耗于预热或被盐水带走； （7）凝水回流电磁阀关闭不严，使一部分所产淡水漏回蒸馏器。 日常管理中影响造水机产水量的最大因素：能否建立和保持合适的真空度。 造水机使用日久后产水量会逐渐减少的主要原因：主要是加热面脏污和结垢所致。 2 真空度 真空度太低—沸点增高，产水量就会减少，甚至停产。 真空度过高—沸点过低，导致沸腾过于剧烈，二次蒸汽携带水珠量增加，致使所产淡水的含盐量增加。 真空度的建立和维持：真空泵建立起工作所需的真空度，并不断地抽吸；冷凝器及时冷凝二次蒸汽；凝水泵及时将凝结的淡水不断地抽出。维持足够真空度的条件： （1）有足以与蒸发量相适应的冷凝能力。 （2）真空泵应有足够的抽气能力。 （3）蒸馏装置要有良好的气密性。 3 结垢 加热面水垢生成的速度和成分取决于： （1）海水的沸点：真空度越低，海水的沸点越高，难溶盐的溶解度下降越多，水垢生成的速度就越快。图3 蒸馏装置不加防垢剂时一般不允许盐水温度超过75℃（以蒸汽作加热工质时要注意）。