優(yōu)選海水淡化裝置課件

1、優(yōu)選海水淡化裝置第十四章 船舶海水淡化裝置第一節(jié)：概述第二節(jié)：船用蒸餾式海水淡化裝置的工作原理第三節(jié)：影響蒸餾式淡化裝置工作的主要因素 一、影響淡水產(chǎn)量的因素 二、建立和保持真空度 三、影響蒸餾裝置加熱面結(jié)垢的因素 四、影響蒸餾裝置所產(chǎn)淡水含鹽量的因素 第四節(jié)：船用海水淡化裝置的實例及其管理 一、帶豎管蒸發(fā)器的真空沸騰式海水淡化裝置 二、帶板式換熱器的真空沸騰式海水淡化裝置14 1 概 述1. 淡水：含鹽量應(yīng)在 1000 mgL（ NaCl）以下。2. 海水含鹽量：大洋中海水平均含鹽量約為35 gL。 3. 海水鹽的成分：當(dāng)海水含鹽量為35 gL時，各種鹽類的含鹽量如下表所示，其中含量最多的是

2、 NaCl和 MgCl。4. 船舶對淡水水質(zhì)的要求： 船上對鍋爐補給水的水質(zhì)要求最高，一般船用海水淡化裝置對所產(chǎn)淡水含鹽量的要求皆以鍋爐補給水標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。 我國船用鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定補給蒸餾水的含鹽量應(yīng)小于10 mgL（NaCI）。5. 海水淡化的方法：主要有蒸餾法、電滲析法（見后圖）、反滲透法（見后圖）和冷凍法等。 船用海水淡化絕大多數(shù)采用蒸餾法!14 2 船用蒸餾式海水淡化裝置的工作原理真空蒸餾式海水淡化裝置分類：沸騰式和閃發(fā)式兩種。真空沸騰式海水淡化裝置工作原理圖：下圖主要設(shè)備： 蒸餾器（加熱器、汽水分離器、冷凝器）、海水泵、凝水泵、真空泵、排鹽泵、鹽度計等。 真空閃發(fā)式海水淡化裝置工作原

3、理圖：右上圖 真空閃發(fā)式海水淡化的特點： 結(jié)構(gòu)緊湊、不易結(jié)垢、可提高加熱溫度，但效率較低。采用多級的效率提高顯著。 多級閃發(fā)式海水淡化裝置工作原理圖：右下圖海水淡化裝置的給水倍率： 穩(wěn)定工作時（蒸餾器內(nèi)的水位穩(wěn)定）應(yīng)： 給水量Wo = 產(chǎn)水量W 排鹽量WB 給水倍率：給水倍率 = 給水量Wo / 產(chǎn)水量W 蒸餾式海水淡化裝置采用真空式的特點： 1）船用蒸餾式海水淡化裝置真空度皆大于80，沸點不高于60，可利用柴油機的缸套冷卻水作加熱介質(zhì)，以舷外海水作冷卻介質(zhì)使產(chǎn)生的蒸汽冷凝，提高裝置的經(jīng)濟性； 2）保持較低的加熱溫度能使蒸發(fā)器換熱面上的結(jié)垢減少和便于清除。14 3 影響蒸餾式淡化裝置工作的主要

4、因素對船用真空蒸餾式海水淡化裝置的要求：保持額定的產(chǎn)水量；所產(chǎn)淡水的含鹽量符合要求。一、影響淡水產(chǎn)量的因素（從管理角度來分析造成淡水產(chǎn)量降低的原因） 1）換熱面臟污結(jié)垢，使蒸發(fā)器傳熱系數(shù)減??； 2）加熱側(cè)發(fā)生“氣塞”里面的氣體會影響加熱介質(zhì)流動而妨礙換熱； 3）蒸發(fā)器水位太低，使加熱水與被加熱海水間的實際換熱面積減少。蒸發(fā)器內(nèi)最適當(dāng)?shù)乃皇钦眠_到上管板的位置； 4）真空度不足，導(dǎo)致海水的沸點提高； 5）加熱水流量不足或溫度太低，以致加熱水平均溫度降低； 6）給水量增大（給水倍率加大）或給水溫度降低，蒸發(fā)量降低，更多的熱量耗于預(yù)熱或被鹽水帶走； 7）凝水回流電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)，使一部分所產(chǎn)淡水漏回

5、蒸餾器。 日常管理中影響造水機產(chǎn)水量的最大因素：能否建立和保持合適的真空度。 造水機使用日久后產(chǎn)水量會逐漸減少的主要原因：主要是加熱面臟污和結(jié)垢所致。二、建立和保持真空度 真空蒸餾式淡化裝置工作真空度：維持在 9094（91.795.7 kPa），相應(yīng)蒸發(fā)溫度為4535?，F(xiàn)在也有的將真空度設(shè)計為8090（81.491.7kPa），相應(yīng)蒸發(fā)溫度為6045 真空度太低 沸點增高，產(chǎn)水量就會減少，甚至停產(chǎn)。 真空度過高 沸點過低，導(dǎo)致沸騰過于劇烈，二次蒸汽攜帶水珠量增加，致使所產(chǎn)淡水的含鹽量增加。 真空度的建立和維持： 1）真空泵建立起工作所需的真空度，并不斷地抽吸； 2）冷凝器及時冷凝二次蒸汽 ；

6、 3）凝水泵及時將凝結(jié)的淡水不斷地抽出。維持足夠真空度的條件： 1）有足以與蒸發(fā)量相適應(yīng)的冷凝能力 。 2）真空泵應(yīng)有足夠的抽氣能力。 3）蒸餾裝置要有良好的氣密性。思考題： 冷凝能力不足有哪些原因？ 抽氣能力不足有哪些原因？殼管式冷凝器結(jié)構(gòu)：三、影響蒸餾裝置加熱面結(jié)垢的因素 水垢的主要成分： 碳酸鈣CaCO3、氫氧化鎂Mg（OH）2和硫酸鈣CaSO4 海水中這些溶解度較低的鹽類沉積在加熱面上，它們在海水中的溶解度都很低，且隨溫度的升高而降低，所以在海水被加熱，特別是在加熱面上因形成汽泡而使海水濃縮時，就很易結(jié)晶析出，沉積形成水垢。注：CaSO4能形成難以消除的硬垢，導(dǎo)熱能力也比不含硫酸鈣的水

7、垢要低 90，導(dǎo)熱系數(shù)大約僅為 0.23 W（m）。應(yīng)設(shè)法降低所生成水垢中的硫酸鈣含量。 氫氧化鎂Mg（OH）2水垢特別是它的干垢也較難清除，不希望它在水垢中的含量變多。 海水中含量較多的氯化鈉NaCl、氯化鎂MgCl2和硫酸鎂MgSO4，它們的溶解度高，且溶解度還隨溫度的上升而增加，一般是不會結(jié)垢的。 加熱面水垢生成的速度和成分取決于：海水的沸點；鹽水的含鹽量；加熱介質(zhì)的溫差。 1）海水的沸點：真空度越低，海水的沸點越高，難溶鹽的溶解度下降越多，水垢生成的速度就越快。下圖注：蒸餾裝置不加防垢劑時一般不允許鹽水溫度超過75（以蒸汽作加熱工質(zhì)時要注意）。 2）鹽水的含鹽量： 鹽水的含鹽量越大，難

8、溶鹽的含量就越大，生成的水垢也就越多。鹽水濃度還與給水倍率、鹽水流經(jīng)加熱器的時間長短有關(guān)。 對蒸發(fā)器中鹽水含鹽量的限制： 鹽水含鹽量一般不允許超過海水的1.5倍。即：海水的濃縮率1.5。 控制鹽水含鹽量的方法：控制給水倍率。 給水倍率 = 給水量Wo / 產(chǎn)水量W 海水濃縮率：鹽水含鹽量SB與海水含鹽量S0之比。 如略去蒸汽攜出的微量鹽分，則：給水流量W0給水的含鹽量S0 =鹽水的流量WB鹽水的含鹽量SB = 鹽水含鹽量SB / 海水含鹽量S0 = 11 /（1） 給水倍率越大，海水的濃縮率就越小，所以要使?jié)饪s率1.5，給水倍率應(yīng)大于3。注： 一般認(rèn)為，船用真空沸騰式淡化裝置適宜的給水倍率=3

9、4。此時的海水濃縮率=1.51.3，不會生成CaSO4水垢。 原因： CaSO4因其在海水中的含量不大（約1200mgL），僅占總含鹽量的3.4左右，在傳熱溫差不大的情況下，只有在鹽水的含鹽量達到海水的1.5倍時CaSO4才開始析出，而在達到3倍時將會大量析出。 3）溫差 加熱介質(zhì)的溫度過高，加熱溫差過大，則加熱面附近的海水就會因汽化而濃縮嚴(yán)重導(dǎo)致結(jié)垢量增加，易生成Mg（OH）2和CaSO4水垢。所以以蒸汽為加熱介質(zhì)時，一般是以蒸汽加熱淡水，再用熱淡水作為造水機加熱介質(zhì)。 為了能更有效地防止水垢生成及清除水垢，國際市場上還有各種化學(xué)防垢劑和除垢劑出售。四、影響蒸餾裝置所產(chǎn)淡水含鹽量的因素 淡化

10、裝置所產(chǎn)淡水的含鹽量SF取決于： 1）進入冷凝器的二次蒸汽的含鹽水量W鹽水（） 2）蒸發(fā)器內(nèi)鹽水的含鹽量SB（mgL），即： 淡水的含鹽量 SF = W鹽水 SB mgL 淡水含鹽量過高的主要原因：（從管理的角度來看） 1）裝置的負(fù)荷（蒸發(fā)量）過大，沸騰過于劇烈。 2）蒸發(fā)器水位太高。 3）鹽水含鹽量太大。 4）冷凝器漏泄，使冷卻海水漏入凝水側(cè)。14 4 船用海水淡化裝置的實例及其管理一、帶豎管蒸發(fā)器的真空沸騰式海水淡化裝置圖 帶豎管蒸發(fā)器的真空式淡化裝置系統(tǒng)原理圖1.裝置的組成： 供水系統(tǒng)； 加熱系統(tǒng)； 冷卻系統(tǒng)； 排鹽系統(tǒng)； 抽氣系統(tǒng)； 凝水系統(tǒng)； 鹽度監(jiān)控系統(tǒng)。圖 帶豎管蒸發(fā)器的真空式淡

11、化裝置系統(tǒng)原理圖 鹽度傳感器：鹽度傳感器是一對測量電極，用導(dǎo)線與鹽度計相連接。利用水的電阻系數(shù)隨含鹽量的增加而降低這一原理。 鹽度計指示儀表的刻度單位是PPm 。下左圖 SL30型鹽度計外型下右圖思考題： 如何使用和檢查鹽度計讀數(shù)是否正常？2裝置的啟用和停用 （1）啟用 啟用前的檢查； 抽空和給水； 供入熱水； 供入冷卻水； 排出凝水。（2）停用 （停用的一般步驟 ） 停止加熱 關(guān)閉凝水排出閥，停止凝水泵的工作； 關(guān)閉給水截止閥，停止海水泵； 停止冷凝器的海水供應(yīng)； 打開真空破壞閥。如果停用時間較長應(yīng)將蒸餾器中的鹽水經(jīng)泄水閥放空。圖 真空式淡化裝置系統(tǒng)原理圖注意： 裝置停止工作后，應(yīng)防止加熱水

12、和海水漏入蒸餾器，以免引起結(jié)垢和銹蝕甚至使蒸發(fā)器的豎管被鹽垢堵塞。 當(dāng)船舶駛近港口、河口或離岸不超過 20 n mile時，即應(yīng)使海水淡化裝置停止工作。 原因：這些地方的海水容易受到油和細(xì)菌的污染，使所產(chǎn)淡水不合衛(wèi)生要求，并容易污染造水機。 3裝置的自動化： (以可以自動調(diào)節(jié)的真空沸騰式海水淡化裝置為例) 自動化功能塊：自動起動程序；工作時自動調(diào)節(jié)程序；自動停止程序。4運行中管理 1）給水流量和蒸發(fā)器水位的控制：調(diào)節(jié)給水管路上的調(diào)節(jié)閥，使給水流量保證給水倍率為34為宜。 給水倍率太高太低的危害： 給水倍率太低 結(jié)垢量增加； 給水倍率太大 產(chǎn)水量減小。 給水倍率合適且排鹽泵工作正常時，蒸發(fā)器內(nèi)部

13、水位應(yīng)比上管板銷高。 鹽水水位太高太低的危害： 鹽水水位太低 會使產(chǎn)水量減少； 鹽水水位太高 會使產(chǎn)水含鹽量增大。 2）凝水泵流量和凝水水位的控制：凝水水位可通過適當(dāng)調(diào)節(jié)凝水泵出口閥的開度來調(diào)節(jié)凝水泵的流量。 凝水水位高低的危害： 凝水水位太高 冷凝器中被凝水浸設(shè)的管束過多， 會減少冷凝能力。 凝水水位過低 凝水泵會因流注吸高大小而可能 產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，甚至失吸。 冷凝器凝水水位一般維持在水位計的1213高度。 注意：凝水泵是不允許在無水的情況下運轉(zhuǎn)。 3）冷卻水流量和真空度的控制：通過調(diào)節(jié)冷凝器的冷卻水流量來控制真空度。 真空度高低的危害： 真空度太低 海水沸點升高，會使結(jié)垢加劇，產(chǎn)水量減少。

14、 真空度太高 沸騰過于劇烈，使所產(chǎn)淡水的含鹽量增加。注： 1）船用真空沸騰式海水淡化裝置的蒸發(fā)溫度?？刂圃?545 范圍內(nèi)，相應(yīng)真空度為9490（有的蒸餾裝置將蒸發(fā)溫度定為4560 ，相應(yīng)真空度為9080）。 2） 一般冷卻海水流量控制在冷卻海水溫升為56左右。4）加熱水流量和產(chǎn)水量的控制： 主要靠調(diào)節(jié)進入造水機的加熱淡水的流量來控制產(chǎn)水量。 加熱淡水流經(jīng)蒸發(fā)器的溫降約為69為宜。注意：蒸餾裝置工作中最可能發(fā)生的干擾是海水溫度變化，它直接影響到真空度。 海水溫度在30以上時應(yīng)注意什么問題？ 加大冷卻水流量以保持足夠的真空度。 原因：海水溫度達30以上時，冷凝器的傳熱溫差減小，冷凝能力下降；而且

15、工作水溫度升高還會降低真空泵的抽氣能力，這些都會使蒸餾器的真空度下降。 減小加熱水流量，降低淡水產(chǎn)量，以免沸點過高，結(jié)垢加劇。 原因：當(dāng)冷凝器管內(nèi)的水流速超過2ms時，會嚴(yán)重影響管的使用壽命，故冷卻水的流量一般不宜超過額定流量的130，冷卻水流經(jīng)冷凝器的溫升一般不宜小于4。如采取以上措施后真空度仍太低，必要時應(yīng)減小加熱水流量，降低淡水產(chǎn)量，以免沸點過高，結(jié)垢加劇海水溫度較低時應(yīng)注意什么問題？ 減小冷卻水流量。 稍開真空破壞閥。 原因：海水溫度較低時，真空度會過高，以致造成鹽水沸騰過于劇烈，汽流上升速度過快，致使所產(chǎn)淡水含鹽量過高。減小冷卻水流量，或稍開真空破壞閥可降低真空度。注：海水溫度較低時

16、不宜加大加熱水流量使淡水產(chǎn)量超過設(shè)計值。真空沸騰式海水淡化裝置在運行中的管理的要的點： 保持適當(dāng)?shù)慕o水流量，維持蒸發(fā)器水位適宜； 調(diào)節(jié)凝水泵流量使之與淡水產(chǎn)量相適應(yīng)，以維持適當(dāng)?shù)哪畱?yīng)； 控制冷卻海水流量（必要時稍開真空破壞閥），維持適當(dāng)?shù)恼婵斩取?造水裝置的主要養(yǎng)護工作： 適時地清洗冷凝器水側(cè)，以免污垢堵塞冷卻水管和污染換熱面，妨礙傳熱；同時要注意檢查和保持裝置的氣密性。 當(dāng)裝置工作條件正常，只是因使用過久而淡水產(chǎn)量逐漸減小時，應(yīng)及時對蒸發(fā)器進行除垢。有條件的裝置，可對給水進行連續(xù)投藥處理以預(yù)防結(jié)垢，同時還可以減小所產(chǎn)淡水含鹽量。 當(dāng)所產(chǎn)淡水含鹽量過高而又非出自于操作方面的原因時，則應(yīng)檢查

17、和消除冷凝器漏泄的可能性。 應(yīng)定期維護裝置所用水泵及鹽度檢測報警設(shè)備的工作正常。鹽度傳感器每使用一個月左右即應(yīng)拆出清潔一次，以免電極粘附污垢后，反映的電阻值不準(zhǔn)。清潔時應(yīng)在熱淡水中浸洗，勿用硬物刮刷，以免損壞電極表面的鉑銠鍍層。 應(yīng)每年檢查冷凝器和蒸發(fā)器中的防蝕鋅板，當(dāng)其耗蝕過半時取下予以換新。6.造水裝置的漏氣、漏水、清洗與除垢及給水處理的方法： 1）漏氣的檢查與維修： 漏氣檢查：將蒸餾器通外界的各閥關(guān)閉，然后啟用噴射泵，盡可能將蒸餾器抽至工作所要求的真空度后停止抽氣。如在 lh內(nèi)真空度下降超過10，即表明密封性不合格。至于具體漏泄處，則可在蒸餾器保持較高真空度的情況下，以燭火或線香沿各接合

18、面慢慢移動，如發(fā)現(xiàn)燭火或煙向內(nèi)偏移，則表明該處漏氣。通常最易漏氣的地方是凝水泵的軸封和閥桿填料等處。 維修：固定部件結(jié)合處的漏泄，可采用涂油漆、密封膠等辦法堵漏。有些漏縫或漏孔，可先塞上適當(dāng)?shù)奶畛湮?，再在外面涂以油漆、瀝青或環(huán)氧樹脂等。 2）漏水的檢查與維修： 漏水檢查：停用造水機，關(guān)閉凝水泵出口閥，繼續(xù)供給冷凝器冷卻水。如果凝水水位逐漸升高，則表明冷凝器漏泄，即冷卻海水漏到了凝水一側(cè)。這一點可短時間關(guān)閉通往淡水柜的截止閥，啟動凝水泵，檢測鹽度予以證實。 為進一步確定漏泄部位，可關(guān)閉冷卻水進、出口閥，將冷卻海水泄空后拆下冷凝器端蓋，用線香或燭火法查漏。也可通過向冷凝器內(nèi)壓水（最好是熱水）的方法

19、來查漏。 經(jīng)驗表明漏泄大多是由于管與管板的擴接不良所造成。 維修：用擴管法、焊補、鐵水泥修補等方法。 3）給水處理 水處理劑的作用 ： 使海水中的難溶物質(zhì)在析出時不形成水垢，而形成很小的形狀不規(guī)則的松散易脫落的晶體，從而被排鹽泵連續(xù)排走。 含有消泡沫劑，能消散小汽泡，防止海水飛濺，從而減少所產(chǎn)淡水的含鹽量，便于加大蒸發(fā)率。 常用水處理劑種類： 德魯（Drew）船用化學(xué)品公司的 AME ROYAL蒸發(fā)器處理劑； 碧浪靈（Perolin）船用化學(xué)品公司的 FORMET 343； 馬力達（Magnus）船用化學(xué)藥品公司的HILOVAP； 加美合（Gamlen）化工產(chǎn)品公司的GAMAVAP等。 給水投

20、藥方法及投入藥量計算方法： 先按藥劑說明書查出每天應(yīng)投的藥劑量。 通常都是按每天的淡水產(chǎn)量計，一般約為2430mL /（td），有的還要求按鹽水密度作出修正； 流量指示器所用單位是 mLmin，在指示器的工作范圍內(nèi)可任選一個數(shù)值，例如 100 mLmin，然后計算每日流過的容積（L）； L = 100 60 24 / 1000 = 144 L / d將按求出的每日投藥量倒入容積約 200 L的貯液桶，并用海水或淡水將藥劑稀釋到 144 L；海水淡化裝置開始工作時，打開貯液桶的出口閥，將流量指示器調(diào)節(jié)到預(yù)選的 100 mLmin處，即可實現(xiàn)連續(xù)處理；每 24 h加配藥水一次。注意：這些藥劑大多對眼睛、皮膚有刺激性，必須密封貯存，操作時應(yīng)載手套和護目鏡，萬一接觸皮膚或濺入眼睛要及時用清水沖洗。4）蒸發(fā)器的清洗與除垢 管子內(nèi)側(cè)水垢的清洗： 人工刷