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海水淡化及其在电厂中的应用

2015-09-17 14:28

  海水淡化又称海水脱盐,是从海水中获取淡水的技术和过程。从海水中取出淡水或除去海水中的盐分,都可以达到淡化的目的。从海水中分离出淡水的方法有蒸馏法、冷冻法、反渗透法、水合物法和溶剂萃取法。分离出盐类的方法则有电渗析和离子交换法。商业应用的海水淡化法主要是蒸馏法和反渗透法。

  海水淡化技术

  多级闪蒸(MSF)

  (1)多级闪蒸[2]的基本原理。将海水加热到一定温度后,引入到一个压力低于海水所对应饱和蒸汽压的容器内,部分海水迅速汽化,冷凝后便可得到淡水。另一部分海水温度降低,流入另一个压力较低的闪蒸室,又进行重复蒸发和降温的过程。将多个闪蒸室串联起来,室内压力会逐级降低,海水逐级降温,因而可连续产出淡化水。
 

海水淡化设备
海水淡化设备

  (2)工艺流程。将经过澄清和加氯消毒处理的海水送入排热段作为冷却水,流出排热段的大部分冷却水又排回海中,小部分作为进料海水(补给海水)经预处理后从排热段末级闪蒸室进入第一级闪蒸室,逐级降压,海水逐级降温,即可连续产出淡化水。多级闪蒸的造水比,是所得淡水(蒸馏水)的质量与所耗加热蒸汽的质量之比,是淡化厂经济效益的直接体现。小型装置的造水比较小,大型装置的造水比较高,如日产淡水几百t或四五千t的装置,造水比一般为5~8。日产淡水1万t的装置,造水比多在10左右。日产淡水四五万t的装置,造水比可达13~14。

  (3)主要优缺点。单机容量大,最大的可达7.6万t/d。产品水盐度3~10mg/L。工程投资高。动力消耗大。设备的操作弹性小(设计值的80%~110%),不适用于造水量要求可变的场合。传热管腐蚀穿孔时将污染水质。

  (4)适用范围。以火电厂或核电厂的背压或抽汽透平的低位蒸汽为热源,生产高中压锅炉补充水或生活用水。
 

海水淡化设备图片
海水淡化设备

  多效蒸馏技术(MED)

  (1)基本原理。将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来,蒸汽进入第一效蒸发器,与进料海水热交换后冷凝成淡化水。海水蒸发,蒸汽进入第二效蒸发器,并使几乎同量的海水以比第一效更低的温度蒸发,自身又被冷凝。这一过程一直重复到最后一效,连续产出淡化水。

  (2)工艺流程。海水在冷凝器中预热、脱气之后分成2股,一股排回大海,另外一股为进料液。料液加入阻垢剂后引入蒸发器温度最低的效组中。喷淋系统把料液分布到顶排管上,在自上向下的降膜过程中,一部分海水吸收了管束内冷凝蒸汽的潜热而被汽化。冷凝液以淡化水导出,蒸汽进入下一效组,剩余料液也泵入下一效组中。该效组的操作温度高于上一效组。在新的效组中又重复了蒸发和喷淋过程,直到料液在温度最高的效组中以浓缩液的形式排出。

  (3)低温多效蒸馏的主要优缺点。热效率比多级闪蒸高,30℃左右的温差可使造水比达到10左右。操作负荷可从40%~110%变化,造水比不会下降,弹性较大。能耗较低。前处理较简单,化学药剂消耗较少。系统的操作安全可靠,即便发生传热管泄漏,也仅仅降低产量而不会影响水质。但其设备体积较大,装置费用较高。

  (4)适用范围。多效蒸馏与多级闪蒸的适应条件基本相同。

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