簡析低溫多效蒸餾海水淡化之3種進料方式
海(hai)水淡化(hua)是應(ying)對目前水資源緊缺這一問題一大(da)有效(xiao)舉措，近年來(lai)，海(hai)水淡化(hua)的(de)成本隨著科(ke)技的(de)進步而隨之(zhi)降低。目前，海(hai)水淡化(hua)產業的(de)兩大(da)主(zhu)(zhu)流(liu)(liu)(liu)工藝分別為反(fan)滲透和低溫(wen)多效(xiao)蒸餾。其中，低溫(wen)多效(xiao)蒸餾法因海(hai)水進料方(fang)式的(de)不同(tong)而各(ge)具特點，主(zhu)(zhu)要包括順(shun)流(liu)(liu)(liu)、逆流(liu)(liu)(liu)和平流(liu)(liu)(liu)，分別指海(hai)水流(liu)(liu)(liu)動路線與加(jia)熱蒸汽流(liu)(liu)(liu)向相同(tong)、相反(fan)及各(ge)效(xiao)都(dou)單獨平行(xing)加(jia)入(ru)物料海(hai)水的(de)方(fang)式。
在低溫多(duo)(duo)效(xiao)蒸餾工(gong)藝中，多(duo)(duo)效(xiao)蒸發(fa)器單一的(de)蒸發(fa)凝(ning)結制水單元稱為“效(xiao)”，加熱(re)蒸汽由“首效(xiao)”流向“末效(xiao)”，“首效(xiao)”的(de)溫度和壓(ya)力(li)最高。
圖(tu)為 低溫(wen)多效(xiao)蒸餾(liu)工作原(yuan)理(li)圖(tu)
順流進料(liao)：海水不易結(jie)垢、熱利(li)用率相對降低
順流進料方式下，高(gao)溫(wen)(wen)區海(hai)水的(de)含鹽量低、低溫(wen)(wen)區海(hai)水的(de)含鹽量高(gao)，海(hai)水可(ke)維(wei)持較(jiao)高(gao)的(de)濃縮比(bi)而不易結(jie)垢。但由于物料海(hai)水全部進入(ru)首效(xiao)，海(hai)水過冷(leng)度大，加(jia)熱蒸汽在冷(leng)凝(ning)過程中釋放的(de)潛熱將大部分用于加(jia)熱物料海(hai)水至飽和溫(wen)(wen)度，使得加(jia)熱海(hai)水產生二(er)次蒸汽的(de)加(jia)熱蒸汽量的(de)比(bi)重減小，從(cong)而導致系(xi)統熱利用率(lv)降低，這(zhe)在蒸發器效(xiao)數較(jiao)多時尤其(qi)突出(chu)。
順流(liu)進(jin)料方式還需要采(cai)用中(zhong)間進(jin)料泵來(lai)實(shi)現各級(ji)物(wu)料海水的(de)(de)(de)(de)均(jun)勻噴淋，這樣就增加了系統的(de)(de)(de)(de)復(fu)雜性與泵功的(de)(de)(de)(de)消耗。目前(qian)，也有采(cai)用塔式布置(zhi)來(lai)省去中(zhong)間進(jin)料泵的(de)(de)(de)(de)環節，但目前(qian)塔式常應用于小型海水淡(dan)化(hua)項目。
逆流進料：海水易結垢，需(xu)采(cai)用嚴(yan)格預處(chu)理措施
逆流進料方(fang)式(shi)下，物料海(hai)水(shui)(shui)(shui)首先被(bei)引入(ru)低溫效組，在此(ci)海(hai)水(shui)(shui)(shui)接受來自鄰近(jin)的(de)較熱(re)效的(de)蒸汽而部分蒸發，在各效中剩余的(de)海(hai)水(shui)(shui)(shui)已被(bei)稍微(wei)加熱(re)和濃縮，通(tong)過泵(beng)進入(ru)下一較熱(re)的(de)效組。由(you)于充分利用(yong)(yong)(yong)冷熱(re)流體(ti)的(de)傳熱(re)溫差，逆流進料方(fang)式(shi)下物料海(hai)水(shui)(shui)(shui)過冷度最(zui)小，系(xi)統熱(re)利用(yong)(yong)(yong)率最(zui)高。但是(shi)，海(hai)水(shui)(shui)(shui)從(cong)末效到首效由(you)后向前逐級濃縮，前面溫度較高的(de)效組同時也是(shi)高鹽(yan)度的(de)效組，這(zhe)恰好與海(hai)水(shui)(shui)(shui)中易(yi)結垢(gou)鹽(yan)類的(de)析出趨勢一致，因(yin)此(ci)逆流進料方(fang)式(shi)下海(hai)水(shui)(shui)(shui)容(rong)易(yi)發生結垢(gou)，一般需采用(yong)(yong)(yong)較嚴格的(de)預處理(li)措(cuo)施。
同時，為將海(hai)水(shui)(shui)由后面(mian)效(xiao)(xiao)組(zu)輸送到前面(mian)效(xiao)(xiao)組(zu)，需要設置多臺效(xiao)(xiao)間(jian)泵(beng)，通過效(xiao)(xiao)間(jian)泵(beng)將低壓(ya)效(xiao)(xiao)組(zu)的海(hai)水(shui)(shui)逐級輸送到高壓(ya)效(xiao)(xiao)組(zu)，這就大大增(zeng)加了系(xi)統的泵(beng)功消耗，也增(zeng)加了系(xi)統控制(zhi)和運行操作的復雜性。
平流(liu)進料：海水過冷度(du)大、系統簡單且功耗低
平(ping)流(liu)(liu)進(jin)(jin)料(liao)(liao)(liao)方式下(xia)，海(hai)(hai)水單(dan)獨且(qie)平(ping)行(xing)(xing)地進(jin)(jin)入蒸發(fa)器(qi)各效組，各效的(de)海(hai)(hai)水流(liu)(liu)量及濃縮(suo)比(bi)也(ye)相近，與順流(liu)(liu)進(jin)(jin)料(liao)(liao)(liao)方式相比(bi)在(zai)海(hai)(hai)水過(guo)(guo)冷度方面區(qu)別(bie)不(bu)(bu)大。在(zai)平(ping)流(liu)(liu)進(jin)(jin)料(liao)(liao)(liao)方式下(xia)，將物料(liao)(liao)(liao)海(hai)(hai)水平(ping)行(xing)(xing)泵(beng)入所有效組即可，不(bu)(bu)需設置額外的(de)效間泵(beng)對(dui)物料(liao)(liao)(liao)水反復輸送，因此(ci)，平(ping)流(liu)(liu)進(jin)(jin)料(liao)(liao)(liao)的(de)系統(tong)泵(beng)功消(xiao)耗一般低于逆流(liu)(liu)進(jin)(jin)料(liao)(liao)(liao)和順流(liu)(liu)進(jin)(jin)料(liao)(liao)(liao)，而且(qie)系統(tong)控制和運行(xing)(xing)操作也(ye)較為(wei)簡單(dan)。針(zhen)對(dui)平(ping)流(liu)(liu)進(jin)(jin)料(liao)(liao)(liao)下(xia)物料(liao)(liao)(liao)水過(guo)(guo)冷度大的(de)問(wen)題，在(zai)工程應(ying)用(yong)(yong)中，可通過(guo)(guo)凝結(jie)水回熱、二次蒸汽回熱等手段(duan)加以彌補，還可將部分鹽水回流(liu)(liu)后與物料(liao)(liao)(liao)海(hai)(hai)水混合，在(zai)物料(liao)(liao)(liao)海(hai)(hai)水濃縮(suo)比(bi)的(de)許用(yong)(yong)范(fan)圍內和保持(chi)蒸發(fa)器(qi)進(jin)(jin)料(liao)(liao)(liao)總量和噴淋密度不(bu)(bu)變(bian)的(de)前提下(xia)適(shi)當提高物料(liao)(liao)(liao)海(hai)(hai)水溫度。
目(mu)前，平流(liu)(liu)和(he)逆(ni)流(liu)(liu)進料(liao)因優(you)點突(tu)出(chu)已成(cheng)為大型海(hai)(hai)水淡化工(gong)程的(de)主要進料(liao)方(fang)案(an)。逆(ni)流(liu)(liu)進料(liao)方(fang)式下(xia)系統(tong)熱利用(yong)率高，尤其(qi)適用(yong)于(yu)低(di)溫(wen)海(hai)(hai)水，目(mu)前已在位(wei)于(yu)渤海(hai)(hai)灣(wan)的(de)國(guo)(guo)投北(bei)疆電(dian)廠2.5萬(wan)噸級(ji)低(di)溫(wen)多(duo)(duo)效(xiao)海(hai)(hai)水淡化工(gong)程中得(de)到(dao)成(cheng)功應(ying)用(yong)。平流(liu)(liu)進料(liao)方(fang)式下(xia)系統(tong)簡單可(ke)靠，國(guo)(guo)華滄東(dong)電(dian)廠已建(jian)成(cheng)的(de)一、二期萬(wan)噸級(ji)低(di)溫(wen)多(duo)(duo)效(xiao)海(hai)(hai)水淡化工(gong)程均(jun)采用(yong)此方(fang)案(an)，后續在建(jian)的(de)2.5萬(wan)噸級(ji)低(di)溫(wen)多(duo)(duo)效(xiao)海(hai)(hai)水淡化工(gong)程設計中也沿用(yong)了這一成(cheng)熟方(fang)案(an)，并(bing)增(zeng)設回(hui)熱加(jia)熱器抽取相應(ying)蒸(zheng)發效(xiao)的(de)二次蒸(zheng)汽(qi)加(jia)熱物料(liao)海(hai)(hai)水，力求通過利用(yong)系統(tong)內部熱量對物料(liao)海(hai)(hai)水進行多(duo)(duo)級(ji)預(yu)熱以降低(di)其(qi)過冷度(du)。
實(shi)際上(shang)(shang)，多(duo)(duo)級閃蒸、多(duo)(duo)效蒸餾(liu)(liu)和壓(ya)汽蒸餾(liu)(liu)等蒸餾(liu)(liu)工藝從宏觀上(shang)(shang)講也有類似的海(hai)水進料過程，但目前，以上(shang)(shang)三種工藝在國(guo)內(nei)應用的很少，多(duo)(duo)效蒸餾(liu)(liu)和壓(ya)汽蒸餾(liu)(liu)一般只(zhi)適用于船用或(huo)海(hai)島用，規模較小。
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