低溫多效蒸發海水淡化變工況分析與實驗研究

時間：2007-03-01 來源：大連理工大學 作者：曹開智

摘 要：現今的全球性的水資源危機對經濟可持續增長和普通百姓生活水平的提高帶來了巨大威脅。海水淡化是緩解水資源危機的重要方法。由于低溫多效蒸發海水淡化技術制造成本低，運行溫度低于多級閃蒸，從而海水腐蝕小而且造水成本也很有競爭優勢，并且可以與沿海電廠結合，電廠的低溫蒸汽作為加熱蒸汽的熱源，從而實現水電聯產的結合。因此，目前低溫多效蒸發海水淡化技術越來越成為學者研究的課題。

    本文針對對低溫多效海水淡化系統在海水溫度和濃度，進料海水的流量，和蒸氣的溫度等參數在變化的條件下運行時，同時考慮海水沸點升高，二次蒸汽經過汽水分離裝置和上下效連接蒸汽管道對二次蒸汽的壓力降低所引起的溫度損失，低溫散熱損失，蒸發器管束結垢而引起污垢系數大小變化等不利影響，詳細計算了系統的淡水產量和造水比等性能參數的變化趨勢并得出了系統在變工況運行條件下的規律。

    文中從低溫多效蒸發淡化系統的蒸發器、預熱器、閃蒸罐、冷凝器四個單元出發，建立了火用損失的數學模型，并計算了系統的火用效率的大小和各單元和火用損率的分布情況。結果表明，蒸發器的火用損率占到主要部分。從而得知今后系統的研究重點是蒸發器的噴淋裝置和合理布置管束位置以及通過合理安排效數來降低傳熱溫差，從而降低由傳熱溫差所產生的火用損失。通過計算表明，隨著加熱蒸汽溫度的升高，蒸發器的火用損率是降低的而冷凝器的火用損率是增大的，同時系統的火用效率是隨加熱蒸汽溫度的升高而減小的。所以可以看出，系統運行在低溫條件下，不但可以降低海水腐蝕程度，而且可以提高造水性能。

    最后，從節約造水成本和提高系統運行可靠性等角度出發，作者參與設計和加工組裝了一臺5效塔式低溫多效蒸發海水淡化實驗裝置。通過系統抽真空實驗表明，經過加工和調試后的系統的密封性能完全符合設計要求，同時還初次測試了系統的造水能力，對低溫多效蒸發海水淡化系統的運行有了基本工程經驗。實驗裝置設計和制造以及安裝調試為未來中國推廣大型低溫多效蒸發海水淡化技術積累了一定的經驗。

關鍵詞：低溫多效蒸發；海水淡化；沸點升高；造水比；火用分析

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