环境管理_船用海水淡化装置的工作原理与实例

1,第一节船用蒸馏式海水淡化装置的工作原理第二节船用海水淡化装置的实例,第十四章船舶海水淡化装置freshwatergenerator,2,船舶每天都需要消耗相当敷量的淡水，以满足船员，旅客和动力装置的需要。一般称为淡水的含盐量在1000mg/L以下远洋船舶为增加载货吨位，不宜携带过多淡水，一般都设有海水淡化装置(俗称造水机)，以减少向港口购买淡水的费用，并增强船舶的续航能力。,3,船舶对淡水的需要数量是：动力装置用水以主机功率计：柴油机船每天约需0.20.3LkW，汽轮机船每天约需0.51.4LkW。生活用水每人约150250Ld辅锅炉的补水量可按蒸发量的15估计，中、高压锅炉按蒸发量的13计。,海水淡化的方法：蒸馏法电渗析法反渗透法冷冻法船用海水淡化绝大多数采用蒸馏法。,4,第一节船用蒸馏式海水淡化装置的工作原理,真空蒸馏式海水演化装置分为沸腾式和闪发式两种。两者的主要区别是后者海水是在单独的加热器里被加热，然后再喷人真空容器内闪发成气。闪发式装置虽有结垢少的优点，但经济性不如沸腾式，船上已基本不用。,5,一、真空沸腾式海水淡化装置工作原理：,如图14-1所示，加热工质对管内海水加热。海水温度达到装置内真空压力对应的饱和温度时开始在海水内部大量汽化，蒸汽汽泡穿过海水从蒸发面上逸出，穿过汽水分离器，除去含有微量盐分的水珠后进入冷凝器。蒸汽被冷凝为淡水，由凝水泵4抽出送往淡水柜。,给水量w0产水量W+排盐量WB,6,二、影响真空度稳定的因素,保持装置具有足够真空度且能稳定工作的主要原因是：有足以与蒸发量相适应的冷凝能力。如果冷凝器换热能力下降，则会使真空度降低，此外若因加热介质流量过大或温度过高以至使蒸发量过大，也会使真空度降低。真空泵应具有足够的抽气能力。真空泵的工作水压过低或工作水温过高，排出背压过高(8mH2O)，喷咀磨损、堵塞、安装不当吸入止回阀卡死等都能使真空泵的抽气能力下降。蒸馏装置要有良好的气密性，防止空气漏入。,7,三、影响淡水产量的因数,1.海水、加热介质温度和流量的影响：在海水与加热介质温差减小时，应增大加热介质或冷却海水流量予以补偿。而供入装置的给水流量增大，会使盐水带走的热量加大，使产水量下降，给水倍率一般控制在3-4为宜。,8,2.装置内真空度大小的影响:船用真空蒸馏式海水淡化装置大都将真空度维持在8094(绝对压力814917kPa)，对应的饱和温度为6035。若真空度减小，饱和温度增高，汽化量减小，产水量就会减少；而真空度过高，则饱和温度过低，又会导致沸腾过于剧烈，蒸汽携带水珠量增加，淡水质量下降。,3.加热器、冷凝器换热效果的影响:加热器换热效果良好状况下，如果冷凝器效果较差，会导致装置内真空度下降，饱和温度升高，汽化量下降，产水量则下降。,9,四、影响蒸馏袭置所产淡水含盐量的因素,装置所产淡水的含盐量SF，取决于进入冷凝器的二次蒸汽的含水量w()和蒸发器内盐水的含盐量SB(mgL)，即：由此可见，从管理的角度来看，淡水含盐量过高的主要原因有：装置中海水汽化速度过大，沸腾过去剧烈；加热器中被加热海水水位过高；被加热海水含盐量太大。冷凝器漏泄，使冷却海水漏入凝水侧,10,(1)海水饱和温度的影响。装置的真空度越低，海水的沸点越高，则难溶盐的溶解度下降越多，水垢生成的速度就越快。如图14-3所示，当水温超过75，Mg(OH)2水垢的比例就迅速增加；当水温超过8283时，Mg(OH)2就会成为主要水垢主要成分。因此，蒸馏装置不加防垢剂时一般不允许盐水温度超过75。,五、影响加热面结垢的因素,11,(2)装置给水率的影响。在同样的工作压力和传热温差下，盐水的含盐量越大,难溶盐的含量就越大，生成的水垢也就越多。,盐水含盐量SB与海水含盐量S0之比称为浓缩率.,一般认为：船用真空沸腾式淡化装置适宜的给水倍率u34。此时的海水浓缩率151.3，不会生成CaSO4水垢,12,(3)传热温差的影响。如果加热介质的温度过高，加热器差过大，则加热面附近的海水就会因汽化而浓缩严重，以致结垢量增加，且如图:,13,第二节船用蒸馏式海水淡化装置的实例,1装置的组成和工作如图所示出带竖管蒸发器的真空沸腾式海水淡化装置的系统实例这种海水淡化装置在远洋船上使用较早，现仍在广泛使用。,一、带竖管蒸发器的真空沸腾式海水淡化装置,14,14-3带竖管蒸发器的真空沸腾式淡化装置系统原理图,15,14-2带竖管蒸发器的真空沸腾式蒸馏器,16,喷射泵喷嘴用不锈钢，其余部分用锰黄铜制造。为防止海水腐蚀，蒸发器和冷凝器管子与管板用锡黄铜或铝黄铜，壳体内相应的海水空间设置防蚀锌板3、9、19等。某些蒸馏器壳体内表面涂有塑料防蚀保护层，这种涂层不耐高温，操作时务必注意如有破损，可用环氧树脂修补。,喷射泵作为真空泵、排盐泵。,17,盐度传感器是一对测量电极，用导线与盐度计相连接。单位是ppm。盐度计型号很多，图示为ALFA-I盐度计监测的含盐量范围是019.9ppm。当超过19.9ppm时，将显示1ppm。,使用时：接通电源开关1和蜂鸣器开关3电源指示绿灯2亮，盐度计投人工作为检查盐度计读数是否正常每个月进行一次试验(按试验按钮4),18,启用前的准备检查蒸馏器真空破坏阀23、底部泄水阀33及凝水泵出口阀30、给水调节阀15和给水流量计旁通阀是否关闭。将海水引入冷凝器，再开启蒸发器加热淡水进、出阀28，将主机缸套冷却水引入蒸发器，然后开启冷凝器、蒸发器的放气阀24、25，直至流出整股水流后关闭。抽空和给水供入热水蒸馏器中的真空度达到要求时，将通向主机淡水冷却器的旁通阀2关小，使主机冷却水在蒸发器中通过。供人冷却水当开始产汽后，关小冷却海水旁通阀8，增加冷凝器的冷却水流量，保持合适的真空度。排出凝水当凝水水位达到冷凝器水位计约半高时，即可起动凝水泵16，打开其出口阀30，向淡水舱供水，同时接通盐度计的电源。,2.装置的启用,19,3.装置的停用当船舶驶近港口、河口或寓岸不超过20nmile时，即应使海水淡化装置停止工作，因为这些地方的海水容墨受到油和细菌的污染等污染。,装置停用的一般步骤如下：开大加热水调节阀2，然后关闭蒸发器的热水进、出口阀28，停止加热。关闭凝水排出阀30，停止凝水泵的工作。关闭给水截止阀，停止海水泵10.停止冷凝器的海水供应打开真空破坏阀23。如果停用时间较长，则还应将蒸馏器中的盐水经泄水阀33放空。,20,目前，板式换热器的真空沸腾式海水淡化装置在船舶上获得了应用，尼莱克斯型板海水淡化装置属于此种类型。图14-10为其工作系统图。该装置的的系统工作参数为：蒸发温度约40（真空度93%）加热水温度55-90加热蒸汽压力0.3Mpa每小时1000kg淡水产量的平均耗热量767-814kW生产的淡水含盐量1.5mg/L,二、带板式换热器的真空沸腾式海水淡化装置,JW(s)P36125型海水淡化装置,21,JW(S)P-36-125型海水淡化装置工作系统图,22,蒸馏器的座框、壳体和前盖由碳钢制成，外覆蓝色珐琅，内涂玻璃粉末加固聚脂混合剂换热器板由钛制成前盖可以方便地开启，以便维修。需注意调节加热蒸汽的流量，以使其入口处的淡水温度保持在6570。为保证蒸汽喷射器的循环流量，调压阀的开启压力应不低于0.1MPa。为了限制工作蒸汽的压力，进汽管上装有安全阀7。安全阀的整定压力应不大于0.45MPa。,23,带板式换热器的真空沸腾式海水淡化装置,24,板式换热器式蒸馏器不仅可通过孔板严格控制给水量，而且给水通过蒸发器的时间很短，所以换热面上的结垢也就很轻；蒸馏器的加热可换用蒸汽加热。,25,三、船用真空沸腾式海水淡化装置的制动控制,近年来，轮机自动化发展迅速实现了无人机舱的船舶，海水淡化装置也必须实现遥控和自动调节图148所示为可以遥控和自动调节的真空沸腾式海水淡化装置的简图，其主要特点如下：,26,(1)在蒸馏器的壳体上装有一个可由蒸发温度继电器l控制的常开式真空调节电磁阀2。运行时，如真空度增加到94(对应的蒸发温度降到35)时，用蒸发温度继电器1使电磁阀2断电而开启，外界空气遂得以进入蒸馏器直至真空度降至正常范围，对应的蒸发强度上升至调定值后，继电器才重新通电，使电磁阀关闭，从而达到自动调节真空度的目的。,27,（2）系统装有压力继电器7和液控泄放阀6。当装置建立起给定的给水压力后，泄放阀6就会在水压的作用下自动关闭在给水系统出现故障，致使蛤水压力下降至调定值时，继电器7就会接通报警电路。,（3）装置的加热与冷却系统始终和主机的海、淡水系统串联。这样，能在装置启、停时，省去开、关阀件及放气等诸多操作。,28,按下按钮，可使装置按下述程序自动起动：时间继电器工作真空调节电磁阀2保持关闭海水泵8起动喷射器9、10开始抽气给水压力建立泄放阀6关闭凝水泵11起动盐度计12通电投人工作,按下停止按钮真空调节电磁阀断电而自行开启海水泵断电停车泄放阀失压开启，放出蒸馏器中的海水凝水泵和盐度计断电时间继电器又为下一次启动作好准备此外，有造水机还可根据淡水舱中的水位自动控制装置的启停,停用时,装置起动时,29,四、真空沸腾式海水淡化装置的维护,1.装置主要的维护工作为保证装只能维持足够高的真空度应适时的清洗冷凝器水侧，以免污垢堵塞冷却水管和污染换热面，妨碍传热。当装置工作条件正常，因使用过久需及时对蒸发器经行除垢；有条件的情况下，可对给水经行连续投药处理，不仅可以预防结垢，还有减小所产淡水含盐量的效果。当所产淡水含盐量过高而又非出于操作方面的原因时，应检查和消除冷凝器漏泄的可能性。应定期检查和维护装置所用水泵及盐度检测、报警设备的工作状况。应每年检查冷凝器和蒸发器中的防蚀锌板，当其耗蚀过半时应予以换新。,30,2.装置漏气、漏水的检查及防(1)漏气先将蒸馏器通外界的各阀关闭，然后启用喷射泵，尽可能将蒸馏器抽至工作所要求的真空度后停止抽气如在1h内真空度下降超过10，即表明密封性不合格。,（2）漏水先停用造水机，关闭凝水泵出口阀，继续供给冷疑器冷却水如果凝水水位逐渐升高，则表明冷凝器漏泄，即冷却海水漏到了凝水一侧。,31,给水处理海水淡化装置配有给水投药处理设备,水处