上海院船舶辅机课件14船舶海水淡化装置

1船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]第十四章船舶海水淡化装置§14.1概述§14.2海水淡化装置工作原理§14.3影响海水淡化装置工作的因素§14.4海水淡化装置的实例及管理2船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]第一节概述3船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]淡水[FreshWater(F.W.)]：含盐量<1000mg/l淡水需求：生活用水、动力装置用水、锅炉补水海水[SeaWater(S.W.)]：平均含盐量35g/l造水机[FreshWaterGenerator(F.W.G.)]：所产淡水含盐量应低于10mg/l。(根据锅炉补给水的要求)4船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]海水淡化的方法蒸馏法电渗析法反渗透法冷冻法5船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]蒸馏法(Evaporation)蒸馏法蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。根据设备蒸馏法可分为：真空蒸馏式、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。此外，以上方法的组合也日益受到重视。

6船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]电渗析法(ED:ElectroDialysis)电渗析法亦称换膜电渗析法。该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。7船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]电渗析法(ED:ElectroDialysis)8船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]反渗透法(RO)反渗透法又称超过滤法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。9船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]反渗透法(RO)10冷冻法是根据一定浓度范围的盐溶液，在其降温至冰点时，就会析出水冰冰晶来实现海水淡化。因此，只要取出冰晶，用淡水洗去晶体表面及其间隙之内的残留海水，然后将其融化，则可获得淡水。11船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]第二节蒸馏式海水淡化装置(造水机)工作原理12船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]真空沸腾式海水淡化装置[DistillingTypeF.W.G]1-蒸馏器2-海水泵3-给水调节阀4-凝水泵5-排盐泵6-真空泵W0WWB加热工质通常是主机缸套冷却水[M.E.JacketCoolingWater]。蒸发出的蒸汽称二次蒸汽。水位稳定条件:W0=W+WB给水倍率

=W0/W13船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]真空闪发式海水淡化装置[FlashTypeF.W.G]1.不同点：沸腾式在真空条件下加热和汽化，而闪发式在压力下加热，在真空下汽化。2.

闪发式经济性差。二次蒸汽夹带盐水多，为保证含盐量，给水倍率大，消耗热量多。14船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]真空泵[VacuumP/P]、排盐泵[BrineP/P]采用喷射泵。冷却水来自主海水泵，不单独设冷却水泵。一些基本问题(★★★)：凝水泵一般采用离心泵[CentrifugalP/P]。空气抽出口设在冷凝器中部。不合格产水泄放到舱底或回流到蒸发器，同时报警。泄水阀和真空破坏阀在停用时开启。

[DrainCock]&[VacuumBreaker]15船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]16船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]17船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]18船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]19船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]多级真空闪发式海水淡化装置原理20船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]21船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]第三节影响海水淡化装置工作的因素一、影响淡水产量的因素二、真空度的建立和保持三、影响蒸馏装置加热面结垢的因素四、影响蒸馏装置所产淡水含盐量的因素22船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]传热系数换热面积加热水平均温度海水沸点进水温度对造水机的主要要求：造水量、含盐量一、影响造水量的因素造水量

蒸发量传热量给水量23船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]造水量低的原因(1)换热面脏污结垢，使传热系数小。(2)加热侧气塞，影响传热。(3)蒸发器水位太低，换热面积减小。(4)真空度不足，导致海水沸点升高。(5)加热水流量不足或温度低，使加热水平均温度降低。(6)给水量大或温度低，使海水沸腾面积小，蒸发量低。(7)凝水回流电磁阀关闭不严，使所造淡水漏回蒸发器。影响造水量的主要因素是真空度，或使用日久使传热性能变差。24船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]二、真空度的建立和保持真空度饱和温度90%~94%(91.7~95.7kPa)45~35oC80%~90%(81.4~91.7kPa)60~45oC真空度(%)X(kPa)101.325

(kPa)真空度靠真空泵(喷射泵)建立和保持。25船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]壳管式冷凝器[Shell&TubeTypeCondenser]1-主冷凝器管束2-空气冷却管束3-隔板4-集水箱26船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]保持足够真空度的条件(1)有足以与蒸发量相应的冷凝能力。(2)真空泵应具有足够抽气能力。(3)蒸馏装置要有良好的气密性。冷凝能力冷却水温度升高冷却水流量不足冷却水侧气塞冷凝器换热面脏凝水水位过高真空度抽气能力工作水压低工作水温高排出背压高喷嘴磨损、堵塞吸入止回阀卡死真空度27船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]问题：1.真空度不足，可能是()。A.冷却水温低B.凝水泵流量大C.加热水流量大D.给水倍率大2.控制造水量的主要手段是()。A.冷却水流量B.加热水流量C.给水流量D.凝水泵流量3.不会使造水量低的是()。A.喷射泵工作水压低B.冷却水温低C.冷凝器脏污D.给水倍率大4.会使造水量低的是()。A.给水倍率小B.喷射泵工作水压高C.喷射泵工作水压低D.冷却水流量大28船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]三、影响加热面结垢的因素水垢主要成分碳酸钙(最主要)(泥渣)氢氧化镁(泥渣，高温变硬)硫酸钙(硬垢，最有害)影响水垢生成速度和成分因素1.海水的沸点[BoilingPoint]2.盐水的含盐量[Salinity]3.传热温差[TemperatureDifference]29船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]1.海水的沸点[S.W.BoilingPoint]沸点高，盐的溶解度小水垢越多；水垢成分变化。<75oC主要是碳酸钙；>75oC氢氧化镁增加；>82oC主要是氢氧化镁，硫酸钙增加。30船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]盐水含盐量越大，难溶盐的含量就越大，生成的水垢就越多。硫酸钙在浓缩率达到1.5时开始析出，达到3将大量析出。2.盐水[Brine]的含盐量[Salinity]浓缩率：盐水含盐量/海水含盐量盐水含盐量由给水倍率控制。31船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]2.盐水[Brine]的含盐量[Salinity]W0=

W+WBW0--给水流量S0---给水含盐量WB-盐水流量SB--盐水含盐量W--淡水流量给水倍率32船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]2.盐水[Brine]的含盐量[Salinity]浓缩率=3~4(=1.5~1.3)(★★★★)33船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]3.传热温差[TemperatureDifference]传热温差大，加热面附近的海水会因汽化而浓缩(>1.5)严重，使结垢量增加，易生成Mg(OH)2和CaSO4水垢。使用蒸汽加热时，一般用蒸汽加热淡水，再用淡水作为造水机加热介质，以控制温度。不用蒸汽直接加热(温差大)，主要是为避免结垢快、生成硬垢。34船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]四、影响淡水含盐量的因素盐水含盐量二次蒸汽的含水量(湿度)淡水含盐量淡水含盐的原因：二次蒸汽中携带盐水(含盐的水珠进入冷凝器或冷凝器漏泄)。35船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]原因处理措施1装置负荷(蒸发量)过大，沸腾剧烈减小加热水流量或稍开真空破坏阀2蒸发器水位太高减小给水量3盐水含盐量大保证足够的排盐量和给水倍率4冷凝器漏泄，冷却海水漏入凝水侧检修冷凝器淡水含盐量高的原因和处理措施(★★★★)36船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]问题：1.控制含盐量主要调节()。给水倍率2.保持合适的给水倍率可以()。A.减少结垢B.不结硬垢C.防止含盐量高D.A+B+C3.含盐量大，措施()不正确。A.加大给水B.减少加热水C.降低盐水水位D.稍开真空破坏阀4.含盐量大，措施()正确。A.加大加热水B.加大给水C.减小加热水D.增加冷却水5.含盐量大原因不包括()。A.加热水流量大B.给水倍率小C.盐水水位高D.真空破坏阀关闭不严37船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]第四节实例及其管理一、带竖管蒸发器的真空沸腾式海水淡化装置二、带板式换热器的真空沸腾式海水淡化装置三、新型造水机38船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]一、带竖管蒸发器的真空沸腾式海水淡化装置1.装置的组成和工作2.装置的启用4.装置的遥控和自动控制5.运行中的管理3.装置的停用6.装置的维护保养39船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]1.装置的组成和工作盐度超标，回流电磁阀开启，产水流回蒸发器(带竖管蒸发器)或泄放到舱底(板式蒸发器)。真空破坏阀在装置停用时打开，运行时如果真空度过大，可开启少许。蒸发器壳体装设防止蒸汽压力过高的安全阀。泄水阀载装置停用时打开。40NS10-M1Salinometer船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]1-电源开关2-电源指示灯3-蜂鸣器开关4-试验按钮5-报警指示灯6-报警值显示按钮7-盐度指示表盐度计[Salinometer]的读数单位是mg/lNaCl或ppm，反映凝水导电性的毫安或毫伏值。盐度计面板上设蜂鸣器开关、实验按钮、盐度指示表、电源灯等。有的设温度修正旋钮，在凝水温度改变时调节。不设回流电磁阀开关、温度表等。盐度传感器[SalinitySensor]是一对测量电极，每一个月应拆洗一次，用热淡水浸泡。41船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]NS10-M1Salinometer1-电源开关2-电源指示灯3-蜂鸣器开关4-试验按钮5-报警指示灯6-报警值显示按钮7-盐度指示表调定报警值的方法：切断电源和蜂鸣器开关，拆下面板，按住警报值显示按钮，调节报警电位计至显示要求的数值。含盐量范围0~19.9ppm，超过19.9ppm显示1ppm。按下试验按钮显示50.5ppm42船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]1.装置的组成和工作[启用][停用]43船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]1.装置的组成和工作44船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]在加热器下端盖、冷凝器进水侧端盖、非进水侧端盖设防蚀锌板(顶盖不设防蚀锌板)45船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]46船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]2.装置的启用[InstallationStarting](1)

引入冷凝器冷却水，引入蒸发器加热水。对冷凝器和蒸发器放气。(2)

开阀，启动海水泵，供水至两个喷射泵。达到真空度，开调节阀供水至蒸发器。(3)关主机淡水冷却器旁通阀，使水流经蒸发器。(4)产汽后，关小冷却海水旁通阀，保持真空度。(5)所产淡水达到水位计半高时，启动凝水泵，开其排出阀，接通盐度计。[系统图]47船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]开海水泵抽真空并给水开加热开冷却开凝水泵启用时的几个主要步骤(★★★)48船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]3.装置的停用[InstallationStopping](1)

开蒸发器旁通阀，关蒸发器进、出口阀，停止加热。[系统图](2)

关凝水泵排出阀，停凝水泵。(3)

关给水截止阀，停海水泵。(4)

开冷凝器旁通阀，关冷凝器进、出口阀。(5)

开真空破坏阀，开蒸发器泄水阀。49船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]停用时的几个主要步骤(★★★)停止加热关凝水阀、停凝水泵关断给水并停海水泵停止冷却50船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]4.遥控和自动控制[RemoteCtrl&AutoCtrl]1-温度继电器2-真空调节电磁阀6-液动泄放阀7-压力继电器51船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]5.运行中的管理(1)给水流量和蒸发器水位的控制(2)凝水泵流量和凝水水位的控制(3)冷却水流量和真空度的控制(4)加热水流量和产水量的控制52船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator](1)给水流量和蒸发器水位的控制保证给水倍率为3~4。

(调节给水流量计或节流孔板前的压力)盐水水位太低：产水量减小给水倍率太大：产水量减小给水倍率太低：结垢量增加盐水水位太高：产水含盐量增加53船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator](2)凝水泵流量和凝水水位的控制凝水水位应维持在水位计的1/2~1/3高度。(调节凝水泵出口阀的开度改变流量)凝水水位太高：减少换热能力凝水水位太低：凝水泵可能会气蚀甚至失吸凝水泵不允许在无水的情况下运转，否则轴封会烧坏。54船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator](3)冷却水流量和真空度的控制调节冷凝器的冷却水流量控制真空度。真空度太低：海水沸点升高，结垢加剧，产水量降低真空度太高：沸腾剧烈，淡水含盐量增加55船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator](4)加热水流量和产水量的控制调节加热水的流量控制产水量。真空沸腾式海水淡化装置只要真空度稳定，产水量、给水量、蒸发器水位和凝水水位不必经常调节。海水温度高：加大冷却水流量以保持足够的真空度海水温度低：减小冷却水流量或稍开真空破坏阀56船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]6.装置的维护保养(1)及时清洗冷凝器海水侧，保证真空度，注意装置气密性。(2)及时对蒸发器除垢，或投药预防生成水垢。(3)如含盐量过高而非操作原因，应检查冷凝器是否漏泄。(4)保证水泵和盐度检测报警设备工作正常。(5)每年检查冷凝器和蒸发器中的防蚀锌板。57船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]a.漏气及其防止为检测装置的密封性，将蒸馏器通外界的各阀关闭，启用喷射泵抽至工作真空度，如1h内真空度下降不超过10%，表明密封性合格，应进行检漏。固定部件结合处的漏泄，可采用涂油漆、密封胶方法堵漏；对于漏缝或漏孔，可先塞上填充物，再涂油漆、沥青等。58船舶辅机

第14章船舶海水淡化装置

[FreshWaterGenerator]b.漏水及其防止为检测装置是否漏水，可停用造水机，关闭凝水泵出口阀，继续供给冷凝器冷却水。如凝水水位逐渐升高，表明