船舶辅机---(哈工程出版社)海水淡化装置

1、第六章 海水淡化装置 第一节 概述 一、船用淡水的用途 淡水：含盐量少于1000mg / L的水。 1用于柴油机冷却水。 当柴油机冷却水温度过高时（t 70C）,补给水的盐度（Cl离子量）和硬度（Ca和Mg离子量）不宜过高，否则冷却水一侧易结水垢。 2锅炉给水(要求最高,含盐量少于10mg / L) 锅炉给水的水质直接影响着锅炉效率、蒸汽的品质、锅炉使用寿命和耗汽设备的运行工况。运行参数要求越高的锅炉对水质要求也越高。 3饮用水 饮用水应清洁、无色、无味，符合国家卫生部门规定的饮用水标准。 4洗涤水 洗涤水用于洗衣物、洗脸、洗澡等。洗涤水应清洁、无味，盐度和硬度过高。,5其他方面 蓄电池用水，

2、卫生用水等。 二、对船用淡水的要求,第二节 海水淡化基本原理 海水淡化：除去海水中的各类盐类和杂质。 海水淡化的主要类型有：蒸馏法、电渗析发、反渗透法、离子交换法和冷冻法。 蒸馏式海水淡化装置 加热海水，使海水蒸发产生水蒸气，在冷凝器中水蒸气凝结成淡水。 特点：节约能源，减少结垢并且可提高淡水品质。但体积较大，系统复杂，管理水平要求较高。,一、真空沸腾（蒸发）式海水淡化装置,组成：蒸发器、冷凝器、水泵和真空泵等。,工作原理：加热工质（主机冷却水）加热海水，汽水分离器除去水蒸气中的水滴（含有盐分）。真空泵不断从蒸发器和冷凝器中的气体，保持蒸发器和冷凝器的真空度。 该装置的表面式加热器易结垢（Ca

3、、Mg类盐类），影响导热，使淡水产量下降，需要除垢。生产淡水量 20t / d。,二、真空闪发式海水淡化装置 组成：蒸发器（闪发室）、加热器、冷凝器、喷雾器、汽水分离器、水泵和真空泵等。 工作原理：海水泵将海水送入加热器，由加热工质加热，通过具有一定真空度蒸发器中的喷雾器在作雾状闪发，通过汽水分离后，经冷凝器中，被海水冷凝成淡水。加热后的部分海水送入加热器，充分利用其热量。,因该装置无传热表面，既有利于淡水质量的提高，也可防止传热表面结垢。结构更为紧凑，安装维修更为方便。但海水汽化成蒸汽的潜热来自海水本身，使喷入闪发室的绝大部分海水不能闪发成蒸汽，海水的浓度越高，排盐带走的热量也越多，为提高了

4、淡水产量，要增大海水循环量和加热器的的传热面积，使其运行费用和造价增加。其经济性不如沸腾式海水淡化装置,目前在柴油机船舶上，海水淡化装置一般都使用主机缸套冷却水作为加热介质，只有在主机停车而又需淡化装置工作时，才采用辅助锅炉的减压蒸汽来加热。对某些淡水耗量较大的船舶，当其动力装置的余热不足以满足装置的需要时，则也可使用低压蒸汽作为补充热源。,真空闪发式海水淡化装置的特点是海水的加热和汽化彼此分开。海水在加热器中加热后即被引到压力比海水相应温度下饱和压力更低的容器（闪发室）中，以使部分海水骤然汽化，然后再将其汽化的蒸汽引入冷凝器中凝结成淡水。,为了减少蒸汽耗量和增加淡水产量，可采用多级闪发式。他

5、将上一级未汽化的海水进入压力低一些的下一级继续汽化。通过冷凝器的冷却海水全部作为补给水而利用。多级闪发式海水淡化装置结构复杂，一般仅采用二级。,三、影响蒸馏式海水淡化装置的主要因素 海水淡化装置正常工作：保证装置产生淡水的质量和数量。 (一)真空度的建立和维持,为能充分利用废热，必须在适发器和冷凝器内建立起适当的真空度，若真空度太低，对应的蒸发温度也高。这样要利用低温的废热将海水加热至沸腾或过热，就有一定困难。而真空度太高，则又会导致海水沸腾剧烈，二次蒸汽中所带含盐的水滴增多，影响二次蒸汽的质量。淡化装置一般将真空度维持在9094之间（对应的饱和温度为4535)；要保持蒸馏器内足够的真空度，则

6、须： 1有足以与蒸发量相适应的冷凝能力。如果冷凝能力下降；加热介质流量过大或温度过高致使蒸发量过大，也会使真空度降低。主要影响是冷却海水温度的扰动。 2真空泵应具有足够的抽气能力。 3蒸馏装置要有良好的气密性。,1、造成淡化装置产水含盐量的原因,从真空蒸馏式海水淡化装置的工作原理可知，淡化装置所产淡水是由二次蒸汽直接凝结而成的，因此，影响淡化装置所产淡水含盐量的因素是：,（1）二次蒸汽的纯净度,从理论上讲，干的水蒸汽几乎是不含盐分的。但实际上海水在沸腾汽化过程中，会有一些细小的水珠随着水蒸气一起离开盐水面向凝气空间运动，虽然部分较大的水珠上升到一定的高度或经过汽水分离器时会被阻隔，回落到蒸发器

7、的海水中，但还会有一部分细小的水珠被二次蒸汽夹带进入冷凝器，即实际工作时，进入冷凝器的是湿蒸汽而不是干蒸汽。湿度越大，所产淡水的含盐量越高。,（2）冷凝器泄漏,海水直接漏入凝水中，使淡水含盐量升高。,(二）淡水含盐量的影响因素,2、淡水含盐量的控制,（1）控制蒸发强度,即控制一定的真空度和加热量，防止因真空度过大或加热量过大使蒸发或闪发过于剧烈，使二次蒸汽水珠夹带量增加；同时，控制蒸发强度也可限制二次蒸汽的气流上升速度，保证汽水分离效果。,（2）控制蒸发器内的盐水浓度,蒸发器工作时，因其中的水分不断蒸发而使得海水浓缩，含盐量也随之增高，称为浓海水（污水）。为了不影响蒸汽的质量，需由排污泵将浓海

8、水不断的排出舷外，并由海水泵通过给水调节阀向蒸发器连续的补入新鲜海水，以控制蒸发器内海水的含盐量并维持蒸发器内稳定的水位。,（3）控制蒸发器内的盐水水位，保证二次蒸汽有一定的升程空间,（三）换热器表面的结垢,水垢的主要成分是碳酸钙、氢氧化镁和硫酸钙。这些物质的溶解度很低，且随温度的升高而降低，所以在海水加热特别是在加热面上因形成汽泡而使海水浓缩时，就很容易形成水垢。由于水垢导热性极差，当传热面上结垢后。将使传热系数大大下降，而传热量也就下降，这样淡水的产量就下降。因此，要使船用制淡装置能获得稳定的淡水产量，首先要解决结垢问题。,措施：控制加热介质温度，控制海水含盐量。,第三节 海水淡化装置实例

9、 一、ZSF真空沸腾（蒸发）式海水淡化装置,国外AS、At/OS型与国产ZFS型沸腾式制淡装置结构与系统极为类似。,真空沸腾式海水淡化装置系统原理图,蒸发冷凝器,蒸发冷凝器由蒸发器B、壳管式冷凝器A和汽水分离器20组成。壳体材料为铜合金。蒸发和冷凝器的管子和管板为铝黄铜和锡黄铜,工作原理：如图所示，海水泵19抽吸自舷外的海水，经弹簧稳压阀18和浮子流量计17进入蒸发冷凝器8，并在直立的蒸发管束内自下而上流动：来自主机缸套的冷却水(温度约6065左右)在管外流动从而对海水进行加热。由于蒸发器内工作压力仅为0.686X104Pa(真空度93)，当温度提高到38.66时，海水便开始蒸发汽化。,蒸发所

10、得的二次蒸汽先经蒸发器上方一拱形的汽水分离器挡板15(图135)，其中盐水在碰撞挡板后即会返落下来，而蒸汽则绕过挡板继续向上流经波纹式汽水分离器20(图135)，除去所夹带的大部分水珠后进入冷凝器。 蒸汽从冷凝器上方进入横置的冷凝管束外侧自上向下流动，被主机海水泵30所供给的海水冷却并凝结成淡水，由凝水泵22抽出，经淡水流量计26排入淡水柜(舱)。一小部分经盐度传感器23循环回流，以便盐度计24示出所造淡水的含盐量。当淡水含盐量超出限定值时，盐度计即发出报警信号，同时开启回流电磁阀21，使不符合要求的淡水沿回流管路流回蒸发器,1海水系统 作用：给水、冷却、排污和抽真空,主机海水泵30冷却空冷器

11、29、冷凝器A、主机淡水冷却器4和主机滑油冷却器5。 海水泵19：1）为喷射泵12和13提供工作水； 2）为蒸发器B提供海水，被加热蒸发。 海水泵13用于排除浓盐水。,系统说明：,2加热系统 主机冷却水（6075C）由淡水泵1送入蒸发器B加热海水。,3淡水（凝水）系统 冷凝器A中的凝结水（淡水）由凝水泵22抽出，经流量计送入淡水柜。 为防止凝水泵汽蚀，泵的入口需要一定的流注高度并设有平衡管31，使吸入口处的气体返回冷凝器。 4指示和安全装置 水位计28观察蒸发器和冷凝器的水位。 当真空度过高时，打开真空破坏阀14，使少量空气进入。装置停用时，也需打开此阀，防止壳体受压。 当盐度传感器23测出淡水的含盐量超标时，盐度计24打开电磁阀21，将不合格的淡水返回蒸发器。 热水调节阀2用于调节进入装置的热水量。,二、JWSFP真空闪发式海水淡化装置,作为热源的主机冷却水由主机水泵1和阀4进入板式盐水加热器8，加热盐水后经阀3排出。 闪发室底部的盐水与淡水冷却器41流出的部分盐水一起经盐水循环泵22送入板式盐水加热器8。盐水加热至闪发室压力下