基金项目

辽宁省科学技术基金项目

(20042147) ,

大连市科学技术基

金项目

(

大科技发

[ 2003 ]99

号

) ;

大连理工大学“

985

”工程

建设项目

低温多效蒸发海水淡化装置的计算分析

沈胜强 ,张全 ,刘晓华

(大连理工大学动力工程系 ,辽宁大连 116024)

摘要

建立了多效蒸发海水淡化装置计算模型

对串流、

并流和并叉流三种不同工艺流程下的低温多效

蒸发海水淡化系统进行了计算和分析。计算结果显示

对于给定的多效蒸发海水淡化装置

提高加热蒸

汽温度

可大大提高装置的淡化水量

同时对加热蒸汽的需求量也增大

但造水比随加热蒸汽温度的升

高呈减小趋势

;

就三种工艺流程而言

并叉流具有较好的热利用率。

关键词

海水淡化

;

低温多效蒸发

;

流程

;

造水比

中图分类号

: P747

　文献标识码

　文章编号

:1004 - 7948 (2005) 06 - 0010 - 04

1 引言

淡水资源的缺乏引起了人们对海水淡化的极大

关注。多效蒸发是化工过程蒸发系统常用的工艺 ,
也是最早采用的海水淡化方式之一 ,但由于海水较
强的腐蚀性和结垢性 ,蒸发传热面的腐蚀与结垢限
制了多效蒸发系统在海水淡化领域的应用

[ 1 ]

。随

着低温多效蒸发海水淡化工艺的出现 ,它成功地解
决了蒸发传热面的腐蚀与结垢问题 ,使得多效蒸发
技术在海水淡化领域出现快速发展的势头

[ 2 ]

。

所谓低温多效蒸发技术 ,一般是指海水在第一

效的最高蒸发温度 (盐水顶温) 不高于 70 ℃。海水
中的盐类主要包括氯化钠、

氯化镁、

硫酸镁、

硫酸钙、

硫酸钾、

碳酸钙等 ,其中氯化钠的含量占 77

17 % ,氯

化镁的含量占 10

19 % ,这些盐类在水中的溶解度随

温度的升高而降低 ,尤其以硫酸钙盐类为典型。当
蒸发温度较高时 ,海水中的盐类很快在蒸发表面形
成垢层 ,使传热热阻大大增加并腐蚀金属表面。这
些盐的溶解度在 70 ℃左右随温度的提高大大降低 ,
当蒸发温度低于 70 ℃时 ,蒸发表面盐类结晶的速率
将大大降低 , 从而可避免或减缓设备结垢的产
生

[ 3 ]

。

为了探讨低温多效蒸发海水淡化装置的工作性

能 ,设计了一套低温多效蒸发海水淡化实验装置。
本文在不同流程设置条件下 ,对低温多效蒸发海水
淡化装置的工作特性进行了计算 ,对影响海水淡化
装置工作性能的因素作以分析 ,为海水淡化装置的

实际运行提供依据。

2 低温多效蒸发海水淡化系统模型

11 工艺流程

海水淡化装置按照 5 效水平降膜蒸发过程设

计。为了探讨工艺流程对海水淡化装置运行性能的
影响 ,分别提出了三种效间连接流程 :串流、

并流和

并叉流。

1111 串流

串流多效蒸发系统采用的是逆流预热、

顺流蒸

发流程 ,如图 1 所示。原料海水首先进入冷凝器 ,然
后被分成两股流 :一股直接排回大海 ;另一股作为蒸
馏过程的进料。进料海水由后至前依次被送入各个
预热器进行预热 ,然后进入第一效蒸发器 ;蒸发器产
生的二次蒸汽大部分进入下一效作为加热蒸汽 ,另
一部分被抽往预热器用于预热海水 ;浓缩海水在两
效间的压差作用下流入下一效继续蒸发 ;各效蒸汽
的凝结水流入相应闪蒸罐 ,产生的蒸汽也被引至下
一效。如此进行直到末效 ,浓海水最终由末效排出。

2 至 5 效及冷凝器、

预热器产生的凝结水即为淡化

水产量。

图

　串流进料流程示意图

1112 并流

—

节　　　能

EN ER GY CONSERVA TION

2005 年第 6 期

(总第 275 期)