低溫多效海水淡化原理

低溫多效海水淡化是海水淡化技術(shù)的其中一種，具有節(jié)能、海水預(yù)處理要求低、淡化水品質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)。那么，低溫多效海水淡化原理是什么，下面PINCAI小編將為大家介紹，一起來看看。

低溫多效海水淡化原理

低溫多效海水淡化技術(shù)是指鹽水的最高蒸發(fā)溫度低于70℃的蒸餾淡化技術(shù)，其特征是將一系列的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來，用一定量的蒸汽輸入首效，后面一效的蒸發(fā)溫度均低于前面一效，然后通過多次的蒸發(fā)和冷凝，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水的淡化過程。

多效蒸發(fā)是讓加熱后的海水在多個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，前一個(gè)蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的蒸汽作為下一蒸發(fā)器的熱源，并冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節(jié)能的方法之一。低溫多效蒸餾技術(shù)由于節(jié)能的因素，發(fā)展迅速，裝置的規(guī)模日益擴(kuò)大，成本日益降低，主要發(fā)展趨勢(shì)為提高首效溫度，提高裝置單機(jī)造水能力;采用廉價(jià)材料降低工程造價(jià)，提高操作溫度，提高傳熱效率等。一種低溫多效蒸餾法海水淡化設(shè)備，包括供汽系統(tǒng)、布水系統(tǒng)、蒸發(fā)器、淡水箱及濃水箱，供汽系統(tǒng)的生蒸汽入口置于中間效蒸發(fā)器上。工作方法為：(1)布水系統(tǒng)對(duì)海水進(jìn)行噴淋;(2)輸入生蒸汽到中間效蒸發(fā)器的蒸發(fā)管內(nèi)部;(3)蒸汽在蒸發(fā)管內(nèi)冷凝傳出熱量，蒸發(fā)管外吸收熱量產(chǎn)生蒸發(fā);(4)新蒸汽輸送至其兩側(cè)的蒸發(fā)管內(nèi).管外吸收熱量、產(chǎn)生蒸發(fā);(6)各效蒸發(fā)器重復(fù)蒸發(fā)和冷凝過程;(7)蒸餾水進(jìn)入淡水箱;(8)濃鹽水進(jìn)入濃水箱。

低溫多效工藝在海水淡化工程中應(yīng)用

隨著人口的不斷增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，淡水資源的匱乏日趨嚴(yán)重。海水淡化作為一種開辟新水源的相對(duì)成熟的技術(shù)，已經(jīng)成為世界上公認(rèn)的解決淡水短缺問題的最佳方案。據(jù)報(bào)道，當(dāng)前全球海水淡化容量約為4 200 萬t/d，預(yù)計(jì)在今后5~10 a 內(nèi)還將增加2 400 萬t/d。天津是我國(guó)的嚴(yán)重缺水地區(qū)，且毗鄰渤海，擁有豐富的海水資源，建設(shè)海水淡化工程具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

1 天津開發(fā)區(qū)海水淡化工程簡(jiǎn)介

2002年天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱天津開發(fā)區(qū)，縮寫TEDA)海水淡化項(xiàng)目正式啟動(dòng)。經(jīng)過近2 a的前期可行性研究，在對(duì)國(guó)內(nèi)外海水淡化技術(shù)和項(xiàng)目進(jìn)行大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合本區(qū)域的具體條件(原水水質(zhì)差，區(qū)內(nèi)有合適的熱源)，最終確定采用目前國(guó)際上較先進(jìn)的熱壓蒸餾低溫多效技術(shù)。該技術(shù)具有對(duì)原水水質(zhì)要求低(SS<20 mg/L)、出水水質(zhì)好(TDS<5 mg/L)、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。其設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)見表1。

天津開發(fā)區(qū)萬噸級(jí)低溫多效海水淡化工程日產(chǎn)淡水2 萬t，分兩期建設(shè)，其中一期規(guī)模為1萬t/d，總投資額1.6 億元，已于2006 年底舉行了通水儀式。該工程利用開發(fā)區(qū)熱源五廠的.低品位蒸汽，采用低溫多效的工藝生產(chǎn)TDS<5 mg/L 的優(yōu)質(zhì)淡化水，生產(chǎn)1 t 淡化水消耗0.1 t 低壓蒸汽及2 kWh 電。

2 海水淡化工程工藝流程

2.1 場(chǎng)站組成

天津開發(fā)區(qū)海水淡化工程可分為海水預(yù)處理廠和海水淡化廠兩個(gè)場(chǎng)站。海水預(yù)處理廠主要是去除海水中的泥沙;海水淡化廠包括海水提升泵房(從預(yù)處理廠提取海水到主設(shè)備)、中和池泵房(將主設(shè)備中的濃鹽水排出)、冷卻水泵房(為主設(shè)備提供冷卻水)、淡化水出水泵房(將淡化水排出送至輸水管網(wǎng))、海水淡化主車間等。其中海水淡化主車間是海水淡化工程的核心，其作用是將海水蒸發(fā)成蒸餾水，該車間的設(shè)備全部從法國(guó)ENTROPIE 公司進(jìn)口，設(shè)備投資約890 萬美元。其中熱壓蒸餾脫鹽TCD裝置主要設(shè)備包括：6 個(gè)蒸發(fā)室、2 臺(tái)主要的冷凝器、4臺(tái)加熱器、1 臺(tái)熱壓縮機(jī)、1 套真空系統(tǒng)(包含蒸汽噴射器和噴射冷凝器)、2 臺(tái)板式熱交換器、1 個(gè)手動(dòng)海水過濾器、1 臺(tái)濃鹽水泵、1 臺(tái)蒸餾水泵、1 套海水處理裝置(除沫劑、阻垢劑和除氯劑注入)、1 套減溫系統(tǒng)。

2.2 工藝流程

海水淡化工藝流程見圖1 所示。

為保證海水的連續(xù)供應(yīng)和改善進(jìn)水水質(zhì)，海水在預(yù)處理后經(jīng)提升泵站送到海水淡化廠。在海水淡化廠，來水經(jīng)加壓泵站加壓、濾網(wǎng)過濾并加入阻垢劑后，進(jìn)入海水淡化裝置;海水淡化裝置的產(chǎn)品水經(jīng)后處理進(jìn)入產(chǎn)品水貯存罐，并通過產(chǎn)品水泵加壓供給熱源廠等用戶，其水質(zhì)可達(dá)到TDS≤5 mg/L，余下的濃鹽水排�；蚓C合利用。所用熱壓蒸餾低溫多效海水淡化設(shè)備為6 效，處理能力為1 萬t/d，造水比(GOR)為9.69，出水水質(zhì)TDS<5 mg/L。

該工程利用開發(fā)區(qū)污水處理廠二級(jí)出水作為淡化裝置的冷卻水源，可大大節(jié)約取水設(shè)施和排水設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用，每日最大需約5 萬t 冷卻水;而冷卻水升溫后可繼續(xù)作為新水源一廠(即再生水水廠，以開發(fā)區(qū)污水處理廠二級(jí)出水作為原水，經(jīng)雙膜法處理后產(chǎn)水主要供應(yīng)開發(fā)區(qū)內(nèi)綠化及大型熱電廠)原水，恰恰滿足了該工藝希望提高原水溫度(尤其在冬季)的要求，有效地提高其雙膜法的產(chǎn)水效率。這樣就將污水處理、污水再生利用和海水淡化項(xiàng)目的資源整合在一起，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享的特點(diǎn)。

2.3 低溫多效蒸餾裝置

蒸餾裝置是由多效降溫蒸發(fā)單元組成。在第一效蒸發(fā)單元內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽在換熱管中被冷凝，換熱管為外部噴淋海水集束管。蒸汽冷凝釋放的熱量使換熱管外的部分海水在相對(duì)低的溫度和壓力下蒸發(fā)，由這部分海水產(chǎn)生的蒸汽在第二效蒸發(fā)單元中冷凝。同樣原理，第二效蒸發(fā)單元的換熱管外的部分海水會(huì)在更低的溫度和壓力下蒸發(fā)。同樣的蒸發(fā)工藝會(huì)在一效接一效的蒸發(fā)單元中傳遞下去。最后一效蒸發(fā)單元產(chǎn)生的蒸汽在冷凝器中冷凝。每一效蒸發(fā)單元中產(chǎn)生的冷凝水通過U 型管流入下一效蒸發(fā)單元，最后都流入冷凝器中。最終冷凝水由蒸餾水泵收集到淡化水儲(chǔ)罐中。

海水和大部分苦咸水均含有腐蝕和結(jié)垢成分：當(dāng)操作溫度超過75 ℃，腐蝕和結(jié)垢現(xiàn)象會(huì)迅速產(chǎn)生，同時(shí)鹽濃度會(huì)迅速升高，因此TCD 蒸發(fā)器適用于：(1)低溫操作，即原水和濃鹽水的溫度始終低于70 ℃;(2)原水的濃縮率總是≤35%。

為使海水在低溫下蒸發(fā)，設(shè)備運(yùn)行前要運(yùn)行真空系統(tǒng)，使設(shè)備內(nèi)壓力低于-93 kPa。經(jīng)過多效蒸餾和蒸汽的循環(huán)利用使得蒸發(fā)海水的能耗大大降低，1 kg熱源蒸汽能生產(chǎn)9.69 kg的蒸餾水，即GRO=9.69。因海水淡化濃縮率總是控制在35%，也就是說日產(chǎn)1 萬t 的海水淡化工程，每天所需海水3 萬t，消耗蒸汽0.1 萬t。

3 總結(jié)

天津開發(fā)區(qū)實(shí)施的萬噸級(jí)低溫多效海水淡化項(xiàng)目，其產(chǎn)品水作為區(qū)內(nèi)熱源廠的鍋爐補(bǔ)充用水以及其他用途純水，取代傳統(tǒng)的自來水深度處理工藝流程，每年節(jié)約淡水近850 萬t，具有顯著的環(huán)境效益和社會(huì)效益。另外，該項(xiàng)目中一部分的淡化水作為高品質(zhì)飲用水通過分質(zhì)供水，進(jìn)入高校園區(qū)、住宅小區(qū)，為海水淡化水進(jìn)入城市管網(wǎng)進(jìn)行了有意義的探索。天津市位于嚴(yán)重污染的渤海地區(qū)，其海岸帶坡度較緩，海水泥沙含量很高，且溫度和鹽度隨潮流的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變化較大，該工程的成功實(shí)施將積累自然條件惡劣地區(qū)海水淡化的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于在華北沿海地區(qū)推廣具有重大的示范意義。也必將帶動(dòng)本區(qū)域的相關(guān)加工制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展，為我國(guó)的海水淡化產(chǎn)業(yè)走向國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造示范條件。