海水淡化装置结垢原因分析

电渗析法是利用相间排列的有选择性的阴、阳离子渗透膜(或称离子交换膜)，在直流电场作用下使海水中的离子通过渗透膜直入相邻的隔室，以实现海水淡化。但电渗析法需消耗较多的电能，而且离子交换膜不能与氯接触，亦即原水不能用氯来杀菌，致使渗透膜易于繁殖微生物。此外，为了防止膜上生成水垢，还必须定期进行酸洗和倒换电极，操作管理较复杂。
12图22roreverseosmosis反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究后逐渐转化为民用目前已广泛运用于科研医药食品饮料海水淡化等领域ro反渗透膜孔径小至纳米级1纳米10分子可以通过ro膜而源水中的无机盐重金属离子有机物胶体细菌病毒等杂质无法通过ro膜从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来ro膜过滤后的纯水电导率5scm符合国家实验室三级用水标准再经过原子级离子交换柱循环过滤出水电阻率可以达到182mcm超过国家实验室一级用水标准gb68292当纯水和盐水被理想半透膜隔开理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧种现象称为渗透若在膜的盐水侧施加压力那么水的自发流动将这受到抑制而减慢当施加的压力达到某一数值时水通过膜的净流量等于零这个压力称为渗透压力当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时水的流向就会逆转此时盐水中的水将流入纯水侧上述现象就是水的反渗透ro处理的基本原理
Key words：Desalination,Scale, Mechanism，Clean
3.5、清洗实例……………………………………………………………………...16
3.5.1清洗工艺………………………………………………………………..16
3.5.2清洗范围………………………………………………………………..16
From the scaling of the various aspects of water based on the mechanism for fouling the desalination plant to explore common problems,analyze its causes, Vacuum boiling desalination device scaling factors,the main flow velocity, surface temperature, body temperature, water conditions and heatexchangermaterials and surface conditions. Scale water distillation unit is mainly a low solubility in seawater You salts deposited on the heated surface formed. Its main ingredient is calcium carbonate scale, magnesium hydroxide, and calcium sulfate. The solubility of salts in seawater is very low, and decreases with increasing temperature, the water is heated vaporization surface concentration is precipitation will be formed in the heating scale.At the same timeintroduces several desalination technologies, and respond to several treatment measures scaling, such as detergents, and mechanical and chemical cleaning.
冷冻法盐溶液在浓度并非很大时，如将其温度降低到它的冰点(海水含盐量为.. 35000mg／L时，其冰点为一.. 1．91oC以下，溶液就会析出不含盐的冰晶，而使溶质盐遗留在浓缩了的盐水中。因此如将冰晶取出，用淡水洗涤，除去晶体表面及其间隙内残留并浓缩了的海水，然后再加热使之融化，即可得到淡水。但冰冻法在理论上可行，实际操作较复杂，尚未大规模使用。
海水淡化装置结垢原因分析
及清洗
专业轮 机 工 程
届别
学号
姓 名方毅
指导教师袁志飞
江苏科技大学
二O一四年四月
摘 要
海水淡化装置是船舶保障日用淡水的重要设备,通常情况下,船舶的淡水除了洗涤饮用外还供给动力装置,海水淡化装置直接影响到船舶续航能力。海水淡化装置结垢问题的存在直接影响了装置的正常运作从而影响了远洋船舶淡水的供给。
3.5.3清洗过程………………………………………………………………..17
3.5.4清洗效果及结论………………………………………………………..18
绪论
现代远洋船舶由于航程远、航期长，对淡水的需求量多，因而需要装备海水淡化装置。提出了船舶对淡水的要求，因此海水淡化装置普遍应用在现代远洋船舶上。海水是一种成分复杂的水溶液，主要含有多种盐类。海水的含盐量可用滤过的海水在.. 110℃下干馏的残渣量来测定，一般为33000—350000mg／L。大洋中海水的含盐量的平均值约为350000mg／L。沿海海域由于江河等淡水的流人，含盐量一般低于此平均值；而某些蒸发量较大的孤立海域，如红海等，其含盐量则又可高达40000mg／L以上。在海水溶有的各种盐类中，以氯盐的含量为最多，氯离子在海水中的含量占总含盐量的55％。1kg水溶液中所含氯离子的克数称为氯度，用符号CL％来表示。氯度可用硝酸银滴定法，以铬酸钾为指示剂来测定。氯离子的含量也可用mg／LNaC1、mg／LCl一或mg当量／LCl一来表示。它们之间的关系是1mgLNC=0.606mg／LCl一=0．017mg当量／LCl一。由于海水中盐的成分不变，因此氯度与盐度之间也具有固定的比例关系，实验公式是S=0．03+1．805C1
目前船用大多数海水淡化装置是蒸馏式的例如：真空沸腾式和闪发式海水淡化装置但是真空沸腾式海水淡化装置结垢较严重，而闪发式则很好解决了这一问题。由于较好的解决了结垢问题，作为新兴的海水淡化技术反渗透海水淡化装置近年来也得到较快的发展目前已有部分运用到舰艇上。
目前,海水淡化在水处理领域应用十分广泛,但结垢问题大大提高了其运行成本。对无机盐的结垢多采用向系统添加阻垢剂的方法加以防止。因此,阻垢剂的开发一直是研究的热点。目前,阻垢剂的研究逐渐向高效、多功能、复合化、低毒化方面发展。按其分子的结构分为均聚物阻垢剂、共聚物阻垢剂(含磷类、聚羧酸类、磺酸类)近年来共聚物阻垢剂作为反渗透阻垢剂的发展十分迅速。聚合物类阻垢剂具有阻垢效果佳、热稳定性好等优点据文献报道,共聚物类反渗透阻垢剂主要是通过晶格畸变和分散两种作用来抑制沉积物的形成,同时具有很好的阈值效应。其结构上的特效官能团达到阻垢效果。
反渗透法海水淡化装置的流程如图2所示。由于海水中的悬浮物、有机质以及金属的氢氧化物和难溶盐等都会使膜污染，同时在膜上还会繁殖微生物，而膜的水解速度也只有在溶液的.. PH值为4—6时才为最慢。因此，为了使膜的透水量不致衰减过快，并延长膜的使用寿命，就需对海水进行预先处理，然后再由高压泵泵入反渗透器。反渗透海水淡化是一种以压力为驱动力的膜分离过程，是当今海水淡化领域研究、开发的热点。反渗透技术具有投资少、操作方便、建设期短等优点，除船舶行业外，现还广泛用于其他领域，如：钻井平台、野外勘探、海岛、高盐碱地区和海水倒灌地域。
蒸馏法蒸馏法是利用盐分几乎不溶于低压蒸汽的这一固有特质，首先将海水加热，使之汽化，然后再将所得蒸汽(称为二次蒸汽)重新冷凝，以获得含盐量很少的淡水，即通常所谓的蒸馏水。用蒸馏法淡化海水必然伴随相态变化，而水的汽化潜热较大，所以能耗较多，而且处理热海水还必须注意防止装置内部的结垢和腐蚀。但蒸馏法能直接使用低温热源，便于废热的利用；同时所产淡水的纯度较高，能满足各种用途的水质要求。蒸馏法有很多种，如多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏、膜蒸馏等。
船舶对淡水的要求，航行或工作在海洋上的船舶，除某些方面可直接取用海水外，每天还需消耗大量的淡水。淡水的含盐量需在1000mg／L以下。供船员和旅客饮用、洗濯的生活用淡水，每人每天约需.. 150～250L；供动力装置耗用的淡水，如以主机功率为735kW计，则柴油机船每天约需.. 0．15～.. 0．23t。根据用途不同，船舶对淡水质量的要求也不同。洗濯水一般要求氯离子浓度不大于.. 200mg／LCl一，硬度不大于7mg当量／L。当硬度超过40～42mg当量／L时，肥皂即不起泡沫。饮用水必须清澈、无异味、无有害人体的杂质和病菌，含盐量应不大于500～1000mg／L，氯离子浓度不大于.. 250～500mg／LCl一，PH值为6．5～9．5。用海水淡化装置制取的淡水，因所含矿物质很少，饮用时显得“淡而无味”，因而宜加入某些矿物质后再饮用。柴油机的冷却水，只要是淡水即可，并无特殊要求。如果船上各种用途的淡水都由同1台淡化装置生产，则抽造淡水的质量就应首先符合要求最高的需水水质标准。船用海水淡化的主要方法及特点海水淡化就是要将高盐度的海水通过一系列的过程转变为低盐度的海水。目前船舶海水淡化的主要方法有冷冻法、电渗析法、蒸馏法和反渗透法等。
海水淡化装置在船舶上的应用船舶所需要的淡水可用水舱来携带，但对航程较远、连续航行时间较长的远洋船舶来说，要携带足量的淡水就必然会相应地减少载重吨位，而且淡水贮存过久也会因水舱的污染和细菌的繁殖而变质。此外，仅靠携带淡水还会影响船舶应付意外情况的能力。因此，在现代远洋船舶上普遍装设了海水淡化装置(习称造水装置)。一般功率为.. 7353kW左右的货船，如以船员为5O人计，则装设.. 1套造水量为20～25t／天的淡化装置即可敷用。至于大型客船，也只需装设几台造水量较大的装置即可。远洋船舶上一般都配有制淡水设备(俗称造水机)，其生产的淡水主要用作柴油机冷却水和锅炉补给水等，在应急的情况下还可以作为饮用水使用。(因造水机生产的蒸馏水所含的矿物质少，且未杀菌，故作为饮用水时需要经过矿化和杀菌处理)。由于船用锅工作环境的复杂性，对锅炉水的盐份含量有严格的控制，因此，造水机生产的淡水含盐量是以锅炉补给水标准为依据的，由此可见，造水机对远洋船舶，尤其油轮是必不可少的设备之一。远洋船舶生产实践中,海水淡化装置的淡水产量及所产淡水的含盐量问题备受人们重视。要使船舶海水淡化装置的淡水产水量和所产的淡水质量满足营运船舶需求则必须保证装置的正常运转，而换热面结垢则是目前船用造水机存在的普遍问题，它影响着产水量从而影响着船舶的续航能力，因而研究海水淡化装置结垢的问题引起了很大的关注。Leabharlann 关键词：海水淡化，结垢，机理，清理
Abstract
Desalination plant,usually, in addition to cleaning the ship's fresh water supply for drinking things, power plant, desalination plant directly affects the ability of marine life. Desalination plant is an important fresh watersupply equipment .The Scalingof desalination plant directly affectthe normal operation of the plantwhich affects the supply of fresh water ocean-going vessels.
本文从海水结垢的各方面机理出发，针对海水淡化装置结垢这一常见问题作出探讨，分析其原因本文从真空沸腾式海水淡化装置结垢的各方面机理出发，针对海水淡化装置结垢这一常见问题作出探讨，分析其原因。真空沸腾式海水淡化装置结垢的因素很多，主要有流速、表面温度、主体温度、水质条件及换热器材料和表面状况等。海水蒸馏装置水垢主要是甴海水中溶解度较低的盐类沉积在加热面上形成的。其水垢主要成分是碳酸钙、氢氧化镁、和硫酸钙。这些盐类在海水中的溶解度很低，并且随温度升高而降低，在海水被加热汽化而浓缩是就会在加热面上析出而形成水垢。同时介绍几种减少结垢的海水淡化技术，以及应对结垢的几种处理措施：除垢剂，以及机械化学清洗等。
反渗透法反渗透法是利用海水被加压到一定压力以上时，海水中的溶剂(淡水)即能通过某种半渗透性薄膜而析出的原理来使海水淡化的。图1为渗透和反渗透的示意图。当稀溶液和浓溶液例如淡水和海水用半渗透膜隔开时，稀溶液中的溶剂—..—水就会在渗透压的作用下向浓溶液方面渗透，如图1中(a)所示。而所谓渗透压，就是指半渗透膜一侧的溶剂向另一侧的溶液渗透的压力。渗透压不仅与溶液的种类有关，还与溶液的温度和接受溶剂的溶液浓度有关，亦即与溶液的绝对温度成正比，并与浓度近似地成正比；但与半渗透膜的性质无关。当稀、浓溶液用半渗透膜隔开时，因渗透压差指向浓溶液，因此自然渗透就要向浓溶液方向进行。直至上述渗透进行到浓溶液与稀溶液的高度差所产生的反压恰好等于两侧溶液的渗透压差时，渗透也就达到平衡状态，如图1(b)所示。因此，如果在浓溶液侧外加压力，使其超过渗透压差，那么，浓溶液中的溶剂——水就要向稀溶液侧进行反方向渗透，如图.. l(c)所示，这就是反渗透法进行海水淡化的基本原理。