多级闪蒸海水淡化技术

多级闪蒸海水淡化技术

张百忠1

( 1 中国第一重型机械集团公司人力资源部高级工程师，黑龙江富拉尔基161042 )

摘要：系统地分析阐述了海水淡化技术的发展趋势、工作原理、工作流程、主要设备及计算方法。关键词：多级闪蒸；海水淡化

中图分类号：TQ085 + , 4 7

文献标识码：B 文章编号：1673 — 3355( 2008 )04 — 0024 - 02

Multi-step Flash Vaporization Sea-water Desalination Technology

Zhang Bai-zhong

Abstract：The article provides analysis and description on sea-water desalination technology on the aspects of development trends operation principle，operation f low，main equipment composition and calculation method

Key words ：multi -step flash vaporization ；sea -water desalination

至今海水淡化方法已经出现了数十种，主要包括蒸馏法、膜法、电渗析法和冷冻法等。在诸多的方法中，目前工业上采用的主要有以下三种，即多级闪蒸( MSF ) 、反渗透( RO )和多效蒸馏( MED ) 。经过近5 O年的发展，可以得到如下结论：以上这三种海水淡化方法将决定海水淡化技术发展的未来。

l 多级闪蒸的特点

多级闪蒸具有可靠性高、防垢性能好、易于大型化等优点。因此，于上世纪5 O年代一经问世就很快得到应用和发展。目前，全球海水淡化产量的6 0 ％是由多级闪蒸方法获得的，同时，多级闪蒸也是单机容量最大的海水淡化方法(可达100000t／天) ，适合于大型和超大型淡化装置。MSF总是与火力电站联合运行，以汽轮机低压抽汽作为热源，实现电水联产。

多级闪蒸技术本身也存在着一些缺陷，如设备腐蚀快、动力消耗大、传热效率低及设备操作弹性小等。但任何一种技术都在不断地进步，近年来，多级闪蒸技术在工艺改进、混合技术运用(与RO和ME的结合使用等)及热效率提高等方面都有了长足的进步，仍然是现今公认的最成熟可靠的海水淡化技术。

同时需要说明的是，所有的现有海水淡化技

术对于淡化海水与生产饮用水都是可行的。对于技术的选择不存在“唯一的”最佳解决方案，而是应基于每个项目的自身特点，根据实际条件而定，包括规模大小、能源费用、原水水质、气候

条件以及技术与安全性要求等。总体上说，单独

设立的海水淡化厂适合采用反渗透法，但如果有

热电厂( 最新有核能发电厂) 配套的话，则热

法蒸馏技术更为经济可靠。

多级闪蒸法不仅用于海水淡化，而且已广泛用于火力发电厂、石油化工厂的锅炉供水、工业

废水和矿井苦咸水的处理与回收，以及印染工业、造纸工业废碱液的回收等。

2 多级闪蒸的工作原理与工艺流程

多级闪蒸过程的原理如下：将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于该闪蒸室中的压

力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的

条件下，故热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而

急速的部分气化，从而使热盐水自身的温度降低，所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。多级闪蒸

就是以此原理为基础，使热盐水依次流经若干个

压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发降温，同时盐

水也逐级增浓，直到其温度接近(但高于)天然海

水温度。

多级闪蒸系统的工艺流程图1 所示主要设

备有盐水加热器、多级闪蒸装置热回收段、排

热段、海水前处理装置、排不凝气装置真空系统、盐水循环泵和进出水泵等。

3 多级闪蒸器（蒸发器和水箱)

多级闪蒸器是全套装置的核心设备，基本结构分上下两部分，下部为闪蒸室，上部为冷凝室。

4 设计的简捷计算方法

下面介绍一种简便的多级闪蒸过程计算方

法，该种方法对理解多级闪蒸过程和进行过程工

艺设计是非常有益的。

4.1 基本工艺参数的确定

( 1 )循环盐水流量

多级闪蒸的特点是依靠循环盐水经过多级不

断降温，释放出自身的显热，从而将过热盐水中

的部分水汽化，达到生产淡水和浓缩盐水的目的。因此，从热量平衡的角度考虑，循环盐水每级释放的显热和产生的淡水需要的潜热是相等的。因此，对整个多级闪蒸系统来讲，有下列关系存在：

RS( t0－t n ) = DL

式中，R一循环盐水流量( k g／h )；S一盐水平均比热( kcal／k g·℃) ；t0一循环盐水第一级进

口温度(℃) ；t n－循环盐水末级出口温度( ℃) ；D一各级淡水产水总量( k g／h ) ；L一淡水平均汽化潜热( kcal／kg )。

由上式即可得到一定淡水产量要求下的循环盐水流量。

盐平衡 F C f = B C b

水平衡 F ( 1一C f ) = D + B( 1一C b )

式中，C f 一原料水中盐的质量浓度( k g／k g ) ；

C b一排放浓盐水中盐的质量浓度( k g／k g ) 。将浓缩比α=C b /C f 代人上两式，便可得到：

D

F

α

1

α-

=

α

F

B=

可见，在淡水产量已知的条件下，补充原料水流量F和排放浓盐水流量B主要决定于系统的浓缩比。浓缩比是指闪蒸装置末级盐水浓度( 总固溶物TDS)与补给海水浓度( TDS )之比，一般根据具体的水质条件以防垢安全为限，排盐浓度一般不能接近7 0000m g／L。

5 结语

大量的资料和论著表明，如果我们还是像现在这样取水和用水，将会产生一系列的严重后果，这种资源一旦耗尽，经济的发展，各种生态系统以至人类的健康与生存都将受到威胁。有关专家预言：能源危机之后，下一场危机将会是水源危机。估计21世纪水对人类的重要性将同石油在2 0世纪对人类的重要性一样，它将成为一种决定国家富裕程度的珍贵商品。