海水淡化装置

停用时的几个主要步骤(★★★) 停止加热 关凝水阀、停凝水泵 关断给水并停海水泵 停止冷却
二、运行管理 (1)真空度的控制（冷凝水量） (2)盐水（蒸发器）水位的控制（给水水量） (3)凝水水位的控制（凝水泵流量） (4)产水量的控制（加热水量）
(5)防垢投药
(1)真空度的控制 调节冷凝器的冷却水流量控制真空度。 真空度太低： 海水沸点升高，结垢加剧，产水量降低 真空度太高： 沸腾剧烈，淡水含盐量增加 冷却水量→真空度 冷却水量→真空度
第十二章 船舶海水淡化装置
§14.1 海水淡化装置工作原理 §14.2 海水淡化装置的实例 §14.3 海水淡化装置的管理
第一节 海水淡化装置工作原理
一、概述 淡水需求：生活用水、动力装置用水、锅炉补水 海水[Sea Water(S.W.)]：平均含盐量 35g/l 淡水[Fresh Water(F.W.)]：含盐量<1000mg/l
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为防止水倒流，凝水泵出口、不合格水回流管、 以及各喷射泵的吸口一般设有止回阀
二、真空沸腾式海水淡化装置的构造
在加热器下端盖、冷凝器进水侧端盖、非 进水侧端盖设防蚀锌板(顶盖不设防蚀锌板)
三、新型造水机(SASAKURA MAKE)
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第三节 海水淡化装置的管理 一、启动和停止 二、运行管理 三、维护保养
第二节 实例及其管理 一、系统组成
二、真空沸腾式海水淡化 装置的构造
三、新型造水机
一、系统组成
一些基本问题(★★★)：
真空泵[Vacuum P/P]、排盐泵[Brine P/P]采用喷射泵。 冷却水来自主海水泵，不单独设冷却水泵。 凝水泵一般采用离心泵[Centrifugal P/P]。 空气抽出口设在冷凝器中部。 不合格产水泄放到舱底或回流到蒸发器，同时报警。 泄水阀和真空破坏阀在停用时开启。 海水泵一般经过弹簧稳压阀（溢流阀）或节流孔 板向整流器供应给水
<75oC主要是碳酸钙；>75oC氢氧化镁增加； >82oC主要是氢氧化镁，硫酸钙增加。 船用造水机沸腾温度不允许超过75◦C
2.盐水[Brine]的含盐量[Salinity]
盐水含盐量越大，难溶盐的含量就越大，生成 的水垢就越多。 硫酸钙在浓缩率达到1.5时开 始析出，达到3将大量析出。
浓缩率ξ：盐水含盐量/海水含盐量
船舶对淡水的需求量
生活用水每人约150~250L/d。 动力装置用水以主机功率计： • 柴油机船每千瓦约需0.2~0.3L/d， • 汽轮机船每千瓦约需0.5~1.4L/d。
辅锅炉的补水量可按蒸发量的1％~5％估 计，中，高压锅炉按蒸发量的1％~3％计。 一般主机功率为7500kW左右的柴油机货 轮，造水机容量大多不超过20~25m3/d。
盐水含盐量由给水倍率控制。
一般造水机将盐水浓缩率控制为ξ=1.5~1.3， 即给水倍率ε=3~4倍（闪发式ε=8）
3.传热温差[Temperature Difference]
传热温差大，加热面附近的海水会因汽化而 浓缩(>1.5)严重，使结垢量增加，易生成 Mg(OH)2和CaSO4水垢。
使用蒸汽加热时，一般用蒸汽加热淡水，再 用淡水作为造水机加热介质，以控制温度。 不用蒸汽直接加热(温差大)，主要是为避免 结垢快、生成硬垢。
(5)加热水流量不足或温度低，使加热水平均温度降低。
(6)给水量大或温度低，使海水热量消耗大，蒸发量低。
(7)凝水回流电磁阀关闭不严，使所造淡水漏回蒸发器。
影响造水量的主要因素是真空度，或使用日久 使传热性能变差。
3、保持足够真空度的条件 (1)有足以与蒸发量相应的冷凝能力。 (2)真空泵应具有足够抽气能力。 (3)蒸馏装置要有良好的气密性。
原因 处理措施 装置负荷(蒸发量)过大， 减小加热水流量或稍 1 沸腾剧烈 开真空破坏阀
2 蒸发器水位太高
减小给水量
保证足够的排盐量和 3 盐水含盐量大 给水倍率 冷凝器漏泄，冷却海水漏 检修冷凝器 4 入凝水侧 5 汽水分离器破损 检修汽水分离器
问题：1. 控制含盐量主要调节( 给水倍率 )。 2. 保持合适的给水倍率可以( )。 A. 减少结垢 B. 不结硬垢 C. 防止含盐量高 D. A+B+C 3. 含盐量大，措施( )不正确。 A. 加大给水 B. 减少加热水 C. 降低盐水水位 D. 稍开真空破坏阀 4. 含盐量大，措施( )正确。 A. 加大加热水 B. 加大给水 C. 减小加热水 D. 增加冷却水 5. 含盐量大原因不包括( )。 A. 加热水流量大 B. 给水倍率小 C. 盐水水位高 D. 真空破坏阀关闭不严
真空度： 太高→沸点降低，沸腾加剧，含盐量增加 太低→沸点升高，传热温差小，产水量降低， 结垢增加。
问题：1. 真空度不足，可能是( )。 A. 冷却水温低 B. 凝水泵流量大 C. 加热水流量大 D. 给水倍率大 2. 控制造水量的主要手段是( )。 A. 冷却水流量 B. 加热水流量 C. 给水流量 D. 凝水泵流量 3. 不会使造水量低的是( )。 A. 喷射泵工作水压低 B. 冷却水温低 C. 冷凝器脏污 D. 给水倍率大 4. 会使造水量低的是( )。 A. 给水倍率小 B.喷射泵工作水压高 C.喷射泵工作水压低 D. 冷却水流量大
真空沸腾式造水机原理图
冷凝器 盐度计
蒸发器
加热器
凝水泵
带 竖 管 蒸 发 器 的 真 空 沸 腾 式 造 水 机
采用板式换热器的真空沸腾式造水机
2、真空闪发式海水淡化装置[Flash Type F.W.G]
1.不同点：沸腾式在真空条件下加热和汽化，而闪发 式在压力下加热，在真空下汽化。
2. 闪发式经济性差。二次蒸汽夹带盐水多，为保证含 盐量，给水倍率大，消耗热量多。
(2)盐水（蒸发器）水位的控制 保证给水倍率为3~4。 (调节给水流量计或节流孔板前的压力) 装置正常工作时，盐水水位控制在水位 计的1/2处 给水倍率太大：产水量减小 给水倍率太低：结垢量增加 盐水水位太低：产水量减小 盐水水位太高：产水含盐量增加
(3)凝水水位的控制 凝水水位应维持在水位计的1/2~1/3高度。 (调节凝水泵出口阀的开度改变流量) 凝水水位太高：减少换热能力 凝水水位太低：凝水泵可能会气蚀甚至失吸
海水淡化的方法
蒸馏法
电渗析法 反渗透法 冷冻法
真空沸腾式 真空闪发式
二、 蒸馏式海水淡化装置工作原理 1、真空沸腾式（带立管蒸发器式）
• 给水阀 •蒸发（馏）器、冷凝器 • 海水泵、真空泵、排盐 泵、凝水泵 一阀、两器、四泵
WB
加热工质通常是 主机缸套冷却水。
W
W0
蒸发出的蒸汽 称二次蒸汽。
水位稳定条件: W0=W+WB 给水倍率ε = W0/W
投药量计算方法
a.按说明书查出每天投药量 b.流量指示器选择一个数值 c.将查出的每日投药量倒入 200L的贮液筒，用淡水稀 释到144L。 d.造水机工作时打开贮液筒 出口阀，将流量指示器调 到预选的数值。 e.每24h加配药水一次。
三、维护保养 1.漏气及其防止 为检测装置的密封性，将蒸馏器通外界的各 阀关闭，启用喷射泵抽至工作真空度，如1h 内真空度下降不超过10%，表明密封性合格， 如不合格应进行检漏。
凝水泵不允许在无水的情况下运转，否则 轴封会烧坏。
(4)产水量的控制 调节加热水的流量控制产水量。
海水温度高： 加大冷却水流量以保持足够的真空度
海水温度低： 减小冷却水流量或稍开真空破坏阀
真空沸腾式海水淡化装置只要真空度稳定， 产水量、给水量、蒸发器水位和凝水水位不 必经常调节。
5. 防垢投药 水处理剂的作用： 1、使海水中的难容物质析出时不形成水垢， 减轻加热器内侧结垢。 2、含有消泡剂，消散盐水泡沫，防止海水飞 溅，减少蒸汽携水。 药剂对皮肤、眼睛有刺激性，必须密闭储存， 操作时，戴手套和护目镜，万一接触皮肤或 溅入眼睛及时用清水清洗
对造水机的主要要求：造水量、含盐量 四、影响海水淡化装置产水含盐量的因素
1、产水含盐的原理
淡水含盐的原因：二次蒸汽中携带盐水(含盐 的水珠进入冷凝器或冷凝器漏泄)。
SF w SB
盐水含盐量 二次蒸汽的含水量(湿度) 淡水含盐量
盐水含盐量由给水倍率控制。
淡水含盐量高的原因和处理措施(★★★★)
五、影响加热面结垢的因素
碳酸钙(最主要)(泥渣) 水垢主要成分 氢氧化镁(泥渣，高温变硬) 硫酸钙(硬垢，最有害)
影响水垢生成速度和成分因素 1.海水的沸点[Boiling Point] 2.盐水的含盐量[Salinity] 3.传热温差[Temperature Difference]
1.海水的沸点[S.W. Boiling Point] 沸点高，盐的溶解度小水垢越多；水垢成 分变化。
船舶上淡水主要是两个来源：一个是岸上供给； 一个是海水淡化装置提供。
造水机[Fresh Water Generator(F.W.G.)]：所产淡水含盐量 应低于10mg/l。(根据锅炉补给水的要求)
船上淡水的使用和要求
船上淡水主要用作柴油主机冷却水、锅炉补给水、洗涤和饮 用水等用途。 柴油机冷却水只要是淡水即可； 洗涤水一般要求氯离子浓度不大于200mg/L(Cl-)，硬度不 大于7毫克当量／升； 饮用水必须不含有害健康的杂质、病菌和异味，含盐量不 大于500~1000mg/L，氯离子浓度不大于 250~500mg/L(Cl’)，pH值为6.5~8.5。 • 造水机生产的蒸馏水所含矿物质太少，也不能杀灭病 菌，故作为饮用水时应经过矿化和杀菌处理。 对锅炉补给水的水质要求最高，一般船用海水淡化装置对 所产淡水含盐量的要求皆以锅炉补给水标准为依据．我国 船用锅炉给水标准规定补给蒸馏水的含盐量应小于 10mg/L(NaCl)． 1 mg/L(NaCl)相当于0.606 mg/L(CI-)
冷却水温度升高 工作水压低 冷却水流量不足 工作水温高 抽气 冷却水侧气塞 真空度 冷凝能力 排出背压高 真空度 能力 冷凝器换热面脏 喷嘴磨损、堵塞 凝水水位过高 吸入止回阀卡死
目前船舶蒸馏式造水机真空度常见设计值
真空度 90%~94% 80%~90%
对应饱和温度 45~35oC 60~45oC
检漏方法：烛火法、线香法 固定部件结合处的漏泄，可采用涂油漆、密 封胶方法堵漏；对于漏缝或漏孔，可先塞上 填充物，再涂油漆、沥青等。
2. 漏水及其防止
为检测装置是否漏水，可停用造水机，关闭 凝水泵出口阀，继续供给冷凝器冷却水。如 凝水水位逐渐升高，表明冷却海水漏到凝水 侧。可启用盐度计证实。 为确定漏泄部位，可关闭冷却水进、出口阀， 将冷却海水放空后用线香或烛火法查漏，也 可向冷凝器压水查漏，泄露大多发生在管与 管板接头处。
1.装置的启用[Installation Starting]
(1) 隔离壳体查密封：关闭真空破坏阀，泄水阀， 淡水排出阀及给水调节阀。 (2) 操作泵阀抽真空：开阀，启动海水泵，供水至两个 喷射泵。 (3)给水倍率适当控：达到真空度（93%），开调节阀 供水至蒸发器。 (4)驱气供热防波动：开热水阀并驱气，关小主机淡水 冷却器进水旁通阀向蒸发器供热，注意水温波动。 (5)驱气供冷维真空：开冷却水阀并驱气，产气后关小 冷却海水旁通阀，加大冷凝水量，保持真空度。 (6)产水至半需泵送：所产淡水达到水位计半高时，启 动凝水泵，开其排出阀，接通盐度计。 (7)盐度监控打自动：接通盐度计。
多级真空闪发式海水淡化装置原理
对造水机的主要要求：造水量、含盐量
三、影响海水淡化装置造水量的因素
1、影响造水量的因素
造水量蒸发量
给水量
传热量
传热系数
换热面积 加热水平均温度 海水沸点
进水温度
2、造成传热量小的原因
(1)换热面脏污结垢，使传热系数小。 (2)加热侧气塞，影响传热。 (3)蒸发器水位太低，换热面积减小。 (4)真空度不足，导致海水沸点升高。
启用时的几个主要步骤(★★★) 开海水泵抽真空并给水 开加热 开冷却 开凝水泵
2.装置的停用[Installation Stopping] 造水机一般离岸小于20n mile后，需停用 (1) 开蒸发器旁通阀，关蒸发器进、出口阀， 停止加热。 (2) 关凝水泵排出阀，停凝水泵。 (3) 关给水截止阀，停海水泵。 (4) 开冷凝器旁通阀，关冷凝器进、出口阀。 (5) 开真空破坏阀，开蒸发器泄水阀。