低溫多效蒸餾海水淡化之3種進料方式分析

時間：2013-09-03 15:17

來源：中國水網

作者：聶鑫朱麗娜

海水淡化是應對水資源緊缺的重要補充，近年來，隨著技術的不斷進步，海水淡化成本也隨之降低。目前，反滲透和低溫多效蒸餾是海水淡化產業的兩大主流工藝。其中，低溫多效蒸餾法因海水進料方式的不同而各具特點，主要包括順流、逆流和平流，分別指海水流動路線與加熱蒸汽流向相同、相反及各效都單獨平行加入物料海水的方式。

在低溫多效蒸餾工藝中，多效蒸發器單一的蒸發凝結制水單元稱為“效”，加熱蒸汽由“首效”流向“末效”，“首效”的溫度和壓力最高。

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圖為低溫多效蒸餾工作原理圖

順流進料：海水不易結垢、熱利用率相對降低

順流進料方式下，高溫區海水的含鹽量低、低溫區海水的含鹽量高，海水可維持較高的濃縮比而不易結垢。但由于物料海水全部進入首效，海水過冷度大，加熱蒸汽在冷凝過程中釋放的潛熱將大部分用于加熱物料海水至飽和溫度，使得加熱海水產生二次蒸汽的加熱蒸汽量的比重減小，從而導致系統熱利用率降低，這在蒸發器效數較多時尤其突出。

順流進料方式還需要采用中間進料泵來實現各級物料海水的均勻噴淋，這樣就增加了系統的復雜性與泵功的消耗。目前，也有采用塔式布置來省去中間進料泵的環節，但目前塔式常應用于小型海水淡化項目。

逆流進料：海水易結垢，需采用嚴格預處理措施

逆流進料方式下，物料海水首先被引入低溫效組，在此海水接受來自鄰近的較熱效的蒸汽而部分蒸發，在各效中剩余的海水已被稍微加熱和濃縮，通過泵進入下一較熱的效組。由于充分利用冷熱流體的傳熱溫差，逆流進料方式下物料海水過冷度最小，系統熱利用率最高。但是，海水從末效到首效由后向前逐級濃縮，前面溫度較高的效組同時也是高鹽度的效組，這恰好與海水中易結垢鹽類的析出趨勢一致，因此逆流進料方式下海水容易發生結垢，一般需采用較嚴格的預處理措施。

同時，為將海水由后面效組輸送到前面效組，需要設置多臺效間泵，通過效間泵將低壓效組的海水逐級輸送到高壓效組，這就大大增加了系統的泵功消耗，也增加了系統控制和運行操作的復雜性。

平流進料：海水過冷度大、系統簡單且功耗低

平流進料方式下，海水單獨且平行地進入蒸發器各效組，各效的海水流量及濃縮比也相近，與順流進料方式相比在海水過冷度方面區別不大。在平流進料方式下，將物料海水平行泵入所有效組即可，不需設置額外的效間泵對物料水反復輸送，因此，平流進料的系統泵功消耗一般低于逆流進料和順流進料，而且系統控制和運行操作也較為簡單。針對平流進料下物料水過冷度大的問題，在工程應用中，可通過凝結水回熱、二次蒸汽回熱等手段加以彌補，還可將部分鹽水回流后與物料海水混合，在物料海水濃縮比的許用范圍內和保持蒸發器進料總量和噴淋密度不變的前提下適當提高物料海水溫度。

目前，平流和逆流進料因優點突出已成為大型海水淡化工程的主要進料方案。逆流進料方式下系統熱利用率高，尤其適用于低溫海水，目前已在位于渤海灣的國投北疆電廠2.5萬噸級低溫多效海水淡化工程中得到成功應用。平流進料方式下系統簡單可靠，國華滄東電廠已建成的一、二期萬噸級低溫多效海水淡化工程均采用此方案，后續在建的2.5萬噸級低溫多效海水淡化工程設計中也沿用了這一成熟方案，并增設回熱加熱器抽取相應蒸發效的二次蒸汽加熱物料海水，力求通過利用系統內部熱量對物料海水進行多級預熱以降低其過冷度。

實際上，多級閃蒸、多效蒸餾和壓汽蒸餾等蒸餾工藝從宏觀上講也有類似的海水進料過程，但目前，以上三種工藝在國內應用的很少，尤其是多效蒸餾和壓汽蒸餾，一般只適用于船用或海島用，規模相對較小。

作者：聶鑫神華河北國華滄東發電有限責任公司

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編輯：朱麗娜

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