簡析低溫多效蒸餾海水淡化之3種進(jìn)料方式
海水淡化是應(yīng)對目前水資源緊缺這一問題一大有效舉措，近年來，海水淡化的成本隨著科技的進(jìn)步而隨之降低。目前，海水淡化產(chǎn)業(yè)的兩大主流工藝分別為反滲透和低溫多效蒸餾。其中，低溫多效蒸餾法因海水進(jìn)料方式的不同而各具特點(diǎn)，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(dú)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(fā)器單一的蒸發(fā)凝結(jié)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。
圖為 低溫多效蒸餾工作原理圖
順流進(jìn)料：海水不易結(jié)垢、熱利用率相對降低
順流進(jìn)料方式下，高溫區(qū)海水的含鹽量低、低溫區(qū)海水的含鹽量高，海水可維持較高的濃縮比而不易結(jié)垢。但由于物料海水全部進(jìn)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(chǎn)生二次蒸汽的加熱蒸汽量的比重減小，從而導(dǎo)致系統(tǒng)熱利用率降低，這在蒸發(fā)器效數(shù)較多時尤其突出。
順流進(jìn)料方式還需要采用中間進(jìn)料泵來實(shí)現(xiàn)各級物料海水的均勻噴淋，這樣就增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性與泵功的消耗。目前，也有采用塔式布置來省去中間進(jìn)料泵的環(huán)節(jié)，但目前塔式常應(yīng)用于小型海水淡化項(xiàng)目。
逆流進(jìn)料：海水易結(jié)垢，需采用嚴(yán)格預(yù)處理措施
逆流進(jìn)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(fā)，在各效中剩余的海水已被稍微加熱和濃縮，通過泵進(jìn)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(jìn)料方式下物料海水過冷度最小，系統(tǒng)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(jié)垢鹽類的析出趨勢一致，因此逆流進(jìn)料方式下海水容易發(fā)生結(jié)垢，一般需采用較嚴(yán)格的預(yù)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(shè)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(tǒng)的泵功消耗，也增加了系統(tǒng)控制和運(yùn)行操作的復(fù)雜性。
平流進(jìn)料：海水過冷度大、系統(tǒng)簡單且功耗低
平流進(jìn)料方式下，海水單獨(dú)且平行地進(jìn)入蒸發(fā)器各效組，各效的海水流量及濃縮比也相近，與順流進(jìn)料方式相比在海水過冷度方面區(qū)別不大。在平流進(jìn)料方式下，將物料海水平行泵入所有效組即可，不需設(shè)置額外的效間泵對物料水反復(fù)輸送，因此，平流進(jìn)料的系統(tǒng)泵功消耗一般低于逆流進(jìn)料和順流進(jìn)料，而且系統(tǒng)控制和運(yùn)行操作也較為簡單。針對平流進(jìn)料下物料水過冷度大的問題，在工程應(yīng)用中，可通過凝結(jié)水回?zé)、二次蒸汽回(zé)岬仁侄渭右詮浹a(bǔ)，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(nèi)和保持蒸發(fā)器進(jìn)料總量和噴淋密度不變的前提下適當(dāng)提高物料海水溫度。
目前，平流和逆流進(jìn)料因優(yōu)點(diǎn)突出已成為大型海水淡化工程的主要進(jìn)料方案。逆流進(jìn)料方式下系統(tǒng)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(yīng)用。平流進(jìn)料方式下系統(tǒng)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(xù)在建的2.5萬噸級低溫多效海水淡化工程設(shè)計(jì)中也沿用了這一成熟方案，并增設(shè)回?zé)峒訜崞鞒槿∠鄳?yīng)蒸發(fā)效的二次蒸汽加熱物料海水，力求通過利用系統(tǒng)內(nèi)部熱量對物料海水進(jìn)行多級預(yù)熱以降低其過冷度。
實(shí)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(jìn)料過程，但目前，以上三種工藝在國內(nèi)應(yīng)用的很少，多效蒸餾和壓汽蒸餾一般只適用于船用或海島用，規(guī)模較小。
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