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海水淡化装置 一、概述 (一)水的含盐量: 一般淡水——≤1000 mg/L(NaCl); 一般海水——≈35000 mg/L(NaCl)。【其中NaCl77.7%;MgCl210.9%。】 ▲1 mg/L(NaCl) = 0.606 mg/L(Cl-) (二)船舶对淡水的要求: 主机冷却水——≤1000 mg/L(NaCl) ; 饮用水——≤500~1000 mg/L(NaCl); 洗涤水——≤350 mg/L(NaCl); 锅炉补给水——≤10 mg/L(NaCl)。【淡化装置的产水含盐量以此为依据。】 (三)淡化原理:去除盐份。 (四)淡化方法:蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法。 二、真空沸腾式海水蒸馏装置 (一)工作原理:利用盐份几乎不溶于低压蒸汽的特性,在真空的条件下加热海水使之沸腾汽化,再冷凝其二次蒸汽获得淡水。 (二)典型结构: 【四(六)个系统+本体】 四系统:海水系统/(给水、冷却、抽真空)系统;凝水系统;加热系统;排盐系统。 四泵:海水泵(提供海水);真空泵(抽除不凝性气体,保持真空); 凝水泵(抽送淡水);排盐泵(抽送盐水)。 三器:蒸发器(产生二次蒸汽);汽水分离器(除去水滴);冷凝器(凝结成淡水)。 一阀:给水调节阀(调节给水倍率)。 (三)工作分析: 给水量WO = 盐水量WB + 二次蒸汽量/产水量W 给水盐量WOSO = 盐水盐量WBSB +产水盐量[ W×SF] (≈0) 给水倍率μ:μ= WO /W = 1+ [WB/W]--- 排污率 浓缩率ξ: ξ= SB /SO = WO /WB = 1+ 1/(μ-1) 二次蒸汽量W = 干饱和水蒸气+含盐微小水珠W, (不含盐) (因沸腾) 二次蒸汽的盐量= W,×SB 单位:WO、WB、W ——L/h; SO、SB、SF ——mg/L; 【在93%真空度(38.6℃海水沸点)条件下。】 三、影响淡化工作的因素 (一)真空度:【80%~90%~94%→60℃~45℃~35℃】 1.建立:真空泵工作。 2.维持:(1)合适的冷凝能力(与蒸发量相适应); 【蒸发量>冷凝量,真空度↓;蒸发量<冷凝量,真空度↑。】 (2)足够的抽气能力; (3)良好的气密性。 3.不合适的真空度的危害: (1)过高→沸点低→沸腾激烈→产水含盐量高; (2)过低→沸点高→产水量少。 (二)产水量W: 主要取决于传热量(良好的传热效果和合适的真空度)。 1.产水量不足的原因 (1)真空度原因: 真空度不足,海水的沸点会提高。 (2)传热原因: (△t小)—加热水的温度低/流量小; (传热系数小)—换热面脏;加热侧“气塞”; (传热面积小)—给水量过小。 (3)其它热量原因: 给水量过大/给水温度过低——排盐带走热量过多; 凝水回流电磁阀关闭不严——淡水回漏使热量减小。 (三)淡水含盐量SF: 主要取决于冷凝器的二次蒸汽含水量ω(%)和蒸发器的盐水含盐量SB (mg/L)。 因为: SF = W,×SB / W = W, /W ×SB =ω×SB (mg/L) 1.含盐量过高的原因:(1)装置的负荷太大: (2)蒸发器的水位太高: (3)盐水浓度太大: (4)冷凝器漏泄: 2.SO不变时,适当地:μ↓, ξ↑, SB↑→SF↑;反之亦相反。 最合适的要求: μ= 3~4 (ξ=1.5~1.3) μ过大:海水循环量大,功耗增加;蒸发器内水位过高,产水含盐量大。 μ过小:盐水浓度增加,使结垢量增加、产水含盐量大。 (三)结垢: 主要取决于CaCO3 、Mg(OH)2 、、CaSO4 的含量及其生成速度。 1.盐水沸点: 无垢45℃ 少量CaCO3 75℃ CaCO3 + Mg(OH)2 82℃ Mg(OH)2 2.盐水浓度: 无垢ξ=1.5 CaSO4+CaCO3(少)ξ=3 CaSO4+CaCO3(多) 3.传热温差: 温差<20℃时不会。( 用热淡水作为加热工质) 四、实例: (一)系统图:【热水上进下出;冷水下进上出】 (二)操作程序 1.启动 (1)准备: ①确认关闭23、33、30、15;②利用主机海水系统和热水系统赶气。 (2)抽空:启动真空泵抽真空(真空度达93%),调节真空破坏阀23。 (3)给水:开启给水调节阀15并调节。 (4)供入加热水:热水引入蒸发器。 (5)供入冷却水:冷却水引入冷凝器。 (6)排出盐水:启动排盐泵。 (7)排出凝水:启动凝水泵,接通盐度计。 2.运行管理 给水倍率,真空度,含盐量,盐水水位,凝水水位,海水压力(不低于0.35~0.4MPa)在正常范围内。 3.停用 (1)当船离岸小于20n mile时,或海水受污染时应停用。 (1)停用步骤:停加热水;关凝水泵;关海水泵;停冷却水;打开真空破坏阀;放空盐水。 (三)参数调节 1.真空度调节:通过真空泵抽吸能力(真空破坏阀)、冷凝能力(冷却水量)、加热量(加热水水量)调节。 ▲冷却水进出口温差一般为5~6℃。 2.产水量:通过加热水的旁通阀、冷却水的旁通阀、真空破坏阀调节。 ▲加热热水的进出口温降约为6℃~9℃。 3.蒸发器水位:通过给水调节阀的开度调节。 ▲1/2水位计,稍高上管板。 4.凝水水位:通过凝水泵(离心泵)的出口阀开度调节。 ▲1/3~1/2 水位计。 5.盐水水位:通过排盐泵的出口开度、海水给水阀调节。 (要维持合适的给水倍率,以防盐水浓度过高) ▲ 1/2盐水水位计,注意给水倍率。 (四)装置维护 1.气密性: 要求:装置真空庋在93%时停止抽气,在lh内真空度下降不超过10%为合格。 检查方法:采用烛火法或细香法。 最易漏气的部位:凝水泵的轴封与阀杆填料处。 处理:用油脂、油漆、密封胶、环氧树脂来堵塞。 2.冷凝器漏水:通过水位、盐度判断 冷凝器与蒸发器中的防蚀锌块每年检查一次,耗蚀过半时要更换。 3.蒸发器清垢: 垢的成分:碳酸钙CaCO3、氢氧化镁、硫酸钙。硫酸钙的危害最大。 防垢措施:降低工作温度、盐水浓度、浓缩率小于1.5;投药处理(常用三氯化铁)。 清洗:清洗周期为1~2年,常用药剂为干酸粉,用量每升水中加入0.lkg药剂,加热至70℃更利于除垢。难去除的硫酸钙垢可用15%(重量)乙醇酸钠溶液清洗; 蒸发器竖管外壁可用1%浓度的碳酸钠溶液煮洗8h,也可以用机械法清洗。 (五)常见故障分析: 五、盐度计: (一)检测原理:利用淡化水的导电性来测定含盐量。【含盐量↑,导电性↑】 (二)使用方法:盐度传感器是一对电阻式测量电极,位于凝水泵出口。控制器控制凝水泵出口电磁阀。当含盐量超过设定值时,即报警并关闭通向淡水舱的管路,将不合格的凝水释放至舱底或回流入蒸发器中。 (三)调试方法: 1.若电极上有结盐而误报警时,宜放在热淡水中浸洗(1次/月),不能用布擦洗,防止电极铂铑表面涂层损坏。 2.盐度计每月试验一次,检查设定值与盐度计工作是否正确。因为水温高低会影响盐度计电极的输出值,为此在盐度计的面板上设有温度修正钮,使用时选择与凝水温度相近的值,当凝水温度变化大时,可通过温度修正钮进行修正 |
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