多级闪蒸海水淡化技术

多级闪蒸海水淡化技术 张百忠

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( 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 术对于淡化海水与生产饮用水都是可行的。

要 包括蒸馏法、膜法、电渗析法和冷冻法等。对 于技术的选择不存在“唯一的”最佳解决方案，在诸 多的方法中，目前工业上采用的主要有 以而 是应基于每个项 目的自身特点，根据实际条件而 下三种 ，即多级闪蒸 ( MSF ) 、反渗透 ( RO )定，包括规模大小、能源费用、原水水质、气候和多效蒸馏 ( MED ) 。经过近5 O年的发展，条件以及技术与安全性要求等。总体上说，单独 可以得到如下结论：以上这三种海水淡化方法将设立的海水淡化厂适合采用反渗透法，但如果有 决定海水淡化技术发展的未来。 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

l 多级闪蒸的特点

用于火力发电厂、石油化工厂的锅炉供水、工业

多级闪蒸具有可靠性高、防垢性能好、易废水和矿井苦咸水的处理与回收，以及印染工业、于大型化等优点。因此，于上世纪5 O年代一经造纸工业废碱液的回收等。 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2 多级闪蒸的工作原理与工艺流程 时，多级闪蒸也是单机容量最大的海水淡化方法

多级闪蒸过程的原理如下：将原料海水加热 (可达100000t／天) ，适合于大型和超大型淡化

到一定温度后引入闪蒸室，由于该闪蒸室中的压 装置。 MSF总是与火力电站联合运行，以汽轮

力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的 机低压抽 汽作为热源，实现电水联产。

条件下，故热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而 多级闪蒸技术本身也存在着一些缺陷，如

急速的部分气化，从而使热盐水自身的温度降低，设 备腐蚀快、动力消耗大、传热效率低及设备

所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。多级闪蒸操作 弹性小等。但任何一种技术都在不断地进

就是以此原理为基础，使热盐水依次流经若干个步，近年来 ，多级闪蒸技术在工艺改进、混合

压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发降温 ，同时盐技术运用 (与RO和ME的结合使用等)及热效率

水也逐级增浓 ，直到其温度接近(但高于)天然海提高等方面都有了长足的进步，仍然是现今公认

水温度。 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 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－tn ) = 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(℃) ；tn－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 Cf = B Cb

水平衡 F ( 1一Cf ) = D + B( 1一Cb )

式中，Cf 一原料水中盐的质量浓度( k g／k g ) ；

Cb一排放浓盐水中盐的质量浓度( k g／k g ) 。

将浓缩比α=Cb /Cf 代人上两式 ，便可得到：

FαD

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。