海水淡化裝置

1、第十二章 船舶海水淡化裝置14.1 海水淡化裝置工作原理14.2 海水淡化裝置的實例14.3 海水淡化裝置的管理第一節(jié) 海水淡化裝置工作原理淡水Fresh Water(F.W.)：含鹽量1000mg/l淡水需求：生活用水、動力裝置用水、鍋爐補(bǔ)水海水Sea Water(S.W.)：平均含鹽量 35g/l造水機(jī)Fresh Water Generator(F.W.G.)：所產(chǎn)淡水含鹽量應(yīng)低于10mg/l。(根據(jù)鍋爐補(bǔ)給水的要求)一、概述一、概述 船舶上淡水主要是兩個來源：一個是岸上供給；船舶上淡水主要是兩個來源：一個是岸上供給；一個是海水淡化裝置提供。一個是海水淡化裝置提供。船上淡水的使用和要求船上

2、淡水的使用和要求船上淡水主要用作柴油主機(jī)冷卻水、鍋爐補(bǔ)給水、洗滌和飲船上淡水主要用作柴油主機(jī)冷卻水、鍋爐補(bǔ)給水、洗滌和飲用水等用途。用水等用途。 柴油機(jī)冷卻水只要是淡水即可；柴油機(jī)冷卻水只要是淡水即可； 洗滌水一般要求氯離子濃度不大于洗滌水一般要求氯離子濃度不大于200mg/L(Cl-)，硬度不，硬度不大于大于7毫克當(dāng)量升；毫克當(dāng)量升； 飲用水必須不含有害健康的雜質(zhì)、病菌和異味，含鹽量不飲用水必須不含有害健康的雜質(zhì)、病菌和異味，含鹽量不大于大于5001000mg/L，氯離子濃度不大于，氯離子濃度不大于250500mg/L(Cl)，pH值為值為6.58.5。 造水機(jī)生產(chǎn)的蒸餾水所含礦物質(zhì)太少，也

3、不能殺滅病菌，造水機(jī)生產(chǎn)的蒸餾水所含礦物質(zhì)太少，也不能殺滅病菌，故作為飲用水時應(yīng)經(jīng)過礦化和殺菌處理。故作為飲用水時應(yīng)經(jīng)過礦化和殺菌處理。 對鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)要求最高，一般船用海水淡化裝置對對鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)要求最高，一般船用海水淡化裝置對所產(chǎn)淡水含鹽量的要求皆以鍋爐補(bǔ)給水標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)所產(chǎn)淡水含鹽量的要求皆以鍋爐補(bǔ)給水標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)我國我國船用鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定補(bǔ)給蒸餾水的含鹽量應(yīng)小于船用鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定補(bǔ)給蒸餾水的含鹽量應(yīng)小于10mg/L(NaCl)1 mg/L(NaCl)相當(dāng)于相當(dāng)于0.606 mg/L(CI-)船舶對淡水的需求量船舶對淡水的需求量生活用水每人約生活用水每人約150250L/d。 動

4、力裝置用水以主機(jī)功率計：動力裝置用水以主機(jī)功率計： 柴油機(jī)船每千瓦約需柴油機(jī)船每千瓦約需0.20.3L/d， 汽輪機(jī)船每千瓦約需汽輪機(jī)船每千瓦約需0.51.4L/d。 輔鍋爐的補(bǔ)水量可按蒸發(fā)量的輔鍋爐的補(bǔ)水量可按蒸發(fā)量的15估估計，中，高壓鍋爐按蒸發(fā)量的計，中，高壓鍋爐按蒸發(fā)量的13計。計。l 一般主機(jī)功率為一般主機(jī)功率為7500kW左右的柴油機(jī)貨左右的柴油機(jī)貨輪，造水機(jī)容量大多不超過輪，造水機(jī)容量大多不超過2025m3/d。海水淡化的方法蒸餾法電滲析法反滲透法冷凍法真空沸騰式真空閃發(fā)式二、 蒸餾式海水淡化裝置工作原理W0WWB蒸發(fā)出的蒸汽稱二次蒸汽。水位穩(wěn)定條件: W0=W+WB給水倍率 =

5、 W0/W一閥、兩器、四泵一閥、兩器、四泵 給水閥給水閥蒸發(fā)（餾）器、冷凝器蒸發(fā)（餾）器、冷凝器 海水泵、真空泵、排鹽海水泵、真空泵、排鹽泵、凝水泵泵、凝水泵加熱工質(zhì)通常是主機(jī)缸套冷卻水。1、真空沸騰式（帶立管蒸發(fā)器式）真空沸騰式造水機(jī)原理圖真空沸騰式造水機(jī)原理圖冷凝器冷凝器蒸發(fā)器蒸發(fā)器加熱器加熱器凝水泵凝水泵鹽度計鹽度計帶豎管蒸發(fā)器的真空沸騰式造水帶豎管蒸發(fā)器的真空沸騰式造水機(jī)機(jī)采用板式換熱器的真空沸騰式造水機(jī)2、真空閃發(fā)式海水淡化裝置Flash Type F.W.G1.不同點：沸騰式在真空條件下加熱和汽化，而閃發(fā)式在壓力下加熱，在真空下汽化。2. 閃發(fā)式經(jīng)濟(jì)性差。二次蒸汽夾帶鹽水多，為保證

6、含鹽量，給水倍率大，消耗熱量多。多級真空閃發(fā)式海水淡化裝置原理傳熱系數(shù)換熱面積加熱水平均溫度海水沸點進(jìn)水溫度對造水機(jī)的主要要求：造水量、含鹽量 1、影響造水量的因素造水量蒸發(fā)量傳熱量給水量三、影響海水淡化裝置造水量的因素2、造成傳熱量小的原因(1)換熱面臟污結(jié)垢，使傳熱系數(shù)小。(2)加熱側(cè)氣塞，影響傳熱。(3)蒸發(fā)器水位太低，換熱面積減小。(4)真空度不足，導(dǎo)致海水沸點升高。(5)加熱水流量不足或溫度低，使加熱水平均溫度降低。(6)給水量大或溫度低，使海水熱量消耗大，蒸發(fā)量低。(7)凝水回流電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)，使所造淡水漏回蒸發(fā)器。影響造水量的主要因素是真空度，或使用日久使傳熱性能變差。3、保持足

7、夠真空度的條件(1)有足以與蒸發(fā)量相應(yīng)的冷凝能力。(2)真空泵應(yīng)具有足夠抽氣能力。(3)蒸餾裝置要有良好的氣密性。冷凝能力冷卻水溫度升高冷卻水流量不足冷卻水側(cè)氣塞冷凝器換熱面臟凝水水位過高真空度抽氣能力工作水壓低工作水溫高排出背壓高噴嘴磨損、堵塞吸入止回閥卡死真空度目前船舶蒸餾式造水機(jī)真空度常見設(shè)計值真空度對應(yīng)飽和溫度90%94%4535oC80%90%6045oC真空度： 太高太高沸點降低，沸騰加劇，含鹽量增加沸點降低，沸騰加劇，含鹽量增加 太低太低沸點升高，傳熱溫差小，產(chǎn)水量降低，沸點升高，傳熱溫差小，產(chǎn)水量降低， 結(jié)垢增加。結(jié)垢增加。問題：1. 真空度不足，可能是( )。A. 冷卻水溫低

8、 B. 凝水泵流量大C. 加熱水流量大 D. 給水倍率大2. 控制造水量的主要手段是( )。A. 冷卻水流量 B. 加熱水流量C. 給水流量 D. 凝水泵流量3. 不會使造水量低的是( )。A. 噴射泵工作水壓低 B. 冷卻水溫低C. 冷凝器臟污 D. 給水倍率大4. 會使造水量低的是( )。A. 給水倍率小 B.噴射泵工作水壓高C.噴射泵工作水壓低 D. 冷卻水流量大對造水機(jī)的主要要求：造水量、含鹽量 1、產(chǎn)水含鹽的原理四、影響海水淡化裝置產(chǎn)水含鹽量的因素BFSwS鹽水含鹽量二次蒸汽的含水量(濕度)淡水含鹽量淡水含鹽的原因：二次蒸汽中攜帶鹽水(含鹽的水珠進(jìn)入冷凝器或冷凝器漏泄)。鹽水含鹽量由

9、給水倍率控制。原因處理措施1裝置負(fù)荷(蒸發(fā)量)過大，沸騰劇烈減小加熱水流量或稍開真空破壞閥2蒸發(fā)器水位太高減小給水量3鹽水含鹽量大保證足夠的排鹽量和給水倍率4冷凝器漏泄，冷卻海水漏入凝水側(cè)檢修冷凝器5汽水分離器破損檢修汽水分離器淡水含鹽量高的原因和處理措施()問題：1. 控制含鹽量主要調(diào)節(jié)( )。給水倍率2. 保持合適的給水倍率可以( )。A. 減少結(jié)垢 B. 不結(jié)硬垢C. 防止含鹽量高 D. A+B+C3. 含鹽量大，措施( )不正確。A. 加大給水 B. 減少加熱水C. 降低鹽水水位 D. 稍開真空破壞閥4. 含鹽量大，措施( )正確。A. 加大加熱水 B. 加大給水C. 減小加熱水 D.

10、 增加冷卻水5. 含鹽量大原因不包括( ) 。A. 加熱水流量大 B. 給水倍率小C. 鹽水水位高 D. 真空破壞閥關(guān)閉不嚴(yán)五、影響加熱面結(jié)垢的因素水垢主要成分碳酸鈣(最主要)(泥渣)氫氧化鎂(泥渣，高溫變硬)硫酸鈣(硬垢，最有害)影響水垢生成速度和成分因素1.海水的沸點Boiling Point2.鹽水的含鹽量Salinity3.傳熱溫差Temperature Difference1.海水的沸點S.W. Boiling Point沸點高，鹽的溶解度小水垢越多；水垢成分變化。75oC氫氧化鎂增加；82oC主要是氫氧化鎂，硫酸鈣增加。船用造水機(jī)沸騰溫度不允許超過船用造水機(jī)沸騰溫度不允許超過75

11、C鹽水含鹽量越大，難溶鹽的含量就越大，生成的水垢就越多。 硫酸鈣在濃縮率達(dá)到1.5時開始析出，達(dá)到3將大量析出。2.鹽水Brine的含鹽量Salinity濃縮率：鹽水含鹽量/海水含鹽量鹽水含鹽量由給水倍率控制。一般造水機(jī)將鹽水濃縮率控制為一般造水機(jī)將鹽水濃縮率控制為=1.51.3，即給水倍率即給水倍率=34倍（閃發(fā)式倍（閃發(fā)式=8）3.傳熱溫差Temperature Difference傳熱溫差大，加熱面附近的海水會因汽化而濃縮(1.5)嚴(yán)重，使結(jié)垢量增加，易生成Mg(OH)2和和CaSO4水垢。使用蒸汽加熱時，一般用蒸汽加熱淡水，再用淡水作為造水機(jī)加熱介質(zhì)，以控制溫度。不用蒸汽直接加熱(溫差

12、大)，主要是為避免結(jié)垢快、生成硬垢。第二節(jié) 實例及其管理一、系統(tǒng)組成二、真空沸騰式海水淡化裝置的構(gòu)造三、新型造水機(jī)一、系統(tǒng)組成真空泵Vacuum P/P、排鹽泵Brine P/P采用噴射泵。冷卻水來自主海水泵，不單獨設(shè)冷卻水泵。一些基本問題()：凝水泵一般采用離心泵Centrifugal P/P?？諝獬槌隹谠O(shè)在冷凝器中部。不合格產(chǎn)水泄放到艙底或回流到蒸發(fā)器，同時報警。泄水閥和真空破壞閥在停用時開啟。 海水泵一般經(jīng)過彈簧穩(wěn)壓閥（溢流閥）或節(jié)流孔彈簧穩(wěn)壓閥（溢流閥）或節(jié)流孔板板向整流器供應(yīng)給水為防止水倒流，凝水泵出口、不合格水回流管、凝水泵出口、不合格水回流管、以及各噴射泵的吸口以及各噴射泵的吸口

13、一般設(shè)有止回閥二、真空沸騰式海水淡化裝置的構(gòu)造在加熱器下端蓋、冷凝器進(jìn)水側(cè)端蓋、非進(jìn)水側(cè)端蓋設(shè)防蝕鋅板(頂蓋不設(shè)防蝕鋅板)三、新型造水機(jī)(SASAKURA MAKE)12第三節(jié) 海水淡化裝置的管理一、啟動和停止二、運行管理三、維護(hù)保養(yǎng)1.裝置的啟用Installation Starting(1) 隔離殼體查密封：關(guān)閉真空破壞閥，泄水閥，淡水排出閥及給水調(diào)節(jié)閥。(2) 操作泵閥抽真空：開閥，啟動海水泵，供水至兩個噴射泵。(3)給水倍率適當(dāng)控：達(dá)到真空度（93%），開調(diào)節(jié)閥供水至蒸發(fā)器。(5)驅(qū)氣供冷維真空：開冷卻水閥并驅(qū)氣，產(chǎn)氣后關(guān)小冷卻海水旁通閥，加大冷凝水量，保持真空度。(6)產(chǎn)水至半需泵送

14、：所產(chǎn)淡水達(dá)到水位計半高時，啟動凝水泵，開其排出閥，接通鹽度計。(4)驅(qū)氣供熱防波動：開熱水閥并驅(qū)氣，關(guān)小主機(jī)淡水冷卻器進(jìn)水旁通閥向蒸發(fā)器供熱，注意水溫波動。(7)鹽度監(jiān)控打自動：接通鹽度計。開海水泵抽真空并給水開加熱開冷卻開凝水泵啟用時的幾個主要步驟()2.裝置的停用Installation Stopping(1) 開蒸發(fā)器旁通閥，關(guān)蒸發(fā)器進(jìn)、出口閥，停止加熱。(2) 關(guān)凝水泵排出閥，停凝水泵。(3) 關(guān)給水截止閥，停海水泵。(4) 開冷凝器旁通閥，關(guān)冷凝器進(jìn)、出口閥。(5) 開真空破壞閥，開蒸發(fā)器泄水閥。造水機(jī)一般離岸小于20n mile后，需停用停用時的幾個主要步驟()停止加熱關(guān)凝水閥、

15、停凝水泵關(guān)斷給水并停海水泵停止冷卻二、運行管理(2)鹽水（蒸發(fā)器）水位的控制（給水水量）(3)凝水水位的控制（凝水泵流量）(1)真空度的控制（冷凝水量）(4)產(chǎn)水量的控制（加熱水量）(5)防垢投藥(1)真空度的控制調(diào)節(jié)冷凝器的冷卻水流量控制真空度。真空度太低： 海水沸點升高，結(jié)垢加劇，產(chǎn)水量降低真空度太高： 沸騰劇烈，淡水含鹽量增加冷卻水量真空度冷卻水量真空度(2)鹽水（蒸發(fā)器）水位的控制保證給水倍率為34。 (調(diào)節(jié)給水流量計或節(jié)流孔板前的壓力)鹽水水位太低：產(chǎn)水量減小給水倍率太大：產(chǎn)水量減小給水倍率太低：結(jié)垢量增加鹽水水位太高：產(chǎn)水含鹽量增加裝置正常工作時，鹽水水位控制在水位計的1/2處(3

16、)凝水水位的控制凝水水位應(yīng)維持在水位計的1/21/3高度。 (調(diào)節(jié)凝水泵出口閥的開度改變流量)凝水水位太高：減少換熱能力凝水水位太低：凝水泵可能會氣蝕甚至失吸凝水泵不允許在無水的情況下運轉(zhuǎn)，否則軸封會燒壞。(4)產(chǎn)水量的控制調(diào)節(jié)加熱水的流量控制產(chǎn)水量。真空沸騰式海水淡化裝置只要真空度穩(wěn)定，產(chǎn)水量、給水量、蒸發(fā)器水位和凝水水位不必經(jīng)常調(diào)節(jié)。海水溫度高： 加大冷卻水流量以保持足夠的真空度海水溫度低： 減小冷卻水流量或稍開真空破壞閥5. 防垢投藥水處理劑的作用：1、使海水中的難容物質(zhì)析出時不形成水垢，減輕加熱器內(nèi)側(cè)結(jié)垢。2、含有消泡劑，消散鹽水泡沫，防止海水飛濺，減少蒸汽攜水。藥劑對皮膚、眼睛有刺激

17、性，必須密閉儲存，操作時，戴手套和護(hù)目鏡，萬一接觸皮膚或濺入眼睛及時用清水清洗投藥量計算方法a.按說明書查出每天投藥量b.流量指示器選擇一個數(shù)值c.將查出的每日投藥量倒入200L的貯液筒，用淡水稀釋到144L。d.造水機(jī)工作時打開貯液筒出口閥，將流量指示器調(diào)到預(yù)選的數(shù)值。e.每24h加配藥水一次。三、維護(hù)保養(yǎng)1.漏氣及其防止為檢測裝置的密封性，將蒸餾器通外界的各閥關(guān)閉，啟用噴射泵抽至工作真空度，如1h內(nèi)真空度下降不超過10%，表明密封性合格，如不合格應(yīng)進(jìn)行檢漏。固定部件結(jié)合處的漏泄，可采用涂油漆、密封膠方法堵漏；對于漏縫或漏孔，可先塞上填充物，再涂油漆、瀝青等。檢漏方法：燭火法、線香法2. 漏水及其防止為檢測裝置是否漏水，可停用造水機(jī)，關(guān)閉凝水泵出口閥，繼續(xù)供給冷凝器冷卻水。如凝水水位逐漸升高，表明冷卻海水漏到凝水側(cè)?？蓡⒂名}度計證實。為確定漏泄部位，可關(guān)閉冷卻水進(jìn)、出口閥，將冷卻海水放空后用線香或燭火法