海水淡化装置.

第十二章船舶海水淡化装置§14.1海水淡化装置工作原理§14.2海水淡化装置的实例§14.3海水淡化装置的管理第一节海水淡化装置工作原理淡水[FreshWater(F.W.)]：含盐量1000mg/l淡水需求：生活用水、动力装置用水、锅炉补水海水[SeaWater(S.W.)]：平均含盐量35g/l造水机[FreshWaterGenerator(F.W.G.)]：所产淡水含盐量应低于10mg/l。(根据锅炉补给水的要求)一、概述船舶上淡水主要是两个来源：一个是岸上供给；一个是海水淡化装置提供。船上淡水的使用和要求船上淡水主要用作柴油主机冷却水、锅炉补给水、洗涤和饮用水等用途。柴油机冷却水只要是淡水即可；洗涤水一般要求氯离子浓度不大于200mg/L(Cl-)，硬度不大于7毫克当量／升；饮用水必须不含有害健康的杂质、病菌和异味，含盐量不大于500~1000mg/L，氯离子浓度不大于250~500mg/L(Cl’)，pH值为6.5~8.5。•造水机生产的蒸馏水所含矿物质太少，也不能杀灭病菌，故作为饮用水时应经过矿化和杀菌处理。对锅炉补给水的水质要求最高，一般船用海水淡化装置对所产淡水含盐量的要求皆以锅炉补给水标准为依据．我国船用锅炉给水标准规定补给蒸馏水的含盐量应小于10mg/L(NaCl)．1mg/L(NaCl)相当于0.606mg/L(CI-)船舶对淡水的需求量生活用水每人约150~250L/d。动力装置用水以主机功率计：•柴油机船每千瓦约需0.2~0.3L/d，•汽轮机船每千瓦约需0.5~1.4L/d。辅锅炉的补水量可按蒸发量的1％~5％估计，中，高压锅炉按蒸发量的1％~3％计。一般主机功率为7500kW左右的柴油机货轮，造水机容量大多不超过20~25m3/d。海水淡化的方法蒸馏法电渗析法反渗透法冷冻法真空沸腾式真空闪发式二、蒸馏式海水淡化装置工作原理W0WWB蒸发出的蒸汽称二次蒸汽。水位稳定条件:W0=W+WB给水倍率ε=W0/W一阀、两器、四泵•给水阀•蒸发（馏）器、冷凝器•海水泵、真空泵、排盐泵、凝水泵加热工质通常是主机缸套冷却水。1、真空沸腾式（带立管蒸发器式）真空沸腾式造水机原理图冷凝器蒸发器加热器凝水泵盐度计带竖管蒸发器的真空沸腾式造水机采用板式换热器的真空沸腾式造水机2、真空闪发式海水淡化装置[FlashTypeF.W.G]1.不同点：沸腾式在真空条件下加热和汽化，而闪发式在压力下加热，在真空下汽化。2.闪发式经济性差。二次蒸汽夹带盐水多，为保证含盐量，给水倍率大，消耗热量多。多级真空闪发式海水淡化装置原理传热系数换热面积加热水平均温度海水沸点进水温度对造水机的主要要求：造水量、含盐量1、影响造水量的因素造水量蒸发量传热量给水量三、影响海水淡化装置造水量的因素2、造成传热量小的原因(1)换热面脏污结垢，使传热系数小。(2)加热侧气塞，影响传热。(3)蒸发器水位太低，换热面积减小。(4)真空度不足，导致海水沸点升高。(5)加热水流量不足或温度低，使加热水平均温度降低。(6)给水量大或温度低，使海水热量消耗大，蒸发量低。(7)凝水回流电磁阀关闭不严，使所造淡水漏回蒸发器。影响造水量的主要因素是真空度，或使用日久使传热性能变差。3、保持足够真空度的条件(1)有足以与蒸发量相应的冷凝能力。(2)真空泵应具有足够抽气能力。(3)蒸馏装置要有良好的气密性。冷凝能力冷却水温度升高冷却水流量不足冷却水侧气塞冷凝器换热面脏凝水水位过高真空度抽气能力工作水压低工作水温高排出背压高喷嘴磨损、堵塞吸入止回阀卡死真空度目前船舶蒸馏式造水机真空度常见设计值真空度对应饱和温度90%~94%45~35oC80%~90%60~45oC真空度：太高→沸点降低，沸腾加剧，含盐量增加太低→沸点升高，传热温差小，产水量降低，结垢增加。问题：1.真空度不足，可能是()。A.冷却水温低B.凝水泵流量大C.加热水流量大D.给水倍率大2.控制造水量的主要手段是()。A.冷却水流量B.加热水流量C.给水流量D.凝水泵流量3.不会使造水量低的是()。A.喷射泵工作水压低B.冷却水温低C.冷凝器脏污D.给水倍率大4.会使造水量低的是()。A.给水倍率小B.喷射泵工作水压高C.喷射泵工作水压低D.冷却水流量大对造水机的主要要求：造水量、含盐量1、产水含盐的原理四、影响海水淡化装置产水含盐量的因素BFSwS盐水含盐量二次蒸汽的含水量(湿度)淡水含盐量淡水含盐的原因：二次蒸汽中携带盐水(含盐的水珠进入冷凝器或冷凝器漏泄)。盐水含盐量由给水倍率控制。原因处理措施1装置负荷(蒸发量)过大，沸腾剧烈减小加热水流量或稍开真空破坏阀2蒸发器水位太高减小给水量3盐水含盐量大保证足够的排盐量和给水倍率4冷凝器漏泄，冷却海水漏入凝水侧检修冷凝器5汽水分离器破损检修汽水分离器淡水含盐量高的原因和处理措施(★★★★)问题：1.控制含盐量主要调节()。给水倍率2.保持合适的给水倍率可以()。A.减少结垢B.不结硬垢C.防止含盐量高D.A+B+C3.含盐量大，措施()不正确。A.加大给水B.减少加热水C.降低盐水水位D.稍开真空破坏阀4.含盐量大，措施()正确。A.加大加热水B.加大给水C.减小加热水D.增加冷却水5.含盐量大原因不包括()。A.加热水流量大B.给水倍率小C.盐水水位高D.真空破坏阀关闭不严五、影响加热面结垢的因素水垢主要成分碳酸钙(最主要)(泥渣)氢氧化镁(泥渣，高温变硬)硫酸钙(硬垢，最有害)影响水垢生成速度和成分因素1.海水的沸点[BoilingPoint]2.盐水的含盐量[Salinity]3.传热温差[TemperatureDifference]1.海水的沸点[S.W.BoilingPoint]沸点高，盐的溶解度小水垢越多；水垢成分变化。75oC主要是碳酸钙；75oC氢氧化镁增加；82oC主要是氢氧化镁，硫酸钙增加。船用造水机沸腾温度不允许超过75◦C盐水含盐量越大，难溶盐的含量就越大，生成的水垢就越多。硫酸钙在浓缩率达到1.5时开始析出，达到3将大量析出。2.盐水[Brine]的含盐量[Salinity]浓缩率ξ：盐水含盐量/海水含盐量盐水含盐量由给水倍率控制。一般造水机将盐水浓缩率控制为ξ=1.5~1.3，即给水倍率ε=3~4倍（闪发式ε=8）3.传热温差[TemperatureDifference]传热温差大，加热面附近的海水会因汽化而浓缩(1.5)严重，使结垢量增加，易生成Mg(OH)2和CaSO4水垢。使用蒸汽加热时，一般用蒸汽加热淡水，再用淡水作为造水机加热介质，以控制温度。不用蒸汽直接加热(温差大)，主要是为避免结垢快、生成硬垢。第二节实例及其管理一、系统组成二、真空沸腾式海水淡化装置的构造三、新型造水机一、系统组成真空泵[VacuumP/P]、排盐泵[BrineP/P]采用喷射泵。冷却水来自主海水泵，不单独设冷却水泵。一些基本问题(★★★)：凝水泵一般采用离心泵[CentrifugalP/P]。空气抽出口设在冷凝器中部。不合格产水泄放到舱底或回流到蒸发器，同时报警。泄水阀和真空破坏阀在停用时开启。海水泵一般经过弹簧稳压阀（溢流阀）或节流孔板向整流器供应给水为防止水倒流，凝水泵出口、不合格水回流管、以及各喷射泵的吸口一般设有止回阀二、真空沸腾式海水淡化装置的构造在加热器下端盖、冷凝器进水侧端盖、非进水侧端盖设防蚀锌板(顶盖不设防蚀锌板)三、新型造水机(SASAKURAMAKE)12第三节海水淡化装置的管理一、启动和停止二、运行管理三、维护保养1.装置的启用[InstallationStarting](1)隔离壳体查密封：关闭真空破坏阀，泄水阀，淡水排出阀及给水调节阀。(2)操作泵阀抽真空：开阀，启动海水泵，供水至两个喷射泵。(3)给水倍率适当控：达到真空度（93%），开调节阀供水至蒸发器。(5)驱气供冷维真空：开冷却水阀并驱气，产气后关小冷却海水旁通阀，加大冷凝水量，保持真空度。(6)产水至半需泵送：所产淡水达到水位计半高时，启动凝水泵，开其排出阀，接通盐度计。(4)驱气供热防波动：开热水阀并驱气，关小主机淡水冷却器进水旁通阀向蒸发器供热，注意水温波动。(7)盐度监控打自动：接通盐度计。开海水泵抽真空并给水开加热开冷却开凝水泵启用时的几个主要步骤(★★★)2.装置的停用[InstallationStopping](1)开蒸发器旁通阀，关蒸发器进、出口阀，停止加热。(2)关凝水泵排出阀，停凝水泵。(3)关给水截止阀，停海水泵。(4)开冷凝器旁通阀，关冷凝器进、出口阀。(5)开真空破坏阀，开蒸发器泄水阀。造水机一般离岸小于20nmile后，需停用停用时的几个主要步骤(★★★)停止加热关凝水阀、停凝水泵关断给水并停海水泵停止冷却二、运行管理(2)盐水（蒸发器）水位的控制（给水水量）(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)产水量的控制（加热水量）(5)防垢投药(1)真空度的控制调节冷凝器的冷却水流量控制真空度。真空度太低：海水沸点升高，结垢加剧，产水量降低真空度太高：沸腾剧烈，淡水含盐量增加冷却水量→真空度冷却水量→真空度(2)盐水（蒸发器）水位的控制保证给水倍率为3~4。(调节给水流量计或节流孔板前的压力)盐水水位太低：产水量减小给水倍率太大：产水量减小给水倍率太低：结垢量增加盐水水位太高：产水含盐量增加装置正常工作时，盐水水位控制在水位计的1/2处(3)凝水水位的控制凝水水位应维持在水位计的1/2~1/3高度。(调节凝水泵出口阀的开度改变流量)凝水水位太高：减少换热能力凝水水位太低：凝水泵可能会气蚀甚至失吸凝水泵不允许在无水的情况下运转，否则轴封会烧坏。(4)产水量的控制调节加热水的流量控制产水量。真空沸腾式海水淡化装置只要真空度稳定，产水量、给水量、蒸发器水位和凝水水位不必经常调节。海水温度高：加大冷却水流量以保持足够的真空度海水温度低：减小冷却水流量或稍开真空破坏阀5.防垢投药水处理剂的作用：1、使海水中的难容物质析出时不形成水垢，减轻加热器内侧结垢。2、含有消泡剂，消散盐水泡沫，防止海水飞溅，减少蒸汽携水。药剂对皮肤、眼睛有刺激性，必须密闭储存，操作时，戴手套和护目镜，万一接触皮肤或溅入眼睛及时用清水清洗投药量计算方法a.按说明书查出每天投药量b.流量指示器选择一个数值c.将查出的每日投药量倒入200L的贮液筒，用淡水稀释到144L。d.造水机工作时打开贮液筒出口阀，将流量指示器调到预选的数值。e.每24h加配药水一次。三、维护保养1.漏气及其防止为检测装置的密封性，将蒸馏器通外界的各阀关闭，启用喷射泵抽至工作真空度，如1h内真空度下降不超过10%，表明密封性合格，如不合格应进行检漏。固定部件结合处的漏泄，可采用涂油漆、密封胶方法堵漏；对于漏缝或漏孔，可先塞上填充物，再涂油漆、沥青等。检漏方法：烛火法、线香法2.漏水及其防止为检测装置是否漏水，可停用造水机，关闭凝水泵出口阀，继续供给冷凝器冷却水。如凝水水位逐渐升高，表明冷却海水漏到凝水侧。可启用盐度计证实。为确定漏泄部位，可关闭冷却水进、出口阀，将冷却海水放空后用线香或烛火法查漏，也可向冷凝器压水查漏，泄露大多发生在管与管板接头处。每1-2年对蒸发器进行清洗和除垢。管内侧水垢可用钢丝刷刷除或除垢剂(带缓蚀剂的酸性物质，如干酸粉、柠檬酸等)清除。干酸粉以氨基磺酸为主要成分，并拌有缓蚀剂和指示剂。清洗时，在每升水中溶入0.1kg的干酸粉后注入蒸发器。当水垢已被溶解而药剂已耗去85%以上时，干酸粉溶液由红色变为橙色。管外侧的脏污，常用碳酸钠溶液(1%)煮洗，碱煮时间持续8h。3、蒸发器的清洗和除垢3、盐度计的维护盐度计传感器使用一个月左右应拆开清洁一次。电极上结盐，宜放在热淡水中浸泡，以防止电极铂、铑表面涂层损坏。