简析低温多效蒸馏海水淡化之3种进料方

内容导读：海水淡化是应对目前水资源紧缺这一问题一大有效举措，近年来，海水淡化的成本随着科技的进步而随之降低。目前，海水淡化产业的两大主流工艺分别为反渗透和低温多效蒸馏。
　　
　　其中，低温多效蒸馏法因海水进料方式的不同而各具特点，主要包括顺流、逆流和平流，分别指海水流动路线与加热蒸汽流向相同、相反及各效都单独平行加入物料海水的方式。
　　
　　在低温多效蒸馏工艺中，多效蒸发器单一的蒸发凝结制水单元称为“效”，加热蒸汽由“首效”流向“末效”，“首效”的温度和压力最高。

　　
　　顺流进料：海水不易结垢、热利用率相对降低
　　
　　顺流进料方式下，高温区海水的含盐量低、低温区海水的含盐量高，海水可维持较高的浓缩比而不易结垢。但由于物料海水全部进入首效，海水过冷度大，加热蒸汽在冷凝过程中释放的潜热将大部分用于加热物料海水至饱和温度，使得加热海水产生二次蒸汽的加热蒸汽量的比重减小，从而导致系统热利用率降低，这在蒸发器效数较多时尤其突出。
　　
　　顺流进料方式还需要采用中间进料泵来实现各级物料海水的均匀喷淋，这样就增加了系统的复杂性与泵功的消耗。目前，也有采用塔式布置来省去中间进料泵的环节，但目前塔式常应用于小型海水淡化项目。
　　
　　逆流进料：海水易结垢，需采用严格预处理措施
　　
　　逆流进料方式下，物料海水首先被引入低温效组，在此海水接受来自邻近的较热效的蒸汽而部分蒸发，在各效中剩余的海水已被稍微加热和浓缩，通过泵进入下一较热的效组。由于充分利用冷热流体的传热温差，逆流进料方式下物料海水过冷度最小，系统热利用率最高。但是，海水从末效到首效由后向前逐级浓缩，前面温度较高的效组同时也是高盐度的效组，这恰好与海水中易结垢盐类的析出趋势一致，因此逆流进料方式下海水容易发生结垢，一般需采用较严格的预处理措施。
　　
　　同时，为将海水由后面效组输送到前面效组，需要设置多台效间泵，通过效间泵将低压效组的海水逐级输送到高压效组，这就大大增加了系统的泵功消耗，也增加了系统控制和运行操作的复杂性。
　　
　　平流进料：海水过冷度大、系统简单且功耗低
　　
　　平流进料方式下，海水单独且平行地进入蒸发器各效组，各效的海水流量及浓缩比也相近，与顺流进料方式相比在海水过冷度方面区别不大。在平流进料方式下，将物料海水平行泵入所有效组即可，不需设置额外的效间泵对物料水反复输送，因此，平流进料的系统泵功消耗一般低于逆流进料和顺流进料，而且系统控制和运行操作也较为简单。针对平流进料下物料水过冷度大的问题，在工程应用中，可通过凝结水回热、二次蒸汽回热等手段加以弥补，还可将部分盐水回流后与物料海水混合，在物料海水浓缩比的许用范围内和保持蒸发器进料总量和喷淋密度不变的前提下适当提高物料海水温度。
　　
　　目前，平流和逆流进料因优点突出已成为大型海水淡化工程的主要进料方案。逆流进料方式下系统热利用率高，尤其适用于低温海水，目前已在位于渤海湾的国投北疆电厂2.5万吨级低温多效海水淡化工程中得到成功应用。平流进料方式下系统简单可靠，国华沧东电厂已建成的一、二期万吨级低温多效海水淡化工程均采用此方案，后续在建的2.5万吨级低温多效海水淡化工程设计中也沿用了这一成熟方案，并增设回热加热器抽取相应蒸发效的二次蒸汽加热物料海水，力求通过利用系统内部热量对物料海水进行多级预热以降低其过冷度。
　　
　　实际上，多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏等蒸馏工艺从宏观上讲也有类似的海水进料过程，但目前，以上三种工艺在国内应用的很少，多效蒸馏和压汽蒸馏一般只适用于船用或海岛用，规模较小。

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