第三节 影响真空蒸馏式海水淡化装 置工作的主要因素
第三节 影响真空蒸馏式海水淡化装 置工作的主要因素
14-3-1影响淡水产量的因素(1) >对装置要求: 保持额定的产水量 使所产淡水的含盐量符合要求 影响产水数量和含盐量的因素: 产水量的多少(实际是蒸发量的)取决于 >加热水向海水传热量 传热量与蒸发器的传热系数、换热面积 >加热水的平均温度和海水的沸点及进水温度等
14-3-1 影响淡水产量的因素(1) ➢ 对装置要求： ➢ 保持额定的产水量 ➢ 使所产淡水的含盐量符合要求 ➢ 影响产水数量和含盐量的因素： ➢ 产水量的多少(实际是蒸发量的)取决于: ➢ 加热水向海水传热量 ➢ 传热量与蒸发器的传热系数、换热面积 ➢ 加热水的平均温度和海水的沸点及进水温度等
14-3-1影响淡水产量的因素(2) 造成淡水产量降低的原因: (1)换热面脏污结垢,使蒸发器传热系数减小 (2)加热侧发生“气塞”,影响加热介质流动而妨碍换热 ●可通过放气旋塞把气放掉 (3)蒸发器水位太低 实际换热面积减少。适当水位是正好达到上管板位置 (4)真空度不足,会导致海水沸点提高 (5)加热水流量不足或温度太低,以致加热水平均温度降低 (6)给水量增大或给水温度降低 使海水达到沸腾部分的面积相应减小,蒸发量降低 更多的热量耗于预热或被盐水带走 (⑦7)凝水回流电磁阀关闭不严 使一部分所产淡水漏回蒸馏器
14-3-1 影响淡水产量的因素(2) ➢ 造成淡水产量降低的原因： ➢ (1)换热面脏污结垢，使蒸发器传热系数减小 ➢ (2)加热侧发生“气塞”, 影响加热介质流动而妨碍换热 ⚫ 可通过放气旋塞把气放掉 ➢ (3)蒸发器水位太低 ⚫ 实际换热面积减少。适当水位是正好达到上管板位置 ➢ (4)真空度不足，会导致海水沸点提高 ➢ (5)加热水流量不足或温度太低，以致加热水平均温度降低 ➢ (6)给水量增大或给水温度降低 ⚫ 使海水达到沸腾部分的面积相应减小，蒸发量降低 ⚫ 更多的热量耗于预热或被盐水带走 ➢ (7)凝水回流电磁阀关闭不严 ⚫ 使一部分所产淡水漏回蒸馏器
143-2真空度的建立和保持(1) >影响造水机产水量最大的真空度 真空度维持在90~94%,蒸发温度为45~35°C 真空度为80%~90%,T为6045C 真空度太低,沸点增高,产水量减少,甚至停产 真空度过高,沸点过低,沸腾剧烈,使二次蒸汽携带水珠量 增加,以致淡水含盐量增加 >真空度建立和保持 用真空泵将空气抽除,建立工作所需真空度 冷凝器使蒸汽及时冷凝,并且淡水不断抽出 真空泵仍应工作,才能维持稳定的真空度 因为海水中溶有的不凝性气体蒸发时会释放出来 装置的不严密处也会漏人空气
14-3-2 真空度的建立和保持(1) ➢ 影响造水机产水量最大的真空度 ➢ 真空度维持在90～94％，蒸发温度为45～35℃ ➢ 真空度为80％～90％，T为60～45℃ ➢ 真空度太低，沸点增高，产水量减少，甚至停产 ➢ 真空度过高，沸点过低，沸腾剧烈，使二次蒸汽携带水珠量 增加，以致淡水含盐量增加 ➢ 真空度建立和保持 ➢ 用真空泵将空气抽除，建立工作所需真空度 ➢ 冷凝器使蒸汽及时冷凝，并且淡水不断抽出 ➢ 真空泵仍应工作，才能维持稳定的真空度 ⚫ 因为海水中溶有的不凝性气体蒸发时会释放出来 ⚫ 装置的不严密处也会漏人空气
图14—2壳管式冷凝器简图 蒸汽(气) 冷却水 凝水 冷却管束由隔板3分为: 主冷却管束1 蒸汽流过时,绝大部分凝结成水流至集水箱4中 空气冷却管束2 空气与少量蒸汽,因真空泵抽吸而绕过隔板,被管束2进一步 冷却 剩余的蒸汽冷凝 空气进一步冷却而比容减少,增加真空泵质量流量
图14—2壳管式冷凝器简图 ➢ 冷却管束由隔板3分为： ➢ 主冷却管束1 ➢ 蒸汽流过时，绝大部分凝结成水流至集水箱4中 ➢ 空气冷却管束2 ➢ 空气与少量蒸汽，因真空泵抽吸而绕过隔板，被管束2进一步 冷却 ⚫ 剩余的蒸汽冷凝 ⚫ 空气进一步冷却而比容减少，增加真空泵质量流量
14-3-2真空度的建立和保持(2) >蒸馏器内保持足够真空度的条件; >(1)有足以与蒸发量相适应的冷凝能力 冷凝器换热能力下降,则会使真空度降低 加热介质流量过大或温度过高以至使蒸发量过大, 也会使真空度降低 主要的扰动是冷却海水的温度 >(2)真空泵应具有足够的抽气能力 真空泵工作水压过低或工作水温过高、排出背压过 高、喷咀磨损、堵塞、安装不当、吸人止回阀卡死 等都能使真空泵的抽气能力下降 严>(3)蒸馏装置要有良好的气密性
14-3-2 真空度的建立和保持(2) ➢ 蒸馏器内保持足够真空度的条件； ➢ (1)有足以与蒸发量相适应的冷凝能力 ➢ 冷凝器换热能力下降，则会使真空度降低 ➢ 加热介质流量过大或温度过高以至使蒸发量过大， 也会使真空度降低 ➢ 主要的扰动是冷却海水的温度 ➢ (2)真空泵应具有足够的抽气能力 ➢ 真空泵工作水压过低或工作水温过高、排出背压过 高、喷咀磨损、堵塞、安装不当、吸人止回阀卡死 等都能使真空泵的抽气能力下降 ➢ (3)蒸馏装置要有良好的气密性
14-3-3影响加热面结垢的因素(1) 结垢增加,传热能力下降,产水量减少 严重时可能被迫停产清洗 >水垢由溶解度较低的盐类形成 >NaCl、MgCL2和MgS04的溶解度高,且随温度 上升而增加,一般不会结垢 >水垢主要成分是CaCO3、MgOH)2和CaSO4 溶解度很低,随温度升高而降低 在海水被加热,特别在海水浓缩时,易结晶析出(垢) caSO4能形成硬垢,导热能力比其它水垢低90%, 应设法降低水垢中的硫酸钙含量 Mg(OH)2的干垢也较难清除,含量越少越好
14-3-3 影响加热面结垢的因素(1) ➢ 结垢增加，传热能力下降，产水量减少 ➢ 严重时可能被迫停产清洗 ➢ 水垢由溶解度较低的盐类形成 ➢ NaCl、MgCI2和MgS04的溶解度高，且随温度 上升而增加，一般不会结垢 ➢ 水垢主要成分是CaCO3、Mg(OH)2和CaSO4 ➢ 溶解度很低，随温度升高而降低 ➢ 在海水被加热，特别在海水浓缩时，易结晶析出(垢) ➢ CaS04能形成硬垢，导热能力比其它水垢低90％ ， 应设法降低水垢中的硫酸钙含量 ➢ Mg(OH)2的干垢也较难清除，含量越少越好
143-3影响加热面结垢的因素(2) 12℃C 21c ACC MR(○II)z CaSCa 8( i自0·10 沸腾温度/C >水垢生成的速度相成分取决以卜儿个万面: >(1)海水的沸点 真空度越低,沸点越高 难溶盐的溶解度下降越多,水垢生成的速度就越快 海水温度的高低还决定了水垢的成分。如图示 当水温不太高时,水垢主要成分是CaCO3,呈泥渣沉淀 当水温超过75°C,Mg(○H)2垢的比例就迅速增加 当水温超过82-83C时,Mg(OH)2就成为水垢的主要成分 因此,一般不允许盐水温度超过75°C
14-3-3 影响加热面结垢的因素(2) ➢ 水垢生成的速度和成分取决以下几个方面： ➢ (1)海水的沸点 ➢ 真空度越低，沸点越高 ➢ 难溶盐的溶解度下降越多，水垢生成的速度就越快 ➢ 海水温度的高低还决定了水垢的成分。如图示 ➢ 当水温不太高时，水垢主要成分是CaCO3，呈泥渣沉淀 ➢ 当水温超过75℃，Mg(OH)2垢的比例就迅速增加 ➢ 当水温超过82～83℃时，Mg(OH)2就成为水垢的主要成分 ➢ 因此，一般不允许盐水温度超过75℃
14-3-3影响加热面结垢的因素(3) >(2)盐水的含盐量 在同样工作压力和传热温差下 盐水含盐量越大,难溶盐的含量就越大 生成的水垢也就越多 盐水浓度大表明给水倍率小 盐水流经加热器时间较长,盐类也更容易结垢 CaSO4因其在海水中的含量不大 在盐水含盐量达到海水1.5倍时CaSO4才开始析出 而在达到3倍时将会大量析出 因此,蒸发器盐水含盐量一般不允许超过海水的15倍
14-3-3 影响加热面结垢的因素(3) ➢ (2)盐水的含盐量 ➢ 在同样工作压力和传热温差下 ➢ 盐水含盐量越大，难溶盐的含量就越大 ➢ 生成的水垢也就越多 ➢ 盐水浓度大表明给水倍率小 ➢ 盐水流经加热器时间较长，盐类也更容易结垢 ➢ CaSO4因其在海水中的含量不大 ➢ 在盐水含盐量达到海水1.5倍时CaSO4才开始析出 ➢ 而在达到3倍时将会大量析出 ➢ 因此，蒸发器盐水含盐量一般不允许超过海水的1.5倍
14-3-3影响加热面结垢的因素(4) 盐水含盐量由给水倍率来控制 按蒸发器盐量平衡关系,则 二次汽 Wo·Sa=Wr W 0 BB y"≈0 式中:W。—-给水(海水)的流量,L/h —给水的含盐量,mg/L WB一盐水的流量,L/h B盐水的含盐量,mg/L 盐水Sg与海水S之比称浓缩率ξ 加热工质 5盐水 W W -=1+ W,W。- 给水倍率μ越大,ξ就越小 W,=W+Wavy 要使ξ<1.5,μ应大于3
14-3-3 影响加热面结垢的因素(4) ➢ 盐水含盐量由给水倍率来控制 ➢ 按蒸发器盐量平衡关系，则 W0·S0=WB·SB 式中：W0—给水(海水)的流量，L／h S0—给水的含盐量，mg／L WB一盐水的流量，L／h SB—盐水的含盐量，mg／L ➢ 盐水SB与海水S0之比称浓缩率ξ ➢ ➢ 给水倍率μ越大， ξ就越小 ➢ 要使ξ <1.5， μ 应大于3 1 1 1 0 1 0 0 0 − = + − = − = = = W W W W W S S B B