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30000吨/日低温多效淡化工程技术方案众和海水淡化有限公司2008年 4 月第一章 低温多效流程概述所谓的低温多效淡化技术是指盐水的最高蒸发温度低于70 C 的淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。其流程如图 1 所示图 1 低温多效淡化的流程进料水在排热冷凝器中被预热和脱气，之后被分成两股物流。一股物流作为冷凝液排弃并排出，另外一股物流变成蒸馏过程的进料液。料液经加入阻垢分散剂之后被引入到热回收段各效温度最低的一组中。喷淋系统把料液喷淋分布到各蒸发器中的顶排管上，在沿顶排管向下以薄膜形式自由流动的过程中，一部分进料水由于吸收了在蒸发器内冷凝蒸汽的潜热而汽化。被轻微浓缩的剩余料液用泵打入到蒸发器效的下一个组中，该组的操作温度要比上一组高一些。在新的组中又重复了蒸发和喷淋过程。剩余的料液接着往前打，直到最后在温度最高的效组中以浓缩液的形式离开该效组。生蒸汽输入到温度最高一效的蒸发管内部。在管内发生冷凝的同时，在管外也产生了与冷凝量基本相同的蒸发。产生的二次蒸汽在穿过了浓盐水液滴分离器以保证蒸馏水的纯度之后，又引入到下一效的传热管内，第二效的操作温度和压力要略低于第一效。这种蒸发和冷凝过程沿着一串蒸发器的各效一直重复，每效都产生了相当数量的蒸馏水，到最后一效的蒸汽在排热段被冷却液冷凝。第一效的冷凝液被收集起来，该蒸馏水的一部分又返回到蒸汽发生器，超过输入的生蒸汽量的部分流入到一系列特殊容器的首个容器中，每一个容器都连接到下一低温效的冷凝侧。这样使一部分蒸馏水产生闪蒸并使剩余的产品水冷却下来，同时把热量传给热回收效的主体中去。如此产品水呈阶梯状流动并被逐级闪蒸冷却。放出的热量提高了系统的总效率。被冷却的蒸馏水最后用产品水泵抽出并输入到储液罐中。若此生产出的产品水是完全的纯水。它不含有任何污染物，平均含盐量小于20ppm。如果安装两级捕沫网，产品水盐含量可小于5ppm。象蒸馏水一样，浓缩水从第一效呈阶梯状流入一系列的浓盐水闪蒸罐中，闪蒸冷却以回收其热量。经过冷却之后，浓盐水经浓盐水泵排出。不凝性气体从每一根冷凝管中抽出，并从一效流到另一效。这些不凝性气体最后在排热冷凝器的最冷端富集，并用蒸汽喷射器或机械式真空泵抽出。第二章设计的基础条件对于 30000吨/日淡化方案，其设计的基础数据如下：装置产水量：30000t/d 原料水设计温度：30进入蒸发器原料水量：60000t/d 所需加热蒸汽：0.56Mpa（绝压），260过热蒸汽注：蒸汽温度为 260 摄氏度,压力约为 0.44Mpa 需根据工艺调整为以上所示参数。所提供的蒸汽量：150t/h 日工作时间：24h 产品水 TDS：10mg/l 第三章低温多效蒸馏淡化工程方案设计一、低温多效蒸馏淡化工程方案1.多效蒸馏淡化工程的流程该淡化工程的流程如下：原料水经滤网过滤后，进入的低温多效海水淡化装置冷凝器预热，被预热的海水一部分排放（冷却水），一部分加入阻垢剂后进入蒸发器。淡化装置的产品水经后处理进入产品水箱，并通过产品水泵供出，余下的浓盐水排放。30,000m3/d 低温多效蒸馏海水淡化系统水量平衡图如下：夏季海域的海水温度较高（暂按30），还需要约108,500m3/d的冷却水，因此海水的总需求量按照168,500m3/d 设计。低温多效蒸馏淡化工程包括如下子项目：1低温多效蒸馏淡化2低温多效蒸馏淡化厂的厂房与厂区布置3输变电工程二、低温多效蒸馏淡化1.低温多效海水淡化系统的设计条件1.1.产品水质TDS 10mg/l 1.2.低温多效海水淡化的总出力30,000m3/d 1.3.低温多效海水淡化的回收率50%1.4.低温多效海水淡化装置的设计水温19低温多效蒸馏装置排出 Q=30,000 m3/d 产水 30,000 m3/d至用户原料水取水60,000 m3/d1.5.设备利用率902.取水及预处理系统对于低温多效蒸馏海水淡化装置，过高或过低的海水温度都不利于装置的运行。如果海水温度过高，将导致原料水需求量增大或系统有效传热温差降低；如果海水温度过低，将导致系统效率降低。一般情况下，低温多效蒸馏适宜的进水温度为1028。低温多效海水淡化装置对进料水的预处理要求比较简单，允许进料水的浊度为 50 度、游离油不大于1mg/l、游离氯不大于 1mg/l。此工程的原料水是否符合低温多效装置的进水要求，需对工程取水点的具体水质情况检测进一步论证。3.低温多效蒸馏淡化设备低温多效蒸馏海水淡化装置采用7 效系统，最后一效蒸发器同冷凝器相连。设置蒸汽压缩装置，从系统第 5 效抽取蒸汽到第一效作为加热蒸汽。进料水经过加入阻垢剂之后进入热回收段最低温度组中，经液体分布器喷淋到各蒸发器的顶排管上，在自上而下以薄膜形式流动的过程中，部分蒸汽因吸热而汽化，被浓缩的料液进入蒸发器效的下一组中，在新的组中重复蒸发和喷淋过程。剩余的料液往前打，并在温度最高的效组中以浓缩液的形式离开。生蒸汽输入到温度最高一效的蒸发管内部，并在管内冷凝。产生的二次蒸汽经过液滴分离器后，进入下一效的传热管。这种蒸发冷凝过程逐效重复，每效产生几乎同等数量的蒸馏水，最后一效的蒸汽在排热段被冷却液冷凝。第一效产生的蒸馏水返回锅炉，以补偿提供蒸汽消耗的淡水，第二效以后的蒸馏水经过逐效闪蒸冷却，在最后一效用产品水泵抽出并输入到产品水罐中。浓缩盐水也象蒸馏水一样，经过逐效闪蒸以提高系统的热效率。最后产生的浓盐水排放。用于系统造水的蒸汽压力暂定为0.56MPa（绝压）的过热蒸汽。由于该处蒸汽的压力和温度高于低温多效的进汽压力和温度，因此采用热压缩装置以达到提高系统的热效率、降低蒸汽温度的目的。装置的产水容量：每天30,000m3淡水产品水最高盐含量：10mg/L 装置配置：单机产量1 万吨/天，3 台单机 1 万吨/天装置的主要参数如下：进料水：额定进料量833t/h，海水最大需求量2340t/h 浓盐水排放：404.4t/h 进料温度：030最高操作温度：72.0 C 电力供应：3 相，380V，50Hz 蒸发器的直径：6.0m 蒸发器效数：7 单台设备尺寸：75（L）10（W）13（H）4.装置设计根据电厂的具体条件及低温多效蒸馏装置的特点，低温多效装置的效数确定为 7 效。本部分以下数据系单机1 万吨/天装置。(1)流程泵海水进料泵数量2（1 用 1 备）流量2340t/h 扬程25m 材质SS316L或其他耐海水材质1-2 效进料泵数量2（1 用 1 备）流量571t/h 扬程25m 材质SS316L或其他耐海水材质3-4 效进料泵数量2（1 用 1 备）流量705t/h 扬程25m 材质SS316L或其他耐海水材质5-7 进料泵数量2（1 用 1 备）流量833t/h 扬程25m 材质SS316L或其他耐海水材质冷却水排放泵数量3（2 用 1 备）流量753t/h 扬程18m 材质SS316L或其他耐海水材质真空冷却水排放泵数量2（1 用 1 备）流量150t/h 扬程18m 材质SS316L或其他耐海水材质浓盐水排放泵数量2（1 用 1 备）流量405t/h 扬程18m 材质SS316L或其他耐海水材质冷凝水返回泵数量2（1 用 1 备）流量83t/h 扬程30m 材质SS304或等同材质淡水泵数量2（1 用 1 备）流量420t/h 扬程25m 材质SS304或等同材质酸洗泵数量1 流量350t/h 扬程25m 材质SS316L或其他耐海水材质阻垢剂计量泵流量50 l/h 扬程4.2bar(3)管道大小的设置计算依据泵的进口流速1.0-2.0m/s 出口流速2.0-3.0m/s 过热蒸汽30-50m/s 饱和蒸汽20-30m/s 液体自流速度0.5m/s 真空效气体流速10m/s(4)淡水水箱（整体工程）设置 0.5万 m3淡水箱四个，进行输水调节。(5)输水泵（整体工程）与输水工程一并考虑。5.真空系统对于低温多效蒸馏海水淡化装置，在正常运行的过程中，需要对装置进行抽真空，以保持装置内的负压状态。通常，需要使用喷射真空泵。对于喷射真空泵，有水射真空泵、蒸汽喷射真空泵和空气喷射真空泵等。由于蒸汽喷射真空泵具有造价低、能耗低等优点，本工程拟使用蒸汽喷射真空泵。6.低温多效淡化装置的运行控制该淡化装置设有手动和自动控制两档，在装置的启动阶段采用手动控制，先往蒸发器中补入蒸汽，温度上升到一定值时启动真空泵，在蒸发器中建立真空。蒸发器内的温度和压力逐步达到额定值，稳定之后进入自动操作状态。此时，整台装置被一台工业控制计算机所控制，开始自动而稳定的造水。低温多效蒸馏淡化装置的突出特点在于装置的造水容量可调节性强，其产水量可以是其额定产量的40%110%。如果系统不需要那么多的蒸馏水，只要减少进入系统的蒸汽量和原料水量即可。另外，该装置产出的水是纯度极高的蒸馏水，可以直接供锅炉使用；如果有盐度较低的苦咸水，可以混合使用以达到增加水量和改善水质的目的。万一传热管泄漏，浓盐水不会污染产品水。装置本身还带有如下的连锁和报警电路，操作产生非正常状态时，发出声光信号以通知操作人员采取对策，得不到纠正时延时继电器将使装置停车。安装连锁和报警的具体回路有（不限于此）：(1)进料海水当进料水的压力和流量达不到设定值的要求时产生报警信号，并延时关闭装置。(2)进料蒸汽当进料蒸汽的压力或流量达不到设定值时，将发出声光报警；进料蒸汽压力过高时，进料阀门将对其自动调节。(3)产品水输送该报警回路的目的是防止蒸发器中的产品水液位过高，同时有一个盐度报警，以保证生产出的产品水盐度小于设定值，对于高盐度的水将通过旁路阀排弃到浓盐水中。(4)浓盐水排放主要目的是防止蒸发器中的浓盐水液位过高时降低系统的蒸发效率。三、低温多效蒸馏淡化厂的厂房与厂区布置单台低温多效蒸馏海水淡化装置的总高度为13m，装置总长度为75m，宽度 10m 海水淡化厂的主要建筑物与构筑物有：海水淡化装置、配电室等，就地控制设备可布置在装置下部，控制室由电厂统一考虑。三台淡化装置占地面积约为2478m2。厂房四周有一条宽6m 的消防通道，其余部分留出供绿化用。厂区道路采用混凝土结构路面，道路宽度分别为6m 和 4m。四、电力需求单台海水淡化系统设置12 套工艺水泵，共计 23 台，具体如下：序号名称流量(m3/h)扬程(m)汽蚀余量（m）输送介质电机功率（kW）数量1 海水进料泵2340 25 4.0 海水250 2（1 用 1 备）2 中间水泵 1 833 25 3.0 海水110 2（1 用 1 备）3 中间水泵 2 705 25 3.0 海水90 2（1 用 1 备）4 中间水泵 3 571 25 3.0 海水75 2（1 用 1 备）5 冷凝水泵83 20 2.5 蒸馏水7.5 2（1 用 1 备）6 淡水泵418 30 2.5 蒸馏水55 2（1 用 1 备）7 浓盐水泵404 18 3.0 浓海水37 2（1 用 1 备）8 冷却水泵753 18 3.0 海水75 3（2 用 1 备）9 真空冷却水排放泵150 18 3.5 海水15 2（1 用 1 备）10 清洗泵352 25 酸液45 1 11 消除过热给水泵5 50 蒸馏水2.2 2（1 用 1 备）12 酸液泵10 10 酸液1.5 1 海水淡化厂装机功率为4665kW，总功率消耗为2358kW，吨水耗电 1.89kWh。