影响造水机性能的主要因素有哪些?
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蒸馏式海水淡化装置,无论采用蒸发式还是闪发式,都存在如何建立和维持合适
的真空度;如何保证不使淡水含盐量过高;如何防止和减少换热面的结垢等问题。
1.真空蒸馏装置真空度的建立和维持
造水装置的蒸发器和冷凝器必须建立和维持合适的真空度。若真空度过低,对
应的蒸发温度就高,像主机缸套冷却水一类的低温废热就难以利用;真空度太高,则会导致沸腾或闪发剧烈,使汽携水量增加,淡化质量降低。一般说来,真空度控制90%-94%之间(对应饱和温度45℃(2~35℃)比较合适。
造水装置最初的真空度是由真空泵抽除装置中空气建立的。当装置达到所需的
真空度时,蒸发器开始工作,产生二次蒸汽。冷凝器使产生的二次蒸汽凝结,凝水由凝水泵抽出,只要冷凝器有足够的冷凝能力,使冷凝器的凝结量与蒸发器的产汽量平衡,且凝水泵的流量适宜,装置内的蒸汽分压力就得以保持稳定。此外海水中溶有一些空气等不凝性气体,会在海水蒸发过程中释放出来,外界的空气也会经装置密封不严处漏进。所以要建立和维持稳定的真空度,除上述基本条件以外,还需靠真空泵不断抽除不凝性气体。
2.影响淡化质量的因素
一般说来只要含盐量在要求标准以下,淡水的质量符合要求。通常,饱和水蒸汽几乎是不溶盐分的。然而装置中的海水在蒸发或闪发时,产生大量汽泡,汽泡的破裂,会产生许多细小水珠,被蒸汽带至空间。比较细小的水珠却会被汽流带到冷凝器中,使凝水含有一定盐分。因此,装置所产生淡水的含盐量取决于进入冷凝器的二次蒸汽携带的水珠量和蒸发器内海水的含盐量。
淡水含盐量过高的主要原因有:
(1)装置负荷(蒸发量)过大。这可能是由于加热工质流量过大,蒸发器中海水平均温度过高,或由于真空度过高,使蒸发或闪发过于剧烈,从而增加了淡水含盐量。
若出现上述现象,应减小加热工质的流量或减小冷却水流量,或稍开真空破坏阀。
(2)盐水浓度太大。这种情况下,即使二次蒸汽携带同样多的水珠量,仍会使进
入冷凝器中的盐分增多。此外还易使蒸发式蒸发器内盐水沸腾起泡沫,增加了盐分进入冷凝器的机会,因此在管理中,应采用调节给水量和排污量的方法控制盐水浓度。
(3)蒸发器水面到冷凝器进口的蒸汽空间的高度过低。通常水滴充斥于汽空间
的高度大约在400mm~500mm,如果不能保证汽空间800mm~1000mm的高度,则蒸汽带人冷凝器的水珠量就会明显增加。为此应减小给水量,使蒸发器内含汽泡的盐水水位约在半高处,以免蒸汽空间的高度过低。
(4)冷凝器的冷却海水管漏泄使海水直接进入凝水中。
3.换热面上结垢的防止
制淡海水中的碳酸钙、氢氧化镁和硫酸钙等,在水中的溶解度很低,而且随温度
的升高而降低,因此会沉积在受热面金属壁上而形成水垢。当换热面上受热不均,使海水局部生成汽泡而浓缩时,更容易产生水垢由硫酸钙生成的水垢能使其它化学成分生成的松散泥渣粘结起来,形成坚硬水垢,而且这种水垢比其它水垢的导热能力低得多。氢氧化镁生成的水垢也较坚硬也应尽量避免或减少。
(1)盐水浓度对结垢的影响
盐水浓度越低,可生成水垢的化学成分的含量越少,水垢的生成量也就越少。当
盐水浓度低于海水浓度的1.5倍时,一般不会生成坚硬的硫酸钙水垢。当产淡水量一定时,盐水浓度决定于给水流量或排污量,故加大排污量或给水量可以减少水垢的形成。一般调节给水倍率(给水量与产水量之比)为3~4,保持盐水浓度为海水浓度的1.3~1.5倍,对控制结垢比较有利。
(2)蒸发温度对结垢的影响
当蒸发温度低于70℃~75℃时,水垢的成分主要为碳酸钙。当温度高于75℃
时,水垢中氢氧化镁的成分显著增多,温度超过80℃后,水垢的主要成分就是氢氧化镁。所以蒸馏装置不加防垢剂时一般不允许沸腾温度超过75℃。