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在世界范围内水资源和能源紧缺的形势下,海水淡化已经成为解决全球水资源短缺的重要途径。海水淡化事业的发展已经得到我国国家领导和主管部门的高度重视,“十二五”规划更是把海水淡化作为重点发展的三个主要方向之一。由于多效蒸馏海水淡化在技术和经济上的优势,已经成为第二代海水淡化厂的主流技术。但由于传统的海水预处理方法和海水较强的结垢、腐蚀性,大多数多效蒸馏技术都采用低温蒸发,这使得传热效率低、占地面积大,这也一直是海水淡化界力争解决的问题。所以目前多效蒸馏的研究多集中于采用各种方法提高传热效率,如改变预处理技术、研发新型装置材料和系统优化等方面。脱硬预处理技术与多效蒸馏系统相结合的高温多效蒸发器就可以解决这个问题。
海水脱硬预处理技术,是在淡化前把海水中的钙镁离子通过沉淀、过滤等方法去除的过程。检测结果表明,经脱硬预处理海水中残存的钙镁离子含量都小于15mg/L。本研究对脱硬后海水和传统预处理海水进行水平管降膜蒸发实验,通过热电耦测定温度来计算传热系数。对比得出,在料液沸点温度高于70℃时脱硬后海水的传热系数明显大于海水的传热系数。
本文欲建立一台六效带有冷凝器、预热器、闪蒸罐的塔式高温多效蒸发器。通过建立物理模型、数学模型,提出了设计高温多效蒸发器的计算方法。并经过迭代运算计算出了六效塔式高温多效蒸发器的主要运行参数:进料海水温度为40℃,含盐浓度为8%,期望浓缩至盐浓度为20%。加热蒸汽的提供量为1053kg,温度为110℃,造水比为4.56,系统按等面积分配,蒸发器每效的面积约为19.32m2。
进一步研究六效塔式高温多效蒸发器的操作工况对系统性能的影响。效数增加,造水比增大,冷凝器海水流量减少,蒸发器总传热面积随之增大;造水比随海水进料温度的增大而增大,总传热面积略有增加,冷凝器海水流量降低;生蒸汽加热温度升高,造水比降低,蒸发器总传热面积减小,冷凝器海水流量增加;造水比和蒸发器总传热面积随末效蒸发温度的升高而增大,冷凝器海水流量降低;增加海水进料量,蒸发器总传热面积略有减小,造水比减小,冷凝器海水流量几乎没有变化。