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海水淡化装置真空度的建立和保持的条件及影响
船用真空沸腾式海水淡化装置设计真空度多是94~90,对应的沸点为35~45℃;新型号有的设计真空度为90~80,对应的沸点为45~60℃。工作中若真空度降低,则海水沸点提高,蒸发器传热温差减小,产水量就会降低,结垢也会加快;而真空度过高则沸点降低,海水沸腾过于剧烈,二次蒸汽携带水珠增多,会使所产淡水含盐量增加。
装置刚启用时真空度的建立靠真空泵,产生蒸汽后则主要靠冷凝器。这时真空泵仍应继续工作,将海水中逸出的不凝性气体和可能漏入装置的空气抽走。
蒸馏式海水淡化装置保持足够真空度的条件是:(1)有与蒸发量相适应的冷凝能力。若冷凝器换热能力下降,例如冷却水温度升高或流量不足、冷凝器换热面脏污、凝水水位过高等,都会使装置的真空度降低;如果蒸发量过大,例如加热介质流量过大、温度过高,同样也会使真空度降低。(2)真空泵应具备足够的抽气能力。水喷射真空泵的工作水压力不足或水温过高、排出背压过高(排出管路或阀堵塞)、喷嘴磨损、堵塞或安装不当等都能使真空泵的抽气能力降低,使真空度不足。(3)装置应具备良好的气密性,严防空气漏入蒸馏器。
影响海水淡化装置的加热面结垢的因素
海水蒸馏装置水垢主要成分是碳酸钙(CaCO3)、氢氧化镁Mg(OH)2和硫酸钙(CaSO4)。这些物质在海水中溶解度很低,且随着温度升高而降低,海水被加热汽化而浓缩时,就会在加热面上析出。硫酸钙是难除的硬垢,热导率很低;氢氧化镁特别是其干垢也较难清除。
蒸馏装置加热面水垢生成的速度和成分取决以下因素:(1)海水的沸点。装置真空度降低时海水沸点升高,水垢的生成速度加快。水温较低时水垢的主要成分是CaCO3,当水温超过75℃时Mg(OH)2垢迅速增加,因此蒸馏装置不允许盐水温度超过75℃。(2)盐水的含盐量。盐水含盐量越大则生成的水垢越多。盐水含盐量达到海水的15倍时CaSO4析出,因此蒸发器中盐水含盐量不允许超过海水的15倍。给水倍率μ(给水量与产水量之比)越大,盐水的浓缩率ξ(盐水含盐量与海水含盐量之比)越小,则盐水含盐量越小,虽可减轻结垢程度,但μ过大则海水给水量太大,产水量会降低。船用真空沸腾式海水淡化装置适宜的给水倍率为3~4,使ξ<15。(3)传热温差。当加热温差增大时,加热面附近的海水汽化浓缩加剧,结垢量增加,且易生成氢氧化镁和硫酸钙垢。因此以蒸汽为加热介质时,通常是先用蒸汽加热淡水,然后再用热淡水作为海水淡化装置的加热介质。
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