| 单词 | 蒸馏法脱盐技术 |
| 释义 | 【蒸馏法脱盐技术】 蒸馏法(或蒸发法)脱盐过程实际上包括了海水淡化、苦咸水淡化、高纯水制造以及其它稀溶液的蒸发过程，通常以获取淡水(溶剂)为主要目标。 蒸馏法脱盐是一种古老的方法，它的发展大致可分为3个阶段。第1阶段为20世纪50年代以前，海水淡化以单效和多效浸管式(ST)蒸发为主，没有其它方法与其竞争，但是它能耗高、易结垢。1957年英国R．S．Silver发明了多级闪蒸(MSF)，这是蒸馏法的一个里程碑。MSF有优越的防垢性能，加上预处理和防垢药剂的进展，基本解决了结垢的问题，能耗也大幅度降低，成为当时最主要的脱盐设备。蒸馏法的第3个阶段是从70年代初期开始，随着世界性的能源危机，反渗透法(RO)已逐步达到实用化的水平，电渗析法(ED)的应用也逐步扩大，迫使蒸馏技术的研究者改进技术，创造出更有效的工艺和设备。例如热电联合造水、高效换热设备的出现，节能的多效蒸发和压汽蒸馏的开发，给古老的蒸馏法带来新的活力。多效蒸发由于结构上的限制，单机容量比MSF小，一般为每天数十吨至数千吨。最近以色列IDE公司的HTE可以做到单机1×104～2×104t。过去由于结垢和热效率低的问题使ME一度处于停滞，但是由于防垢技术的发展、新型高效蒸发设备的出现、低温蒸发技术的进展，使ME迅速发展起来。如HTE和板式蒸发器(VPE)由于传热的加强、传热温差的减少，装置效率可以显著增加，能耗大幅度下降，显示出优越的性能。例如前西德开发的一种塔式ME样机，用55效板式蒸发器，最高操作温度115℃，产水500m3／d，造水比可达40，即25kg蒸汽可生产1m3淡水，这是一个非常低的数值。水平管降膜蒸发器是70年代发展起来的新型蒸发器，它比VTE传热系数高，同时显著地降低了空间高度，使其便于组成塔式ME，可以节省液体循环的输送功，同时增加了传热的有效温差，为进一步节省能源带来许多好处。例如以色列IDE公司开发的一种HTE在低温下操作，各效集中在一个水平的圆筒中，节省了流体输送功。装置的造水能力1．7×104t，发电5MW，最高操作温度62．9℃，共7效，造水比可达5．8～6．2，折合电耗9．4～8．2kW·h／m3。它的加热蒸汽是从透平中抽出来的，压力很低，所以蒸汽的价格也低。由于温度低还带散热少，阻垢剂用量少，设备材料的腐蚀减轻，全装置都用铝材，节省投资等优点。由此装置可放大设计成发电550MW，造水2．1×105m3的大型双目的工厂，能耗可下降到7kW·h／m3，水价降到0．5$／m3。压汽蒸馏(VC)早已被人们发明，70年代初期迅速发展，其原因有：(1)压汽技术的提高，特别是高效离心式压缩机的出现，克服了罗茨式压缩机重量大，速度不能提高，大型化困难等问题。(2)密封技术的进展保证了压缩机的可靠运行和水的质量。(3)传热技术的提高为VC创造了必要条件。新型蒸发器的传热温差不断减小，压缩机可在低压比下工作，不仅节省了电能，而且结构上也可简化，使人们看到VC在节能方面的潜力。(4)能源危机使人们不得不更珍惜能源。VC在各种脱盐方法中占的比例并不大，但它增长速度很快。VC又可分为热压缩(TVC)和机械压缩(MVC)两类，热压缩是用高压蒸汽在喷射器中吸引二次蒸汽，达到低压蒸汽反复利用的目的，由于它结构简单易行，近几年发展迅速；另一类是用压缩机吸引二次蒸汽。VC在各种蒸馏法中可以贯穿于整体，也可以做为其中的一部分。例如前西德和美国开发的一种安在驳船上的造水装置，把VC放在VTE的前面，其主要性能：容量5052m3／d，效数24+2，总电耗550kW，造水比22．3，折合油耗3．9kg／m3，最高操作温度135℃，浓缩比5。此处VC的作用是把原料做最后的预热，比一般的预热方法节省蒸汽。压缩机由蒸汽透平做为动力，背压式透平一方面发电，一方面把低压蒸汽送给24效蒸发器的第1效做为热源。最后的MSF进一步回收VTE来的淡化水和浓水中的热量，并且再获得一部分淡水。目前蒸馏工艺过程设计几乎都以不同的形式利用VC，以提高系统的经济性能。太阳能是未来可提供的地球稳定能源之一，所以太阳能蒸馏具有长远的意义。1872年智利建立了世界第1个顶棚式太阳能蒸馏器，但从蒸发原理来看还没有脱离单效蒸发过程，因此产水量不会有大幅度提高，成本也不会有大幅度下降。近年来由于其它脱盐方法的影响，使太阳能蒸馏产生了重大变化。太阳能蒸馏可分为直接法和间接法。直接法是太阳热直接作用于海水而立即蒸发的过程。1982年在日本冲绳建立了多效热扩散蒸馏装置。该装置用塑料板上下分割成多效，在板的下侧海水蒸发(汽化的方式是自然扩散，而不是沸腾)，在下一块板的上侧冷凝，而其下侧又是海水蒸发，这样逐效把冷凝潜热传过去，用类似于热管的吸液蕊完成海水、淡水和浓水的输入和输出因为靠毛细管输送液体，所消耗的动力极小。间接法是把太阳能先收集起来，然后再为其它淡化法提供能源。间接法可分为太阳热收集贮存和太阳光发电。太阳能转换的关键在于提高效率和提高能位。由于太阳光的强度多变，而ME、MSF连续操作要求稳定的热源，就要把太阳热蓄集起来，连续稳定输出。以日本高见岛和阿联酋的阿布扎比的两套HTE为例，前者为15效，后者为18效。太阳光发电又可分为光电池和抛物面聚焦产生高压蒸汽发电。用此电力可以做为海水淡化VC、RO、ED的电源。抛物面聚焦产生的蒸汽温度可达700℃以上，发电后的低压蒸汽用于蒸馏法海水淡化。因固定投资大，太阳能蒸馏造水成本比一般蒸馏法高，要使它降下来难度很大，但它对于既缺能源又缺水源的地区是有吸引力的。太阳能蒸馏的另外一条出路是合理地与常规能源组合创造出一些新的工艺流程。(国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所张洪撰) |
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