真空技术在海水淡化领域的应用现状与发展趋势

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)沈阳工业大学化工装备学院 作者:王德喜

  海水淡化技术发展前景广泛。海水淡化的理论、工艺方法、设备研究都是需要深入研究的课题。本文主要综述真空技术在海水淡化领域里的应用、现状和发展方向,讨论大规模从海水生产淡水的有关问题。

  研究海水淡化的意义与海水淡化方法的分类

  陆地上一切生物的生存和发展都离不开淡水,然而,当今淡水资源短缺,这是影响人类生存、社会发展的重要问题。远洋航船、军队战舰、

  海洋资源考察、孤岛上人类和生物的生存都离不开淡水。从陆地上携带、运输淡水是一件不容易的事情,有时是不可能的,而海水资源丰富,取材方便,在用水当地直接使海水淡化,既经济又实用。特别是当今我国正在发展海军航海、远洋考察等事业,需要大量的淡水。因此,海水淡化成为当今研究应用的热门方向,急需从科研走向大规模生产。

  随着我国船舶业的发展,船舶对淡水的需求量越来越多,特别像航母这样大型长期运行在海上的战船,从陆地上携带大量淡水几乎不可能,靠海岛补充淡水也不现实。因此,海水淡化处理技术的应用是很必要的。

  目前,从海水或苦咸水获得淡水的主要方法有:电渗析法、蒸发法、多效蒸馏法、真空蒸馏法、反渗透法、膜蒸馏等。膜蒸馏是一种新型的膜分离技术,在跨膜压差推动下,溶液中的易挥发组分在膜表面气化并传递通过疏水多孔膜。根据冷凝侧蒸汽冷凝方式或排除方式的不同,膜蒸馏过程可以分为直接接触式(DC-MD)、气隙式(AGMG)、气体吹扫式(SGMD)和真空式(VMD)4种操作方式。真空膜蒸馏(VMD)技术以其独特的优点,有望广泛应用于海水淡化、苦咸水淡化、水溶液处理、溶液浓缩以及环境保护等领域。海水淡化研究的方向主要有理论、工艺方法和设备等。需要解决的关键问题是提高生产效率、降低生产成本;提高淡水产量、简化生产设备;提高淡水质量、简化生产工艺。

  真空蒸馏处理海水技术(VDT)的研究现状

  真空蒸馏海水淡化技术原理与工艺流程

  真空蒸馏海水淡化原理

  真空蒸馏式海水淡化装置一般采用真空蒸馏的原理,即通过能抽水蒸气的真空泵,来维持装置中90%~94%的真空度,此时对应的海水蒸发的沸点仅46℃~36℃,以利用低温废热来进行海水蒸馏淡化。例如,海水淡化的热源可以用船舶主机缸套的冷却水,属于废热回收利用。一般主机功率为6000kW 左右的柴油机推动的船舶,每天就可以生产淡水15~18m3。效率很高。船舶废热如:废热锅炉产生的多余的蒸汽,副机缸套水等都有大量的废热,所以船舶废热具有很广阔的开发前景。真空蒸馏处理淡化海水不需要附加其它热源,因此VDT 技术是船舶淡化海水的重要手段,具有节能、效率高等优点。

  真空蒸馏淡化海水技术的工艺流程

  真空蒸馏处理淡化海水的基本流程如图1所示。

真空蒸馏淡化海水的流程图

图1 真空蒸馏淡化海水的流程图

  海水经过预热器,在其中吸收淡水和喷射真空泵工作蒸汽所放出的热量,温度升高,供入海水淡化装置的冷凝器中冷凝海水蒸发所得到的蒸汽(二次蒸汽),温度得到进一步升高,一部分供入海水淡化装置的蒸发器中作为供水,另外一部分排出船舱外;供入蒸发器中的海水在蒸发器中受工作蒸汽(一次蒸汽)的加热,温度升高,达到饱和温度,开始蒸发,所得到蒸汽在装置中上升,经过分离器分离所带出的淡水,经过预热器将热量传给海水后,进入淡水箱中被储存;海水淡化装置内未蒸发的海水浓度升高成为浓海水,排出船舱外。

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