船用多级闪发海水淡化装置热力分析.pdf

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1、第39卷第1期2010年2月船海工程SHlP&0CEANENGINEERINGVoL39No．1Feb．2010IX)I：10．3963／j．issn．1671—7953．2010．01．045船用多级闪发海水淡化装置热力分析陈金增，李光华(海军工程大学船舶与动力学院，武汉430033)摘要：针对某船用多级闪发海水淡化装置，建立热力分析模型，分析装置热效率的影响冈素。指出提高效率的措施并进行热力分析，通过加装海水预热器【旦l收浓海水的热量，可显著提高装置的热效率，计算证明，装置热效率町提高22％，具有良好的节能效果。关键词：舰船；海水淡化；

2、多级闪发(MSF)中图分类号：U674．7；P747文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)01—0151—02大中型舰船都装备有海水淡化装置。舰船海水淡化方法主要有蒸馏法和反渗透法，反渗透法冈使，咐操作简单在舰艇上获得较广应用，主要用来提供舰员生活用水『1]。对于蒸汽动力舰船，由于热源充足，动力设备对淡水的水质要求高，主要采用蒸馏法f2]，蒸馏法又分为多效蒸馏和多级闪发。舰船海水淡化装置由于受重量尺寸的限制，目前一般采用单效蒸馏，多级闪发装置的级数一般少于四级。1船用三级闪发海水淡化装置某船用三级闪发装置系统组成见图l。图1

3、三级闪发海水淡化装置系统流程图装置由三级闪蒸器、给水泵、淡水泵、浓海水泵、外部加热器以及喷射器组成，热源及喷射器工作流体为蒸汽，给水泵将舷外海水泵人闪蒸器的冷凝器中作为冷却水冷却闪发得到的蒸汽，蒸汽凝结即为产品水。海水吸收蒸汽的热量后进入喷收稿日期：2009-04-16修回日期：2009—07—12作者简介：陈金增(1966一)：男，硕士，副教授。研究方向：舰船海水淡化及节能研究。E-mail：jinzengchen@163．com射器中作为冷却水冷却蒸汽，温度得到进一步提高，然后进入外部加热器吸热成为过热水。由于外部加热器中的海水压力较高

4、，过热水不会蒸发，从外部加热器fl；来的过热水喷人低压闪蒸室，部分闪发，获得蒸汽，蒸汽向上流人冷凝器被海水冷凝得到淡水，依靠两级喷射器保证i级闪发室压力逐级降低，实现逐级闪发。浓海水依靠i级闪蒸器的压差存系统中流动，最后未蒸发的浓海水被浓海水泵抽排到舷外，冷凝获得的淡水依靠压差由一级流至三级，最后被淡水泵抽送到淡水柜。2三级闪发装置热力分析为分析计算方便，假设：①装置无热量损失；②海水浓度变化较小，忽略海水比热的变化；③水蒸汽在喷射器中膨胀按等熵过程处理。装置第i级产水量q砌为：蛳i一半‰(￡i--ti+1)(1)装置总产水量q捌为：3g蒯

5、一∑‰(2)i—l第i级蒸发器能量守恒方程为：卜1i(‰一∑‰)otj—q—i+(‰一∑帅)f∥it—1’—_、i—li=l(3)第i级冷凝器能量守恒方程为：‰o(￡斗1一ti)一q础i(4)外部加热器吸收的热量为：Q=幻。一‰o(tj—tz)(5)空气喷射器能量守恒方程为：‰o(to—tco)一(q懈一g，，ly)A3(6)】5】第1期船海工程第39卷喷射器引射系数‘3]m为：m一0．25+1．6X(肚2／世1)+15．8X(肚2／△^1)2。(7)m一盟q懈式中：‰、o、A、￡——质量流量、水的质最定压热容、汽化潜热及温度；△^z——被

6、引射流体在喷射器进出口状态的比焓差；Ah-——工作流体在喷射器进出口状态的比焓差；下标b、C、d、g、j、s——浓海水、冷却海水(上水)、产品水、喷射器工作蒸汽、闪蒸器进水、加热蒸汽。对于船用三级闪发淡化装置，加热蒸汽压力0．25Mt’a，环境海水温度30℃，i级闪蒸器中的真空度分别为916、925、938hPa汞柱，喷射器工作蒸汽压力1．2MPa。计算结果与运行参数比较见表1。表1计算结果与运行参数比较3结果分析三级闪发装置效率不高，分析其原因，主要在于两方面：一是装置级数少，未能充分利用加热蒸汽的热量；二是海水浓缩比较小，浓海水吸收的热

7、量全部损失。为提高装置的效率，可以考虑加装海水预热装置，或对浓海水进行部分循环利用。采用海水预热装置，回收浓海水热量，若使水温度提高5℃，浓海水排放温度约为38℃，蒸汽耗量将降低至1500kg／h，效率可提高22％。具有显著的节能效果。采用浓海水循环利用，将浓海水的一半即27．3t／h作为上水，结合29．2t／h舷外海水，则可提高上水温度至36℃，而此时上水含盐量略有上升，至35．6rag／kg(标准海水为35．0nag／kg)，对产水水质不会有大的影响，蒸汽耗量可屁著降低。参考文献I-1]CHENJINZENG。LIGuANGHUAMar

8、inereverseosmosisdesalinationplant-acasestudy[J]．Desalina—tion，2005，174：299-303．E2]陈金增，黄素