真空技術(shù)在海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

2015-10-03 王德喜 沈陽工業(yè)大學化工裝備學院

  海水淡化技術(shù)發(fā)展前景廣泛。海水淡化的理論、工藝方法、設(shè)備研究都是需要深入研究的課題。本文主要綜述真空技術(shù)在海水淡化領(lǐng)域里的應(yīng)用、現(xiàn)狀和發(fā)展方向,討論大規(guī)模從海水生產(chǎn)淡水的有關(guān)問題。

  研究海水淡化的意義與海水淡化方法的分類

  陸地上一切生物的生存和發(fā)展都離不開淡水,然而,當今淡水資源短缺,這是影響人類生存、社會發(fā)展的重要問題。遠洋航船、軍隊戰(zhàn)艦、

  海洋資源考察、孤島上人類和生物的生存都離不開淡水。從陸地上攜帶、運輸?shù)且患蝗菀椎氖虑,有時是不可能的,而海水資源豐富,取材方便,在用水當?shù)刂苯邮购K,既?jīng)濟又實用。特別是當今我國正在發(fā)展海軍航海、遠洋考察等事業(yè),需要大量的淡水。因此,海水淡化成為當今研究應(yīng)用的熱門方向,急需從科研走向大規(guī)模生產(chǎn)。

  隨著我國船舶業(yè)的發(fā)展,船舶對淡水的需求量越來越多,特別像航母這樣大型長期運行在海上的戰(zhàn)船,從陸地上攜帶大量淡水幾乎不可能,靠海島補充淡水也不現(xiàn)實。因此,海水淡化處理技術(shù)的應(yīng)用是很必要的。

  目前,從海水或苦咸水獲得淡水的主要方法有:電滲析法、蒸發(fā)法、多效蒸餾法、真空蒸餾法、反滲透法、膜蒸餾等。膜蒸餾是一種新型的膜分離技術(shù),在跨膜壓差推動下,溶液中的易揮發(fā)組分在膜表面氣化并傳遞通過疏水多孔膜。根據(jù)冷凝側(cè)蒸汽冷凝方式或排除方式的不同,膜蒸餾過程可以分為直接接觸式(DC-MD)、氣隙式(AGMG)、氣體吹掃式(SGMD)和真空式(VMD)4種操作方式。真空膜蒸餾(VMD)技術(shù)以其獨特的優(yōu)點,有望廣泛應(yīng)用于海水淡化、苦咸水淡化、水溶液處理、溶液濃縮以及環(huán)境保護等領(lǐng)域。海水淡化研究的方向主要有理論、工藝方法和設(shè)備等。需要解決的關(guān)鍵問題是提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本;提高淡水產(chǎn)量、簡化生產(chǎn)設(shè)備;提高淡水質(zhì)量、簡化生產(chǎn)工藝。

  真空蒸餾處理海水技術(shù)(VDT)的研究現(xiàn)狀

  真空蒸餾海水淡化技術(shù)原理與工藝流程

  真空蒸餾海水淡化原理

  真空蒸餾式海水淡化裝置一般采用真空蒸餾的原理,即通過能抽水蒸氣的真空泵,來維持裝置中90%~94%的真空度,此時對應(yīng)的海水蒸發(fā)的沸點僅46℃~36℃,以利用低溫廢熱來進行海水蒸餾淡化。例如,海水淡化的熱源可以用船舶主機缸套的冷卻水,屬于廢熱回收利用。一般主機功率為6000kW 左右的柴油機推動的船舶,每天就可以生產(chǎn)淡水15~18m3。效率很高。船舶廢熱如:廢熱鍋爐產(chǎn)生的多余的蒸汽,副機缸套水等都有大量的廢熱,所以船舶廢熱具有很廣闊的開發(fā)前景。真空蒸餾處理淡化海水不需要附加其它熱源,因此VDT 技術(shù)是船舶淡化海水的重要手段,具有節(jié)能、效率高等優(yōu)點。

  真空蒸餾淡化海水技術(shù)的工藝流程

  真空蒸餾處理淡化海水的基本流程如圖1所示。

真空蒸餾淡化海水的流程圖

圖1 真空蒸餾淡化海水的流程圖

  海水經(jīng)過預(yù)熱器,在其中吸收淡水和噴射真空泵工作蒸汽所放出的熱量,溫度升高,供入海水淡化裝置的冷凝器中冷凝海水蒸發(fā)所得到的蒸汽(二次蒸汽),溫度得到進一步升高,一部分供入海水淡化裝置的蒸發(fā)器中作為供水,另外一部分排出船艙外;供入蒸發(fā)器中的海水在蒸發(fā)器中受工作蒸汽(一次蒸汽)的加熱,溫度升高,達到飽和溫度,開始蒸發(fā),所得到蒸汽在裝置中上升,經(jīng)過分離器分離所帶出的淡水,經(jīng)過預(yù)熱器將熱量傳給海水后,進入淡水箱中被儲存;海水淡化裝置內(nèi)未蒸發(fā)的海水濃度升高成為濃海水,排出船艙外。