收稿日期：2011－03－16
作者简介：巩昌强（1980－），男，助理工程师，工学学士，现在东方汽轮机有限公司电站辅机事业部从事工艺编制及技术服务工作。
4500t /d 低温多效蒸馏海水淡化装置
制造工艺技术研究
巩昌强
东方汽轮机有限公司，四川德阳618000
摘
要：简要介绍了低温多效蒸馏海水淡化装置的原理及组成结构，并对国产低温多效蒸馏海水淡化装置的材料和制造工
艺特点进行了分析。
关键词：国产；低温；多效蒸馏；海水淡化；制造工艺中图分类号：P747
文献标识码：A
文章编号：1001－9006（2011）03－0076－05
Research of 4500t /d Low Temperature Multiple-effect Disstillation Seanater Desalination Device Manufacturing Technology
GONG Chang-qiang
(Dongfang Steam Turbine Co．，Ltd．，618000，Deyang，Sichuan，China)
Abstract:This paper introduces the operation mechanism and component configuration of low temperature MED equipment，and discusses the material，manufacturing engineering features of domestic sea water desalination device．
Key words:domestic;low temperature;multiple effect distillation;sea water desalination;manufacturing engineering
海水淡化是人类追求了几百年的梦想。早在400多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展，我国海水淡化经过40多年的科技攻关和工程示范，在已经开发的20多种海水淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法等主流海水淡化关键技术方面均取
得重大突破，完成了自主知识产权的3000m 3
/日低温多效海水淡化工程和5000m 3
/日反渗透海水淡化
工程，正在进行万m 3
/日级示范，都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。
在解决淡水资源紧张的诸多方法当中，海水淡化是一种切实可行且有效的办法。其中，低温多效蒸馏（Multi —effect distillation ，缩写为MED ）海水淡化技术占有主导地位。其生产能力为全世界海水
淡化总产量的56%。世界上规模在4000t /d 以上的海水淡化装置中，MED 装置占77.3%。目前，单机容量最大的MED 装置是意大利SIR /EU-TECo 公司生产的，出力为36000t /d ，安装在意大利本土。
MED 之所以能够占主导地位，其主要特点在于单机淡水产量大，不受海水浓度的影响，且最高盐水温度低于70?。因此，它能够充分利用低品位余热能，而且淡水纯度高（3 5mg /L ），这对于生产中具有余热且又需用高纯度淡水的某些工业是极其有利的（如火力发电厂）。
众所周知，热电联产是使能量得以充分利用的有效方式之一，因此，MED 系统利用电厂汽轮机的调节抽汽或低压乏汽作为热源。这种热电结合海水淡化（即双目造水）的方法巳被世界各国所普遍采用。全球海水淡化累积装机容量见图1。
图1全球海水淡化累积装机容量
本文结合2008年7月东方汽轮机有限公司成功制造的国内首台出口印尼的日产4500t 低温多效蒸馏海水淡化装置、结构做一简要的介绍。1
低温多效蒸馏海水淡化工作原理
该设备用于印度尼西亚INDRAMAYU 电厂新建3?330MW 中国生产亚临界燃煤湿冷机组配海水淡化系统，采用低温多效的方式。
该装置燃用来自Sumatera 和Kalimantan 的煤炭，驳船运输进厂，厂内设煤码头。循环冷却系统采用海水直接冷却，冷却水取自爪哇海的海水。厂内设置海水淡化站，以海水淡化后的淡水作为生活用水和锅炉补充水源。在国内海水淡化设备的制造上已经处于了领先地位。
低温多效海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温
度低于70?的淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，在低于大气压力下，把一定量的蒸汽输入，为了减少热能消耗以降低成本，让加热后的海水在多个串联的蒸发器中进行循环并多次重复蒸发和冷凝。
海水淡化设备蒸发器见图2。水的沸点和它所受到的压力有关，压力越低，水的沸点就越低。第1效蒸发海水所得的蒸汽可以用作第2效的热源，第2效的沸点温度和压力比第1效低，效与效之间的热量再生利用可以重复数次。这样，供给蒸发器的热量只需在第1效中将海水补给水加热并将产品水汽化。将蒸汽的热能通过多次蒸发，后面1效的蒸发温度均低于前面1效，从而得到多倍于蒸汽量蒸馏水的淡化过程，是多效蒸馏的基本原理
。
图2海水淡化设备蒸发器图
2低温多效蒸馏海水淡化装置组成及结构低温多效海水淡化设备采用蒸汽进口管、1个
蒸发器封头、1个冷凝器封头、7效蒸发器和1效冷凝器组成，主体设备内径4500mm ，长度约55810mm ，采用10mm 的316L 不锈钢板装焊而成，同时采用外部加强圈（304L 和Q235－B ），内部管板和其他零部件采用316L 不锈钢，换热管采用黄铜管和钛管。
每效蒸发器和冷凝器外形结构基本相似，主要由筒体、管板组件、喷淋系统、淡水箱、浦沫板组件（冷凝器除外）组成（见图3所示）
。
图3蒸发器和冷凝器外形结构图3低温多效蒸馏海水淡化装置制造及技术要求设备本体制造技术要求按JB /T4735《钢制焊接
常压容器》进行，材料按JB /T4735标准进行材料复验，以确保原材料的质量要求不低于GB4237。壳体的焊接必须由持有锅炉压力容器焊工考核合格的焊工担任，无损检测须由具备锅炉压力容器无损检测人员技术等级证书的人员担任。设备本体在制造前应按照JB4708要求进行相关的焊接工艺评定。焊接工艺的编制保证焊接后的残余应力不危害设备本体的安全运行。壳体焊缝按JB4730进行100%的超声波探伤Ⅱ级合格或100%PT 加煤油渗透试验，壳体内部各效进气端管板不允许拼焊，同支撑架焊缝应保证强度和密封性，其他焊缝应进行渗透检查，达到标准要求。换热管同管板之间采用塑料管圈连接，保证管板、管圈和换热管之间的密封性能，并进行抽样检测。设备本体碳钢材料去除表面氧化层，设备清洁度达JB4058中洁－3要求，设备整体进行钝化处理。
从首台海水淡化设备制造中发现，由于海水淡化设备制造技术的严格要求，材料的特殊性（材料主要是TP304和TP316L 不锈钢材，且钢材板厚不大于δ10）。在焊接装配过程中会产生严重的焊接收缩与变形。通过生产，总结出海水淡化设备制造有以下重点和难点。3.1
焊接工艺方法的选择
TP316L 、TP304属奥氏体不锈钢，与其它不锈钢相比，奥氏体不锈钢具有较高的热裂纹敏感性，在焊缝及近缝区都有产生热裂纹的可能。而产生热裂纹的基本原因奥氏体不锈钢的物理特性是热导率小、线膨胀系数大，因此在焊接局部加热和冷却条件下，焊接接头部位的高温停留时间较大，焊缝金属及近缝区在高温承受较高的拉伸应力与拉伸应变，这是产生热裂纹的基本条件之一，针对这一特点，工艺方法严格控制焊接线能力尽可能小，也就是控制焊接电流的大小。
由于材料的特殊性、板厚小的原因，在制造过程中焊接变形比铰大而且难以控制，尤其是在焊接淡水箱法兰时最为明显。针对以上问题采用了氩弧焊
+手工电弧焊相结合，将焊接变形降到了最低
。
图4
筒体滚圆定位工装
3.2
筒体的制造工艺技术研究
4500t /d 海水淡化设备的每效筒体外径是d 4520mm ，长度6800mm 。按筒体中径展开相当于一块长14170mm ，宽6800mm 的钢板。因此，在下料时，板宽不够，采用分段拼接且焊缝避开所有筒体开孔位置和鞍座安装位置，每段宽度预留5mm 焊接收缩量；按筒体中径展开长度均分两半且每半长度预留5mm 焊接收缩量。
筒体滚圆成型时，采用常规滚弯成型过程中会
因零件自身自重而产生严重的变形导致滚弯无法正常进行。
为解决这一问题工艺方案设计了定位工装半圆成型。如图4，在滚圆的过程中根据滚弯直径来调整定位板的距离来保证最终筒体内径d 4500mm 。3.3
浦沫板成型及加工工艺技术研究
浦沫板材料TP316L ，厚度0.15/0.3mm 、长度3296mm 。成型形状为“W ”型，数量为单台1064块（见图5、图6）
。
图5
浦沫板组件
图6
浦沫板
此类零件的加工可通过设计模具成型与折边成型+模具校形两种方案。
（1）单独采用模具压模成型时，浦沫板中间部分因受摩擦力和冲击力作用而撕裂，对模具设计提出更高的要求，且设计和制造周期长，经济效率高。
（2）采用了折边成型+模具校形（见图7）的工艺方案，也就是将浦沫板先进行折边基本成型，然后将其放在模具中边校形边进行孔加工。本工艺方法对模具设计要求简单，制造周期短，便于操作和控制，经济实用，可以成批量成型加工，
也可以单独成型加工。浦沫板成型加工工艺流程如下图8所示
。
图7浦沫板校形工装
通过比较选择了后一种方案，此法不仅产品质量易于保证，且相比于前一种方案不会因为工件与
模具间的摩擦力不一致产生“W ”形不对称带来的余量加工难度大的问题
。
图8浦沫板成型加工工艺流程
3.4管板管孔加工工艺技术研究
管板材料为TP316L ，板厚为10mm ，管孔数
量：1 7效每块4698个，单台管板数量为56块。冷凝器各效6块，每块管板管孔数量3393个，直径为d 23。管孔表面粗糙度为Ra6.3。TP316L 属于奥氏体不锈钢，而不锈钢的机械加工难度和效率是
众所周知的。面对如此数量的管孔加工采用传统的高速钢钻孔加铰削的工艺方法效率低且高速钢钻头磨损严重，寿命短。针对这一问题，工艺方案采用机夹硬质合金内冷钻头对叠板进行管孔一次性加工达到设计图纸要求。为此，对管孔的加工做了工艺试验，刀片选择了日本的京瓷、黛杰，美国的AMEC ，德国的三特维志，毅力公司的1L1X 钻头，为了充分发挥硬质合金的特点并根据现有机床数控两轴钻床刚性强，工艺试验选择了高参数进行试验，优化了切削参数，通过试验，切削参数为n =2200r /min ，s =0.8 0.15mm ，切削液压力为0.5Mpa 较为合理。各孔质量完全达到图纸设计要求，且效率比传统工艺方法提高效率 5倍。管孔表面粗糙度Ra3.2。3.5
装配工艺技术研究
针对壳体和管系的装配最初制定了3种工艺方法，具体如下：
（1）采用上、下半壳体扣装的工艺方案管系的装配采用在半壳体内进行装配与焊接，为防止半壳体的变形，下半壳体先放在鞍座内，半壳体与鞍座定位焊牢。管系中的大件如管板等可利用行车进行吊装，管系的找正用双头可调螺栓进行精细找正，找正后对整个管系进行工艺拉筋加固，然后进行换热管穿管，待管系进行装配、焊接完工后在半壳体中分面上装焊工艺垫板，目的是上、下
半壳体合口后纵缝的焊接飞溅不损伤换热管，垫板的厚度δ=4mm 、纵缝的焊接要求在保证焊接质量的前提下，垫板不能焊穿。
（2）采用拖装的工艺方案
将壳体和管系分别进行装焊后，在壳体尾部就位管系。找正后，借助于吊车和托装工装进行装配。
（3）采用立装的工艺方案
将筒体立放于平台上，各段筒节和内部管系从下到上逐层装配、焊接。
通过以上3种工艺方案的对比，最终采用了立装的工艺方案，其具体优点如下：
（1）避免了因筒体本身刚性差而在平放时由于自重发生严重变形，从而降低了装配难度；
（2）避免采用大量的装配工装，大大节约了制造成本；
（3）降低了装配前筒体的校圆难度。4
起吊、运输中问题
在零件状态下，壳体、管板、蒸发器、凝汽器都会因为外形尺寸大，板厚薄使起吊变形与运输变形不可避免。由于有了充分的考虑，采取了以下工艺措施：
（1）按出口标准制定包装、运输方案。（2）蒸发器、凝汽器下面做工艺爬梨底，起吊和运输固定利用爬梨底来保证。
（3）采用塑料布吸附在蒸发器、凝汽器壳体上产生气相保护。通过以上工艺方法的改进，于2008年7月成功地发运了国内首台4500t 海水淡
化设备
。
图94500t /d 低温多效蒸馏海水淡化装置完成效果图
5MED 系统在国内的前景
多级蒸馏海水淡化装置技术成熟、出水量大、
淡水品质高、淡水成本低、适用范围广、运行稳定再加上其利用电厂低品位热能，提高了能源利用率。伴随着国产MED 装置的开发成功，其必将成为近期沿海电厂首选的锅炉补给水设备。
由于沿海地区淡水需求量的日益增大和我国海洋资源综合利用呼声的升高，以多级蒸馏为龙头的大型蒸馏海水淡化装置（包括MS 、ME 、VC ）的开发生产必将成为我国的一项新兴产业。加之我国具有漫长的海岸和丰富廉价的海水资源，向大海要效益是今后一段时期我国的一个新的经济增长点。正像专家甄言的那样：海水淡化将成为我国21世纪的朝阳产业。
参考文献：
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对策［
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［3］矫勇．中国水问题对策及发展战略［C ］．第三届国际海水淡化
会议论文集，1970，1：檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸殠殠
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31－39集团要闻
东方电气集团与新疆生产建设兵团签订《战略合作备忘录》
2011年8月9日，集团公司党组书记、董事长王计率队访问新疆建设兵团并与兵团政委车俊等领导进行了友好会谈。为巩固双方业已建立的良好合作关系，拓展更深层次、更宽领域的合作，双方签订了《战略合作备忘录》。集团公司党组成员、副总经理朱元巢与兵团副司令刘新齐在《战略合作备忘录》上签字，王计、车俊等双方相关领导见证了签约仪式。
此次借国务院国资委、新疆自治区人民政府、新疆生产建设兵团联合组织召开的“中央企业产业援疆推介会”之良机签订该战略合作备忘录，标志着东方电气集团与新疆建设兵团拉开了深度合作的序幕。东方电气集团将以自身在发电设备产业“多电并举”的优势，结合兵团资源、地缘等集约优势，建立战略合作伙伴关系，通过资源共享、优势互补，加强合作，实现双赢。集团规划发展部部长邹玉兰、股份公司市场部副部长张猛一同出席了签字仪式。
来源：东方电气网