TVC在低温多效海水淡化装置的应用分析

海水淡化低温蒸憎工艺调试浅谈张印志瞿雯蒋卓初夏惠忠（上海电力建设启动调整试验所有限公司，上海市，200031）【摘要】随着淡水的日趋紧张，寻找新的水源势在必行,对于生活在海边的国家、地区，如何利用好海水淡化技术，越显重要。

本文主要介绍低温多效蒸馆海水淡化技术原理及以国产15000t/d低温多效蒸馆海水淡化系统为例，介绍其调试过程。

【关键词】低温多效蒸傳、海水淡化、国产、调试0引言海水淡化是将海水中的盐分和水分进行分离，生产生活或工业用水的过程。

其主要方法有蒸馆法、膜法等。

本文主要介绍蒸馆法中的低温多效系统调试。

低温蒸憎海水淡化系统每效蒸发器内是由换热管组成，换热管内是蒸汽，管外是与之换热的物料水。

第1效蒸发器内的蒸汽为外部来蒸汽加上末效抽汽，水蒸发形成新的蒸汽进入第2效蒸发器进行换热，此过程逐级进行，直至最后，所有蒸汽在凝汽器内凝结。

除第1效蒸汽冷凝下来的纯水通过凝结水系统进入纯水系统外，后面几效冷凝水从2效逐级自流至末效，通过成品水泵输送至纯水系统。

每效蒸馅后留下的浓盐水，从1效逐级自流至末效浓盐水侧，通过盐水排放泵外排。

1.国产15000t/d低温蒸憎海水淡化系统调试1.1设备系统概况本期海水淡化工程设置2套单机制水容量15000t/d的热法低温多效蒸憾海水淡化装置，系统总出力为30000t/d。

1.1.1主设备系统参数与第1效内海水进行换热，蒸汽冷凝成凝结水，而海表1主设备技术参数项目单位技术数据工艺方式TVC-MED 额定设计产水量m3/d15,000设计最大产水量m3/d16,500设计造水比（GOR）kg/kg>10设备设计出力调节范围%50-110蒸发器效数7效，全再循环效7效进水条件（TSS）mg/L200（建议V50）额定加热蒸汽压力MPa.a0.55额定加热蒸汽温度°C250额定设计蒸汽耗量t/h 55.7项目单位技术数据最大设计蒸汽耗量t/h65.8（110%额定产水量）产品水质量（TDS）mg/L<5产品水温度°C<40额定成品水产量t/h582.7最大成品水产量t/h647（110%额定负荷工况）额定凝结水量t/h98最大凝结水量t/h106.4凝结水温度°C<40凝结水质量（TDS）mg/L<2.5进料方式一级平流高低压两级进料，物料水一级蒸汽回热+凝结水回热加热额定设计海水进水温度°C25最高设计海水进水温度°C31（该工况不保证110%负荷出力）最低设计海水进水温度°C12额定工况海水设计用量t/h2060最大海水用量t/h3334海水含盐量g/kg32排放盐水设计浓缩比 1.47设计排放盐水盐度g/kg47.04排放盐水设计最高盐度g/kg49.3产品水温度/压力°C/MPa<40/0.2凝结水的温度/压力°C/MPa<40/0.4盐水设计排放温度°C<46真空系统方式二级射汽抽气器，二级蒸汽冷凝器制水电耗kWh/m3<1.01.1.2性能保证值>10<5表2设备主要性能保证值_______________________________________________________________________________________________________________造水比(GOR)___________________产品水质量 (TDS)1.2调试目的1.2.1通过调试考核设备和系统的性能是否安全可靠。

低温多效蒸馏海水淡化成本分析目前，我国是联合国公认的世界13个最贫水国家之一。

世界性的淡水危机，为海水淡化技术发展提供了广阔的市场，海水淡化技术的应用成为解决淡水资源危机的有效方法。

低温多效蒸馏(LT-MED)是海水淡化技术目前的主流技术之一，其原料海水的最高蒸发温度一般低于70℃，其特征是将一系列的水平管降膜蒸发器或垂直管降膜蒸发器串联起来并被分成若干效组，用一定量的蒸汽输入，通过多次的蒸发和冷凝，从而得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水的海水淡化技术。

淡化后的水含盐量小于 5 mg/L。

因其具有产品水水质好、预处理简单、腐蚀和结垢风险小、单机制水能力大以及技术经济性好等特点，得到了越来越多的应用，市场占有率逐步提高；但LT-MED技术的推广受成本限制极大,因此，降低制水成本是LT-MED技术研究的热点，也是进一步推广应用LT-MED技术的必要条件。

1工程概况某发电厂一期安装2-600 MW国产亚临界燃煤发电机组，二期安装2-660 MW国产超临界燃煤发电机组，循环水系统采用海水直流供水系统。

电厂利用4台机组抽汽，采用海水淡化工艺制取淡水，实施水电联产。

日产25000 m3淡水的海水淡化装置所需蒸汽由电厂一、二期工程汽轮机中压缸末级抽汽提供，原料海水由循环水供水管取水。

采用配置蒸汽热压缩器(TVC)的横管降膜低温多效蒸馏(LT-TVC-MED)海水淡化工艺,装置可以在40%～100%工况下运行。

主设备由串列式水平布置的10效蒸发器组成，在第7效的末端抽汽。

蒸发器采用多支座卧式直列布置在钢架上。

装置主要参数见表1。

2低温多效蒸馏技术成本分析低温多效蒸馏海水淡化的成本是一个比较复杂的问题，受多种因素的影响，如项目地理位置、气候条件、海水水质、海水随季节的温度分布及可利用的能源等诸多因素均影响着海水淡化的制水成本。

本文针对特定项目的具体方案进行成本分析。

海水淡化工程单位水量成本费用可分解为固定成本和可变成本。

低温多效蒸馏海水淡化工艺的应用研究摘要：海水淡化工艺应用过程中，低温多效蒸馏技术的应用，为海水淡化开辟了新途径，需要对相关技术应用形式进行深入研究。

本文主要分析低温多效蒸馏海水淡化工艺主要特点，结合目前技术应用水平，重点探究多效蒸馏法在海水淡化处理中的应用，并且对实际应用中产生的问题和调整措施进行说明。

关键词：低温多效蒸馏；海水淡化；工艺技术低温多效蒸馏技术属于清洁生产的技术形式，对提升海水淡化处理效率作用明显，需要研究相关工艺的主要特点，为企业的余热回收提供技术保障，同时，实践应用环节，低温多效蒸馏技术提升了行业技术水平，有利于实现海水淡化处理中的污染零排放，践行节能减排的新时代发展理念，提升应用价值。

1低温多效蒸馏海水淡化工艺特点通过对低温多效蒸馏海水淡化技术的合理应用，企业可实现对燃气、蒸汽、供电和净水的有机融合，通过对TVC、MED和TV3工况的高效合理应用，可促使能源的科学应用，使得能源使用更加科学规范。

实践应用中，将低温多效蒸馏技术与发电装置的有机融合，可为相关技术应用提供动力保障，促使海水淡化处理成本的有效降低，实现技术应用的实践价值。

此外，在海水淡化处理中，对低温多效整理技术的应用，可实现对相关能源的优化组合，提升了海水淡化处理能力。

实践应用环节，热工装置中，浓盐水的排放处理温度在30℃以上，可将相关温度进行合理应用，促使其应用在海水淡化的预热工作中，提升能源利用效率[1]。

2低温多效蒸馏海水淡化工艺应用分析2.1主体蒸发工艺以某地区的低温多效蒸馏技术应用为例，项目中，使用的主体蒸发器装置属于六面体结构，产水规模日均5万吨，单套装置产水规模每天达到1.25万吨，产品水导电率小于10us/cm。

主体蒸发器结构包括7个相同的效和一个末效冷凝器。

实际处理过程中，对海水淡化的工况条件选择为双TVC模式，在国内海水淡化工作中属于先进的技术形式，显著提升了工作效率。

此外，通过相关技术应用，实现了蒸发装置系统内部的水、汽、电物质循环利用，有效降低了海水淡化处理中的能源损耗。

科技成果——余能低温多效海水淡化技术成果简介近年来由于多效蒸馏（MED）海水淡化汽源适应性强、不宜结垢及腐蚀等优点得到迅速发展和应用，但行业内低温多效海水淡化装置绝大部分为“TVC”模式（利用热压缩器）运行，该模式多使用压力0.4-0.9MPa的高品质蒸汽作为淡化汽源；少部分在E模式（不利用热压缩器）下运行的装置也是使用减温减压器将正压蒸汽减温减压成负压蒸汽后使用。

目前凝汽式汽轮机的末端排汽，均为通过间接式换热，将末端排汽凝结成水回至锅炉，而排汽中大量的潜热被冷却水或冷却空气带走，进而释放至大气中，经测算散失的热量占整个发电机组投入热量的60%左右。

本技术得到国家科技支撑计划的项目（2006BAB04B01）资助，其核心是遵循能量梯级利用的原则，将企业内各主工艺产生的富余蒸汽以及各主工艺产生的煤气等可燃副产品通过锅炉燃烧产生的蒸汽首先用于汽轮发电机组发电，做完功的负压排蒸汽（乏汽）再直接进入低温多效海水淡化装置制取除盐水，做到发电与海水淡化的紧密结合，实现真正意义的“水电联产”。

该技术目前已获得国家发明专利（专利号：ZL200810103167.5），经过对关键技术和关键装备的不断攻关，目前已形成相关设计、加工、制造及运行方面的知识产权及专有技术，并具备了工程化推广应用的条件。

基于该技术建设的实际工程通过了行业专家的科技评估验收，并获得“首钢总公司科学技术一等奖”、“中国钢铁工业协会、中国金属学会科学技术二等奖”、“北京市科学技术二等奖”，该技术对于利用余能降低低温多效海水淡化的制水成本具有重要意义。

典型余能低温多效海水淡化技术工艺流程图典型案例项目名称：首钢京唐2×12500m3/d低温多效海水淡化配套2×25MW汽轮发电机工程项目概况：通过一系列关键技术及关键装备的攻关，在位于河北省唐山市曹妃甸工业区的首钢京唐公司钢铁厂成功建成了2×12500m3/d低温多效海水淡化配套2×25MW汽轮发电机“水电联产”项目，该项目自2011年10月成功投产以来，运行稳定、可靠、高效，各项技术指标均达到或优于设计标准。

低温多效蒸馏海水淡化工艺的应用分析摘要：为了提高海水淡化工艺的应用水平，让海水资源能够得到充分利用。

本文结合实际，在分析低温多效蒸馏海水淡化工艺特点的基础上，对海水淡化工艺的运行模式以及该技术的应用工艺过程进行深入研究，希望论述之后可以给相关领域的工作人员一些借鉴。

关键词：海水淡化；低温；多效蒸馏；工艺应用0引言就目前随着我国科学技术的不断发展，越来越多的新技术逐渐应用到海水淡化项目工程当中，低温多效蒸馏海水淡化工艺是常用的有效技术，该技术具备效率高、质量好、技术成熟等特点得到了广泛的应用，因此对该技术的应用方式进行研究，探寻出更为科学有效的工艺策略是本文的研究重点。

1工艺特点(1)综合分析钢铁厂的运行实际情况，保证在具体的运行工况中合理有效的运行，从而可以保证资源有效的利用，促进综合效果的提升。

(2)将低温多效蒸馏(MED)装置联合发电凝汽器的系统，形成完善的体系，通过抽汽给海水净化提供充足的蒸汽物质，能够有效的减轻海水淡化的成本，实现综合效益的提升。

(3)热法装置将其中的浓盐水的排放情况下控制在温度38℃左右，同时在冬季应用热法浓盐水对进口海水预热性处理，这种方式实现海水净化能源的处理，提高能源组合效果，满足当前的海水淡化的要求。

(4)主体蒸发器为多效蒸发，上一级蒸发产生的蒸汽作为下一级蒸发器的动力源，是最节能的方法之一，通过热交换的方式实现能源的再利用，促进综合效益与质量水平的提升。

(5)选择科学合理的预处理方式，提高空间利用，设备维护操作方便快捷。

(6)钢铁厂内部所使用的循环以及能量的方式，可以充分的保护各项资源，提高资源的利用率。

通过海水淡化浓盐水处理的方式，可以通过海水脱硫处理以及固体盐的制作方式，保证各项资源的循环利用，避免产生严重的污染问题，构建友好型社会，为可持续发展助力。

2低温多效蒸馏海水淡化工艺介绍2.1MED蒸发器原理海水经过喷嘴向管束喷淋，在换热管上形成降膜，并被管内蒸汽加热产生二次蒸汽，同时管内蒸汽被冷凝成淡水，盐水在管外所产生的二次蒸汽进入下一效级的换热管束，作为热源加热下一级海水，并被冷凝成为淡水，依此类推蒸发和冷凝重复进行。

TVC在低温多效海水淡化装置的应用分析一、热力压缩机(TVC)概述热力压缩机(Thermal Vapor Comp ression,简称TVC)是喷射器的一种。

喷射器按照其工作流体的不同,可分为气体喷射器、气液喷射器、液气喷射器、液体喷射器(又称喷射泵)等,可实现流体混合、换热、增压等功能,是一种应用非常广泛的流体机械。

TVC 是一种蒸汽喷射器,它是以高压蒸汽为动力,将低压蒸气压缩至较高的压力,实现低压蒸汽增压再利用(在海水淡化中,主要是为了减少冷端损失)的设备。

图1为气体喷射器的轴向剖面示意图,图2为喷射器的工作原理及主要参数变化示意图。

在TVC的喷嘴中,蒸汽在绝热膨胀中压力快速降低,在喷嘴喉口处速度达到音速,蒸汽在喉口处一般处于湿蒸汽状态,部分蒸汽凝结为水滴;随着蒸汽的进一步膨胀,蒸汽湿度继续增加。

在吸入室内,工作蒸汽压力即喷嘴出口压力应低于二次蒸汽压力,将二次蒸汽吸入TVC内,蒸汽压力会出现较大的波动,蒸汽中重复着凝结、蒸发过程。

蒸汽进入混合室时, TVC中心的蒸汽处于超音速状态,而外部以二次流体为主的部分处于较低的流速,两者在混合室内在粘性作用下产生动量与能量交换,二次蒸汽被压缩,一次蒸汽流速降低,蒸汽中的凝结水滴逐渐汽化。

一般情况下,混合室内的压力会略有升高,若TVC排出压力很低,也可能出现压力的降低。

TVC的尾部扩管为扩压室,蒸汽在扩压室内速度降低,压力回升至高于二次汽的压力,完成蒸汽压缩功能。

二、由MED到MED - TVC的发展过程LT-MED海水淡化装置,起初其优势是,为了防止海水接触的换热面结垢,利用低温低压(70℃左右,负压)的蒸汽作为其热源,如图3 所示,加热蒸汽直接进入第一效的进汽侧,以加热管外测的物料水,在负压条件下,海水汽化产生二次蒸汽进入下一效作为热源,同时自身被冷凝。

最后一效产生的二次蒸汽进入凝汽器内完全冷却下来。

在这种模式下,造水比小于总效数。

如果只通过增加效数获得较大的造水比,这样也使得装置的体积庞大,投资增加,制水成本提高。