喷雾干燥and flash chambe

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　　净 水 技 术 Vol． 33 ，No． 1，20 14 WATEＲ PUＲIFICATION TECHNOLOGY February 25th ，20 14 净水技术20 14 ，33 (1):39 4 1，45 Water Purification Technology 盐水再循环多级闪蒸装置放热段的讨论 ， ， ， 楚万秀 朱忠信 益 斌 孙炉钢 ( ， 200090) 中国船舶重工集团第七一一研究所 。 、 、 ， 摘 要 放热段设计工作是整个盐水再循环多级闪蒸装置的重要环节 该文讨论了末级闪蒸室盐水温度 浓度 补充水量 补充水管路以及放热段闪蒸室级数等对盐水再循环多级闪蒸装置的影响。 关键词 多级闪蒸 放热段 温度 盐水再循环 中图分类号:TU991 文献标识码:B 文章编号:1009-0177 (2014)01-0039-04 Discussion of Exothermic Section of Multi-Stage Flash Evaporation Device for Brine Ｒecirculation Chu Wanxiu ，Zhu Zhongxin ，Yi Bin ，Sun Lugang (Shanghai Marine Diesel Engine Ｒesearch Institute ，Shanghai 200090 ，China) Abstract The exothermic section design is an important part of multi-stage flash evaporation device for brine recirculation． The effects of brine temperature ，concentration ，supplemental water in final stage flash chamber ，supplemental water pipelines ，and flash chamber series on multi-stage flash evaporation device were discussed． Keywords multi-stage flash evaporation exothermic section temperature brine recirculation ， 盐水再循环多级闪蒸装置的放热段在整个系统 况下 船用多级闪蒸装置的冷却海水温度是由船舶 。 。 装置设计工作中占有重要位置 放热段设计工作涉 总体设计单位给定的 、 ( ) ， 及末级闪蒸室盐水温度 浓度以及补充水量和补充水 在同样的加热温度 顶温 条件下 末级闪 管路的设置， 。 蒸室盐水温度越低， 。 ， 同时还需考虑到放热段闪蒸室级数 利用加热热量就越充分 但是 ， 为保证末级闪蒸室冷凝器的冷凝能力 必须保持末 1 末级闪蒸室盐水温度 级闪蒸室盐水温度与放热段冷凝器冷却海水出口温 ， ， 度的温差( )t = t － T 。 在设计计算时 选择末级闪蒸室盐水温度 也就 又称端差 δ N 2 端差值影响到冷 ，“ 。 是确定末级闪蒸室内上部冷凝器工作压力 盐水 凝器冷凝面积和冷却海水量等 ” “ ” : 温度 和 工作压力 是同一壳体内的对应饱和关 例 客户给定的船舶多级闪蒸装置的冷却海水 。 ， 32 ℃ ， “ ”， 系 通过加热器和真空装置的选型 以及调节级间 温度为 为有一定的 端差 初步确定末级闪 ， 。 40 45 ℃ 。 压差 可调整末级闪蒸室温度 盐水在末级闪蒸室 蒸室盐水温度以 和 两档进行设计计算 流 ， ， 1 ， 1 。 的后部 被盐水循环泵抽出 通过热回收段的凝结器 程如图 所示 计算结果如表 所示 ［1］ ， 。 管束回收热量 减少淡化装置对外部热量的需求 ( ) 末级闪蒸室盐水温度 冷凝器工作压力 的确 。 定受到冷却海水温度和真空技术的限制 对陆用多 级闪蒸装置要充分注意地域位置和气候环境对冷却 。 海水的影响 船用多级闪蒸装置须考虑到冷却海水 。 温度随航域的自然环境和季节变化的因素 一般情 ［ ］20 13-09-04 收稿日期 ［ ］ (1978— )，， ， 作者简介 楚万秀 女 研究生 研究方向陆用电站设 计与规划。电线;E-mail :cheops@ 163 ． com 。 — 39 — ， ， ， ． 楚万秀 朱忠信 益 斌 等 盐水再循环多级闪蒸装置放热段的讨论 Vol． 33 ，No． 1，20 14 45 ℃ 40 ℃ ( 时的传热温差比盐水温度为 时大 端差稍 )， 45 ℃ 大 这样末级闪蒸室盐水温度为 的冷凝器的冷 。 45 ℃ 凝面积也小 还有盐水温度为 的二次蒸汽比容 3 15． 27 m / kg ， 40 ℃ 为 盐水温度为 的二次蒸汽比容为 19 ． 54 m3 / kg ， 28 % 。 ( 两者相差 同样热负荷 单位面 3 2 积产生二次蒸汽量m / m ·h)下盐水温度为45 ℃ 的 。 ， 末级闪蒸室尺寸相应减小 综上所述 确定末级闪 蒸室盐水温度须综合考虑方能得出一个经济温度。 2 末级闪蒸室盐水浓度和补充水量 1 ( ) 盐水再循环流程多级闪蒸装置为了运行平衡， 图 多级闪蒸流程图 单级发热段 Fig． 1 Flow Diagram of MSF (Single Exothermic Section) ， 需要在系统中补充水量 这是促进整个系统盐水循 环正常运行的必要环节。 1 40 45 ℃ 表 末级闪蒸室在 和 时多级闪蒸计算结果 1 (b) ， 图 放热段只有一级闪蒸室 其冷却海水出 Tab． 1 Ｒesults of MSF in Last Flash Chamber at 40 and 45 ℃ 口温度(40 ℃ )与末级闪蒸室盐水温度(45 ℃ )不 名 称 符号 单位 数 据 ， 。 2 等 补充水只能另外设置 图 流程因放热段设置 末级闪蒸室盐水温度 tN / ℃ 40 45 ， T 二级闪蒸室 冷却海水出口温度 与末级闪蒸室盐 2 冷却海水进口温度 T1 / ℃ 32 32 t 45 ℃ ， t 水温度 都是 并与蒸馏水温度 和排水温 N D 冷却海水出口温度 T2 / ℃ 36 40 t ， T = t = t = t = t = t ， 度 相等 即 这样放热 冷却海水量 Gs / (t ·h) 大 小 A 2 N D A F u 末级闪蒸室尺寸 / m3 大 小 ， 段冷却海水排出管路引出一支管 把部分冷却海水 末级闪蒸室冷凝器冷凝面积 / m2 大 小 ， 补充到循环盐水泵进口处 从温度角度来讲不影响 闪蒸装置正常运行。 1 ， 由表 可知末级闪蒸室盐水温度不同 影响相关 参数的差异， 40 ℃ ， 末级闪蒸室盐水温度 冷却海水进 36 － 32 = 4 ℃ ， t = 40 － 36 = 4 ℃ ; 出口温差 其端差δ 末级闪蒸室盐水温度45 ℃ ，冷却海水进出口温差 40 － 32 = 8 ℃ ， t = 45 － 40 = 5 ℃ ; 其端差δ 两档温度 对其他参数的影响可以从冷却水量公式中进一步 说明。 GD (i2 － iD ) G = (1) s T － T 2 1 2 ( ) 图 多级闪蒸流程图 双级放热段 其中G ———冷却海水量，m3 / h Fig． 2 Flow Diagram of MSF (Double Exothermic Sections) s G ———凝结水量，m3 / h D 2 T ———冷却海水进口温度，℃ 由图 可知整个系统排出水有冷凝水泵排出蒸 1 G G ， 馏水量 和循环盐水泵排出部分盐水 这样补 T ———冷却海水出口温度，℃ D A 2 G G = G + G ， 充水量 满足这两股水量 就得到整 i ———凝结水焓，kJ / kg F F D A D 。 G ， 个系统的流量平衡 蒸馏水 是客户给定的 补 i ———进入冷凝器蒸汽焓，kJ / kg D 2 G G 。 充水量 与盐水排放量 呈变化关系 含盐量 ， ， ， F A 上式中 分子值基本是客户给定的 变化不大 S G S 的排放盐水量 与含盐量 的排放补充盐水 (40 45 ℃ ) A A F 而分母数值由于末级闪蒸室盐水温度 和 G ( ) 量 海水 的两者不同流量配比确定末级闪蒸室 ， T 。 1 F 的不同 可引起 值的变化 表 中冷却海水进出 2 S ， f ， 的盐水浓度 N 引出浓缩倍率 也就是末级闪蒸室 ， ， 口温差相差约一倍 按冷却水量公式计算 盐水温度 S S : 盐水浓度 与补充水 浓度之比即 为45 ℃ 时所需冷却水量的盐水温度为40 ℃ 时一 N F 。 半 从冷凝器设计角度讲末级闪蒸室盐水温度为 f = SN / SF (2) — 40 — 净 水 技 术 Vol． 33 ，No． 1，20 14 WATEＲ PUＲIFICATION TECHNOLOGY February 25th ，20 14 2 。 2 。 3 表 为放热段多级闪蒸的计算结果 表 得到 不同设置可影响到循环盐水浓度和运行状态 图 。 。 的数字表明补充水是随浓缩倍率增大而减小 浓缩 为陆上常用的盐水再循环多级闪蒸装置流程图 其 ， ， 倍率高则末级闪蒸室盐水浓度也随之增加 这样引 特点是单独放置浓盐水排放泵 所排出浓盐水全是 。 。 ( 出结垢加剧的问题 末级闪蒸室内浓盐水 含盐量较少的补充水 源海 ) ， 水 又全部加入循环盐水系统中 使通过供热段盐 2 表 放热段多级闪蒸计算结果 水加热器的循环盐水含盐量低于末级闪蒸室内盐水 Tab． 2 Ｒesults of Exothermic Section of MSF ， S S ，S = S 。 浓度 即 ≤ U N N A 名 称 符号 单 位 数 据 浓缩倍率 f 2 1． 5 1． 3 1． 2 补充水量 GF / (t ·h － 1 ) 9 13 ． 5 19 ． 5 27 排放水量 GA / (t ·h － 1 )4 ． 5 9 15 22 ． 5 补充水盐水浓度 SF / % 3 ． 5 末级闪蒸室盐水浓度 SN / % 7 5 ． 25 4 ． 55 4 ． 2 陆用多级闪蒸装置设计人员尽可能提高浓缩倍 ， 率而减少补充水量 可缩小防垢和除气等设备的重 ， ， 量和尺寸 也减少了加药量 以降低初次投资和运行 的成本。 2 ， 目前技术水平一般采用浓缩倍率 即补 3 图 陆上多级闪蒸流程图 2 ， 充水量 倍于排放水量 同时末级闪蒸室盐水浓度 Fig． 3 Flow Diagram of MSF for Land Use 2 。 是补充水浓度的 倍 但是末级闪蒸室盐水浓度直 。 接关系到进入供热段盐水加热器中盐水浓度 该加 ( )， 热器在整个系统中工作温度 顶温 是易发生 。 2 结垢的场所 陆用多级闪蒸装置设计浓缩倍率 是 、 ， 因为有足够大的地方可安置除垢 除气等辅助设备 可减少盐水浓度大造成结垢加剧的弊病。 设计船用多级闪蒸装置的原则是选择补充水量 。 ， 较大的低浓缩倍率 这样随着盐水浓度降低 可形 ， 、 ， 成结垢的溶质少了 可省去除垢 除气等辅助设备 以适合船舶狭小空间的条件。 末级闪蒸室盐水浓度变化也会引起盐水沸点的 4 图 陆上多级闪蒸流程图 。 。 Fig． 4 Flow Diagram of MSF for Land Use 变化 盐水沸点随着盐水浓度增加而升高 如与 3． 5 % ，4 ． 55 % ， 的源海水比 的盐水 沸点升高约 0 ． 5 ℃ ， 1 % 。 4 。 3 热损失约 但是不同造水比的闪蒸装 图 为陆用闪蒸装置的一种 与图 给出流程 。 7 % ， ， 置其沸点升高造成热损失不同 如 的盐水 盐 图同样是单独盐水排放泵 不同是补充水直接通到 ［2］ 0 ． 8 ℃ ， 10 ， ， 水沸点升高约 造水比为 的闪蒸装置 末级闪蒸室内 盐水排放泵所排出盐水是末级闪蒸室 7 % ， 6 ， ， (S )= 其热损失约 造水比为 的闪蒸装置 其热损失 浓盐水和补充水的混合盐水 循环盐水浓度 U 4 % 。 ， 、 (S )， 。 约 对船用闪蒸装置来说 因能量小 造水比 排放盐水浓度 A 这样就浪费了部分补充水 2 ， 、 ， ， 图 流程适用于小能量的船用闪蒸装置 优点 小 循环盐水量低 一般初步设计时 不考虑沸点升 ， 高造成的热损失。 是省去单独排放泵 循环盐水泵流量包含子系统循 ; ， 环盐水量和排放盐水量等两部分水量 缺点是部分 总体来说 调节补充水量可平衡整个闪蒸装置 补充水和末级闪蒸室浓盐水混合一起排放， ， 。 循环盐 的盐水流量 控制盐水浓度 水浓度(SU )= 排放盐水浓度(SA )。因补充水直接 3 末级闪蒸室的补充水管路和浓盐水 ， (S )＜ 进入循环盐水泵进口管 循环盐水浓度 U 末级 排放管路的设置 (S )， 闪蒸室盐水浓度 N 也有部分补充水随排放管路 一起排出。 ( 45 ) 末级闪蒸室的补充水管路和浓盐水排放管路的 三种不同补充水管路和 下转第 页 — 4 1 — 净 水 技 术 Vol． 33 ，No． 1，20 14 WATEＲ PUＲIFICATION TECHNOLOGY February 25th ，20 14 (3)DTAC 表面活性剂和Triton X-100 表面活 ， - 性剂能够产生协同增溶作用 使制得的阳 非离子有 机膨润土有机碳含量大于相应的单离子有机膨润土 ， 。 有机碳含量之和 从而使吸附能力也相应增大 参考文献 ［1 ］Christian SD ，Scamehom JF． Solubilization in Surfactant Aggregates ［M］． New York :Marcel Dekker ，1995 ． ［2 ］ ． 赵保卫 混合表面活性剂吸附和分配损失减小的热力学机制 ［J］． 环境化学，2008 ，27 (3):296-298． ［3 ］ ， ． 朱利中 陈宝梁 膨润土吸附材料在有机污染物控制中的应用 4 (K ) (f ) 图 酮的分配系数 p 与有机碳含量 oc 的关系 ［J］． 化学进展，2009 ，21 (2 / 3):420-429 ． Fig． 4 Ｒelationship between Distribution Coefficients (K )of ［4 ］ ， ， ， ． 汤日圣 张大栋 郭士伟 等 烯效唑和酮调节水稻秧苗生 p Triadimefon and Organic Carbon Content (f ) 长的增效作用及机理 ［J］． 中国水稻科学，2000 ，14 (1):51-54 ． oc ［5 ］ ， ， ， ． ［J］． 刘公召 刘哲 梅晓丹 等 有机膨润土的合成与表征研究 化学世界，20 10 ，51 (6):359-361． 吸附促进了分子态Triton X-10 表面活性剂在膨润 ［6 ］ ， ， ， ． / 邱宇平 吴敏渭 薛雅 等 草木灰对西维因在土壤中吸附 脱附 ， - 行为的影响 ［J］． 浙江工业大学学报，20 12 ，40 (6):5-8． 土上的吸附 使阳 非离子有机膨润土有机碳含量高 ［7 ］ ， ， ， ． 于相应的单阳离子和单非离子有机膨润土有机碳含 舒伟 彭丽园 程晓波 等 污泥焚烧灰制砖可行性及其效益分 ［10 ，11］ 析 ［J］． 净水技术，20 11，30 (2):84 -87 ． 量的和， 。 提高了膨润土有机相的分配作用 因 ［8 ］ ， ， ， ． 周岩梅 张琼 王东升 等 西维因在活性炭及草木灰上的吸附 ， - 此 阳非离子有机膨润土对水中酮的吸附能力 及解析特性 ［J］． 中国环境科学，20 12 ，32 (7 ):1268-1273 ． 显著增强。 ［9 ］ ， ， ． 戴双林 王荣昌 赵建夫 改性沸石去除废水中氮和磷的机理与 应用 ［J］． 净水技术，20 11，30 (6):53-57 ． 3 结论 ［10］ ， ， ， ． 赵莹 张振亚 陈荣志 等 改性陶土颗粒吸附砷的实验研究 (1)有机膨润土处理含酮农药的废水有较 ［J］． 水资源保护，20 12 ，28 (2):72-75 ． ［11］ ， ， ， ． / 戚晶晶 李炜 蒋建中 等 阴离子 两性表面活性剂在大庆油 ， 。 强的吸附能力 具有一定的实用价值 / ［J］． ，20 12 ，11 砂 水界面的混合吸附滞留研究 江南大学学报 (2 ) DTAC 、Triton X-100 DTAC Triton 由 及 和 (5):597 -602 ． X-100 混合表面活性剂制得的有机膨润土对酮 的吸附都以分配作用为主。 ( 4 1 ) 管路和浓盐水排放管路的设置， 上接第 页 排放管路的设置造成不同循环盐水 同时需要考虑放热段 。 3 。 浓度和水泵增减 图 流程图因补充水全部有效利 闪蒸室级数 本文讨论了以上多个因素相互制约以 ， 。 。 用 其循环盐水浓度比其他两种流程图都低 陆上 及对多级闪蒸装置总体性能和技术指标的影响 3 闪蒸装置都采用图 盐水再循环流程的多级闪蒸 参考文献 装置。 ［1 ］ ． 3 000 徐克俊 引进美国日产 吨多级闪蒸海水淡化装置及调试 4 总结 ［J］． 水处理技术，1992 ，18 (2):134 -140 ． ［2 ］ ． ［M］． : 王世昌 海水淡化技术与工程手册 北京 化学工业出版 ， 盐水再循环多级闪蒸装置放热段的设计 主要考 社，2003 ． 、 、 虑末级闪蒸室温度 盐水浓度 补充水量以及补充水 — 45 —

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