1、本科毕业论文（20 届）“育鲲”轮海水淡化装置浅析所在学院专业班级 轮机工程学生姓名指导教师完成日期摘要海水淡化装置是远洋船舶一个比较重要的装置，当今蒸馏式海水淡化装置在船上应用比较普遍，而反渗透海水淡化装置随着反渗透膜技术的进步，最近几年在船上也逐渐被采用。本文以“育鲲”轮上真空沸腾式海水淡化装置和反渗透海水淡化装置为基础，主要介绍了两种海水淡化装置的工作原理、主要部件、系统流程、操作步骤、故障排除等相关内容。在此基础上又通过实际操作记录相关参数，经计算得出真空沸腾式海水淡化装置产水量小于设计值的原因。其次对影响反渗透海水淡化装置产水量和含盐量的因素做了分析。最后，对两种海水淡化装置进行多方
2、面的对比，并提出了若干建议。关键词：船舶 海水淡化装置 真空沸腾 反渗透ABSTRACTThe seawater desalination plant is a relatively important device in ships. Nowadays, distillation is widely used in ships as seawater desalination. But with the development of reverse osmosis membrane technology, reverse osmosis seawater desalination is gr
3、adually applied in recent years on ships.With the basic of vacuum boiling seawater desalination and reverse osmosis seawater desalination in the ship of “Yukun”, this paper mainly introduces working principle, main components, flowing process, operating procedures, trouble-shooting and so on. By rec
4、ording relative parameters and calculation I conclude the reason of vacuum boiling seawater desalination production below the designed value. Then I analyse factors which affect yield product water and total dissolved slat of reverse osmosis seawater desalination. At last, comparing many ways of tow
5、 seawater desalination plants and give some advises.Keywords ：ship seawater desalination vacuum boiling reverse osmosis目 录绪论 .11 真空沸腾式海水淡化装置 .11.1 工作原理 .11.2 主要部件及其作用 .11.3 技术参数 .21.4 系统流程 .31.4.1 海水流程 .41.4.2 高温淡水流程 .41.4.3 产水流程 .41.4.4 海水投药流程 .41.5 操作步骤与注意事项 .51.5.1 启动 .51.5.2 停止 .51.6 数据处理与分析 .61
6、.7 常见故障及解决方法 .72 反渗透海水淡化装置 .82.1 工作原理 .82.2 主要部件及其作用 .82.3 技术参数 .112.4 系统流程 .122.4.1 海水供给系统 .132.4.2 制淡水及盐水系统 .132.4.3 冲洗水系统 .132.4.4 化学清洗系统 .132.5 操作规程 .142.5.1 初次启动 .142.5.2 常规启动和停止 .142.5.3 低压淡水冲洗 .152.5.4 反渗透膜的化学清洗 .152.6 影响产水量与含盐量的主要因素 .162.7 常见故障及解决方法 .163 两种海水淡化装置对比 .174 总结 .171“育鲲”轮海水淡化装置浅析绪
7、论远洋船舶每天都需要消耗大量的淡水，主要用作船舶主柴油机和发电机柴油机的冷却水、锅炉给水、冲洗甲板和船员生活用水等。这些用水可以设置单独的水舱进行存储，但是出于经济性的考虑，为了增压载货吨位，船舶不宜携带大量淡水，而且长期储存的淡水作为船员生活用水对船员身体也有不利影响。针对以上问题，远洋船舶几乎都采用海水淡化装置。这种设备只需要很小的体积就能产出大量的淡水。一般含盐量1000mg/L 的水可称为淡水，而大洋中海水平均含盐量为 35g/L，海水淡化装置的主要作用就是通过特殊的手段降低海水的含盐量，使之成为符合要求的淡水。目前开发的海水淡化技术有 20 多种，其中蒸馏法、反渗透法、冷冻法、电渗析
8、法达到了工业规模的生产应用。而现在船用海水淡化装置采用的主要方法是蒸馏法和反渗透法。其中蒸馏法为传统的海水淡化方法，为大部分远洋船舶采用，而随着人类对半透膜研究的逐渐深入，反渗透海水淡化装置将有更加广泛的应用前景。本文以“育鲲”轮上的两种海水淡化装置为例，浅析真空沸腾式海水淡化装置（属于蒸馏法）和反渗透海水淡化装置的相关知识。1 真空沸腾式海水淡化装置1.1 工作原理真空沸腾式海水淡化装置是基于盐几乎不溶于低压蒸汽的原理，首先用喷射泵对系统抽真空，一般要求真空度在 90%以上，然后对供入的海水加热使之在真空下汽化，再用海水对蒸汽进行冷凝，从而得到几乎不含盐的蒸馏水。抽真空的目的主要有以下两个方
9、面：首先，由于水的沸点随着真空度的升高而降低，当真空度达到 90%时，海水沸腾的温度大概在 45,而主机缸套水的出口温度一般控制在 80，这样就可以用主机缸套水对海水进行加热，既使主机的废热得以利用，同时造水机又可以充当主机缸套水冷却器的作用，减少了主机缸套水冷却器的负荷，起到双重节能的作用，从而提高经济性。其次，由于蒸发温度低，则蒸发器表面不易结垢，尤其是硬质水垢的生成，使得维护保养工作较为容易。21.2 主要部件及其作用（1）蒸发器蒸发器由一个被封闭在分离装置中的板式热交换器组成。它的作用是为海水和缸套水提供换热空间，使海水沸腾汽化。（2）分离器分离器的作用是把盐份从蒸汽中分离出来。（3）
10、冷凝器与蒸发器部分相似，冷凝部分也是由一个被封闭在分离装置中的板式热交换器组成。它的作用是为海水和蒸汽提供换热空间，使其液化。（4）喷射泵喷射泵兼做真空泵和排盐泵，它有两个吸口，一个在冷凝器中部，其作用是把分离器中未冷凝的气体抽出使其保持足够高的真空度；另一个吸口在蒸发器的底部，其作用是把蒸发器中浓缩的海水排出舷外。（5）供给泵供给泵为单级离心泵，既为冷凝器提供冷却海水还为喷射泵提供引射海水，同时也为蒸发器供给海水。（6）淡水泵淡水泵为单级离心泵，它从冷凝器中抽出产生的淡水并将其泵入蒸馏水舱。（7）盐度计盐度计连续监测产水的含盐量，当含盐量超过设定值（设定值可调）时，它将控制电磁阀打开使产水泄
11、放舱底同时发出报警。1.3 技术参数“育鲲”轮真空沸腾式造水机的技术参数较多，其主要参数如表 1 所示。表 1 “育鲲”轮 Alfa Laval JWP-26-C80 型造水机主要技术参数产水量，m 3/24h 16缸套水温度， 进口 80 出口 67.8缸套水流量，m 3/h 34缸套水耗热量，kW 481海水温度， 进口 32 出口 42.3海水流量，m 3/h 363真空度，% 93海水沸点， 40备注：本章内容中，真空度=（大气压力-绝对压力）/大气压力100%。1.4 系统流程“育鲲”轮真空沸腾式海水淡化装置主要分为以下四个流程，器系统流程图如图 1 所示。4图 1 真空沸腾式海水淡
12、化装置系统流程图1.4.1 海水流程海水通过系统的供给泵首先向冷凝器的供给冷却海水，供给海水从冷凝器上部进入从5下部流出。海水出冷凝器分成两路，一路经调压阀和节流孔板进入蒸发器，作为蒸发海水；另一路则通过单向阀为喷射泵提供引射水，喷射泵兼做真空泵排和盐水泵，所以设两个吸入口。排盐水吸入口将造水机壳体底部的盐水及时排走，防止盐水水位过高。抽真空吸入口从冷凝器中部将造水机壳体内的不凝性气体抽出。在抽真空管路上设液流观察镜，造水机正常工作期间观察镜内应无液体流动。此外，喷射泵两个吸入口管路上均设止回阀，以防止喷射泵故障无法产生真空时海水倒灌进入造水机壳体。造水机起动期间，真空度是靠喷射泵抽除壳体内的
13、空气建立的。在工作期间，真空度是靠冷凝器和喷射泵共同维持，冷凝器起主要作用，负责及时地将蒸汽冷凝为淡水，保持内部绝对压力不升高，即真空度稳定；喷射泵负责将海水中溢出的空气以及经壳体等处漏入的空气抽除。海水蒸发后剩下的浓缩物经过单向阀由喷射泵排出舷外。1.4.2 高温淡水流程三通温控阀 CFV19（设定温度 78）自动调节主机缸套水进入蒸发器的流量，对海水放热降温后到达三通温控阀 CFV12（设定温度 80） 。阀 CFV12 控制主机缸套水出口温度稳定在 80。1.4.3 产水流程被冷凝器冷凝下来的淡水聚集在冷凝器的底部由淡水泵经盐度电极后，将信号送至盐度计。如果淡水含盐量超标，盐度计就会报警
14、，同时输出信号控制回流电磁阀开启，淡水泄放舱底；如果含盐量符合要求（本造水机含盐量可10ppm） ，则回流电磁阀关闭，淡水流经流量计后顶开弹簧调压阀，此时打开截止阀即可将淡水送至蒸馏水舱。流量计用于计量累积淡水体积（m 3） ，此外流量计之后的管路上还设置有压力表和取样阀。虽然汽水分离器将蒸汽中的大部分小水滴分离，但仍然会有一定量的含有盐分的水滴进入冷凝器，所以造水机所产淡水中仍含有盐分，盐分过高则不能使用。淡水含盐量的要求一般以锅炉补给水标准为依据，我国规定为 NaCl 小于 10mg/L。1.4.4 海水投药流程为了减轻蒸发器加热表面结垢，延长造水机解体清洗周期，设置海水投药系统。化学药品
15、有两个作用：使海水中的难溶物质不形成水垢，而形成易于被喷射泵排走的细小松散晶体； 消泡剂能消散小气泡，防止海水沸腾过于剧烈，减少淡水含盐量。加药桶内储存着 AMEROYAL 溶液，通过流量指示计上的调节阀控制溶液流量。61.5 操作步骤与注意事项1.5.1 启动操作真空沸腾式海水淡化装置前一般满足两个基本条件：船舶定速航行；船舶离岸 20n mile 以上，并不在受污染水域以保证海水的清洁。（1）起动步骤： 将集控室控制台“制淡系统温控器”的设定温度调为 78。 打开造水机海水泵的吸入、排出阀。 打开喷射泵的通舷外阀。 关闭造水机上的真空破坏阀。 启动海水供给泵抽真空到至少 90%（最多需要
16、10min） 。 打开主机缸套水至造水机的进出口阀。 通过旁通阀调节进蒸发器的热水量。 打开进蒸馏水舱的截止阀。 打开盐度计。 启动淡水泵。打开投药桶出口阀并通过流量指示计调节流量。（2）注意事项： 排盐泵进口最低压力为 300kp，出口被压最大为 60kp； 打开主机缸套水至造水机的进出口阀后蒸发器中的沸腾温度会升高，当造水机的真空度降至 85%左右时表明蒸发器已经启动； 不在开始就给盐度计供电的原因是在系统刚启动时产水含盐量较高而产生报警。 1.5.2 停止蒸馏水舱已满、或备车航行前，应停止造水工作。（1）停止步骤： 将集控室控制台“制淡系统温控器”的设定温度调为 82。 停止进蒸发器的主机缸套水，关闭进出口阀。 停止淡水泵。 关闭盐度计。 停止造水机供给泵，关闭进出口阀。
