北疆海水淡化多效蒸馏工艺设计特点The Sea Water Desalinization Design Characteristic of the Plant of Beijiang张国栋1（山东中实易通集团有限公司，山东济南250002）摘要：北疆海水淡化多效蒸馏工艺是目前世界上单体产水量最大的海水淡化项目，其工艺流程的设计巧妙，设备保护措施精良，使得高效无污染生产天然淡水成为了现实。

关键词：蒸馏；真空Abstract: Sea water desalinization of Beijiang SDIC offered more efficient technique，the distillation of the world that is the most simple monomers the sea offered project，this multi-effect distillation process design ingenuitily equipment protection is excellent，which make efficient production and nature of freshwater come true.The keywords ：Distilled ；Vacuum0引言国投北疆海水淡化项目目前日产10万吨水，规划总装机容量日产40万吨水，是集火力发电——海水淡化——海水制盐为一体的综合无污染循环经济项目。

其利用汽轮机抽汽进入第一效体，与由海水预处理系统（Actiflo）处理后的合格海水进行热交换，海水蒸馏，而蒸汽冷凝为水，再次回到主机重复利用。

而被加热的海水在真空下转换为蒸汽继续进入下一效体，继续加热海水，进行热交换。

由于热交换产生的蒸汽温度是逐渐降低的，而效体内的真空度设计是随之升高的，海水在低压下沸点相应降低，因此，海水在每一效都会有产品水输出。

1蒸馏工艺的蒸汽通路1、海水淡化的每套装置分为14个效体，蒸汽由第一效进入。

装置分为A，B两种类型，A型效体所用的蒸汽来自汽轮机五、六抽蒸汽，而B型效体只接受汽轮机五抽来汽。

A型海水淡化效体如图：汽轮机五抽来汽沿主蒸汽管道进入高中压热缩机，当选择高压热压缩机时，通过减温水门TWC00AA103喷水减温、减压，而通过调门LBD55AA101来控制设定压力为0.3~0.5MPa之间，使进入高压TVC的压力在规定范围内。

并且通过调节可变高压热压缩机上本身自带调门来控制进入第一效浓盐水温度在75度左右。

否则当温度过高时，会造成管道浓盐水结垢。

当蒸汽压力在0.3MPa以下时，蒸汽选择中压压缩机，此时，投入TWC00AA117喷水减温、减压，控制进入中压热压缩机的压力在0.12到0.3MPa之间，而由调节门LBD56AA101来控制第一效浓盐水温度在75度左右。

由于从汽轮机五六抽汽在200到300度左右，而送到海水淡化再通过喷水减温，进入热压缩机时的蒸汽温度都会低于200度，而热压缩机能承担300到400度的高温，所以不用担心由于高温而造成热压缩机的损坏。

喷水管路喷水的位置要考虑减温水到热压缩机前必须要转化为蒸汽，否则很容易在管道中形成水锤，破坏管道。

以减温水门TWC00AA117为例，其管道喷水位置安装要在离热压缩机前8m的距离，然而到了冬季，当进入热压缩机的蒸汽温度在100度左右不需要喷水减温时，此门会关闭，减温水管道中的水很容易结冰，当再次需要喷水时，管道中的减温水就无法正常使用，造成热压缩机进气温度持续上升，造成进入一效的浓盐水温度过高而导致效体内结垢，影响使用寿命。

因此，对于减温水门TWC00AA117要加入一条联锁保护逻辑，即当环境温度低于2摄氏度时，要把此门联开10%的开度。

保证有水的流动，不至于无法正常投入减温水。

2、效体内部共分为横向四室和纵向三通道，当蒸汽进入效体内，会从图中箭头位置进入纵向最下方的第一通道，由一个反“S”型路线从三通道通过后进入下一效。

为了增加蒸汽利用率，效体内第一通道占据三通道的大部分区域。

蒸汽进入热导钛管内，与上一效体送来的海水进行换热，而蒸汽冷凝，进入图中左侧的产品水收集罐，同时，海水受热蒸发。

在产品水收集罐中未冷凝的蒸汽继续进入第二通道的热导管内，与海水换热后在另一侧的产品水收集罐收集下来，由四根产品水导管送到产品水闪蒸罐产品水收集罐产品水收集罐第一通道第三通道出口中。

在收集罐中未冷凝的蒸汽继续进入第三通道。

而从三通道出来的蒸汽与海水受热蒸发的蒸汽在此混合，经过除雾器除去蒸汽后进入下一效体继续换热。

产生的产品水会汇流到各效体的产品水闪蒸罐，而闪蒸罐中由于也是真空，而且在此高真空下，水的沸点降低，也会有一部分蒸汽产生，通过图中的回流管道重新参与到与海水的换热过程中。

最终，各个效体的产品水闪蒸罐中的产品水汇流，进入产品水缓冲罐，由此，经过产品水泵送出海水淡化的产品水。

而海水经过一效一效的热交换过程，最终浓缩为较浓的浓盐水，经过各个效体的浓盐水由浓盐水闪蒸罐收集，最终汇流进入浓盐水缓冲罐。

经过浓盐水泵送到制盐厂提炼出合格的盐。

3、MED工艺是基于蒸发蒸汽与入料海水的逆流运行。

工艺入料海水首先被引入冷效组，在此海水通过接受来自邻近的较热效蒸汽的冷凝潜热部分蒸发，在各效中剩余的海水已被稍微加热和浓缩，通过中间疏水泵泵入下一较热的效组。

图中：由主机来的五抽或六抽来气（对于低压热压缩机入口蒸汽压力在2.3到3公斤之间，对于高压热压缩机入口蒸汽压力在3到5公斤之间）高低压蒸汽进入效体，由首效冷凝下来的凝结水进入凝结水缓冲罐，一部分用来给高低压蒸汽喷水减温，还有大部分是用来供主机化学水回水，将高低压蒸汽的冷凝水再送回主机,提高效率。

从首效进入的热蒸汽进入第一效的金属管道内部，由于每一效体内部被分成了四室三通道，这样增加了换热面积，每两个通道间由一个产品水隔板箱相连起来，热蒸汽在钛管内部流动时，入料海水由效体上部向下喷淋到钛管的管道的外部，管道内部的蒸汽冷凝，这些产品水在隔板箱内积存起来，而后通过特殊的PE管道把产品水收集到闪蒸箱内。

（在产品水和浓盐水的闪蒸罐的高真空下，同样会产生蒸汽，而这些蒸汽会回流到效体内部参与下一效的换热过程）而经过第三通道的蒸汽连同被蒸汽加热蒸发的海水共同进入下一效体，在更高的真空下，（启动抽真空母管是与降膜式冷凝器相连接的，即从降膜式冷凝器到第一效体，真空是逐级递减的）海水再一次沸腾，由海水变为蒸汽，完成了热交换。

系统配备启动抽气器及三级不凝气体（NCG）抽气器，因此能在负压下运行。

抽气系统动力蒸汽来自主机辅汽联箱（压力正常控制在 1.2MPa）不凝气体抽气点有以下几处：第一效蒸发器、降膜式冷凝器水侧及汽侧、产品水缓冲罐、浓盐水缓冲罐、强制循环冷凝器汽侧，第6效不凝气通过外部管道直接导入降膜式冷凝器，然后由抽气系统抽走，防止不凝气体随热压缩机的抽气循环进入第一效，第9效不凝汽通过外部管道直接导入第10效，防止9效不凝气体随循环蒸汽进入第一效，从而进一步增加了热效率。

对于B型效体从主蒸汽门来的蒸汽进入热压缩机，同时又把效体内的蒸汽重新抽回来再进入一效做功，一方面是降压，一方面还增加了循环热效率。

致使进入6效后的和9效后的蒸汽量减少了，在冬天，进入降膜式冷凝器的蒸汽也可以大部分冷凝下来，而到了夏天，经过降膜式冷凝器的蒸汽仍然有很多没有冷凝下来，就会进入强制循环冷凝器来冷凝。

而对于A 型效体，加入了6抽管道，其蒸汽不需要进入热压缩机就进入了效体，这样就没有了回抽入效体的那部分蒸汽，因此进入降膜式冷凝器的蒸汽就会增多了，特别到了夏天强制循环冷凝器用一个冷却水泵就不够了，因此A型的效体就多加入一个大的冷却水泵，增强冷却效果。

4、除了以上管道，还有一处回水，也是为增加热效率而设的管道。

当浓盐水的浓度还没有达到规定浓度前，打开浓盐水泵出口这个分支管道，它把这部分浓盐水与即将送回化学水的高温度的冷凝水在热交换器中完成换热，送回五效的浓盐水缓冲罐中，除了在浓盐水还没有达到规定浓度时回送到这里外，更重要的是在完成热交换后它的温度正好与五效浓盐水缓冲罐中的盐水温度相适。

为防止海水蒸发浓缩后在管束表面结垢以及产生泡沫影响换热效率，系统设有阻垢剂加药及消泡剂加药。

阻垢剂加药点在入料海水泵出口，消泡剂加药点在冷凝器前的海水管道上以及入料泵C出口母管上。

本系统单独设置机械密封水系统，满足工艺水泵运行需要，还设有酸洗系统，用于管束表面结垢后酸洗处理。

此为抽真空系统画面，其用气来自主机辅气联箱，启动初期，辅气通过TWA00AA103进入启动抽气系统，其由两个串级扩容器组成。

当有一定压力的蒸汽进入右侧的扩容器扩容后，会在进气的抽气孔1处形成强大的真空，而同时相同的蒸汽也进入左侧的扩容器，由于在此扩容器的出口1处已经形成强大的真空，因此会使此扩容器产出更强的扩容效果，即在2处形成一个更加强大的负压环境，此处就连接到真空母管道上。

即在启动抽气初期就把连接到真空母管道上的所有设备内部都抽成真空。

前面已经提及，随着蒸汽在效体内的的流动，温度会渐渐的降低，而海水要在每一个小的效体内部都有蒸馏效果，提高蒸馏效率就必须让真空越来越高，因此，蒸汽从第一效体进入，（海水由最后一个效体相对应汇流过来）而真空母管要连接到最后一效体，即降膜式冷凝器上。

(降膜式冷凝器与第十四号效体连接，相当于海水淡化的第十五号效体)即在降膜式冷凝器中的真空最高。

当投用启动抽气系统使效体内部负压达到30mmhg 以下时，要切为NCG 系统继续抽真空。

原因有两个，第一：启动抽气系统的抽气效果明显，功率较大，如果效体内部负压达到30mmhg 以下时仍然使用启动抽真空，那么很容易使效体内部负压过低，引起内爆；第二：NCG （不凝结气体）去除系统，其功率低，但仍能达到继续抽真空的目的使真空达到10mmhg 左右，满足了实际运行需要；第三：当效体进气后，从效体内部残留下来的氮气等不凝结气体就会通过这三个串联的小型喷射器排到大气中。

其工作原理如下：当抽气系统切为NCG 系统时，蒸汽会同时进入三个小扩容器中，进行扩容，当蒸汽进入右第一个扩容器时，被扩容的蒸汽进入一个大的扩容箱中，由NCG 循环水泵打过来的冷却水在扩容器箱的上部喷淋下来，与蒸汽相遇，冷凝下来，进入NCG 缓冲罐。

不凝结的蒸汽由3处继续进入下一扩容器。

经三级扩容器处理后，不能凝结下来的即为不凝结气体，由5处排向大气。

在三个扩容器罐中冷凝下来的水进入NCG 缓冲罐8。

同时由凉水塔送来的冷却水经过6送入一个热交换器的一端，与由NCG 缓冲罐中温度较高的冷凝水进行热交换，保证由NCG 循环水泵打出的水能把扩容器出口的蒸汽冷却下来。

9连接的就是效体真空母管，把效体内部不凝结气体去除的同时也使9-3-4-5这个流程下来的真空度越来越高，从而达到了抽真空与去除不凝结气体的双重效果。