Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Колодин М.В. Опреснение соленых вод

.pdf
Скачиваний:
41
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
4.82 Mб
Скачать

батные опреснительные установки в блоке с солнечны)/, парвболоцилиндрическим отражателем; установки, использующие энергию ДВС и т.д.

По способу испарения соленых вод дистиллиционные опреснитель­

ные установки подразделяются на установки с испарителями кипящего типа (рис. 7а), где для нагрева соленой воды и испарения размещены греющие батареи 4 и установки с адиабатными испарителями соленой воды (рис. 7б), где вода нагревается в подогревателе 3 без кипе­

ния и

далее вводится ь испари -ль 1 и частично испаряется благо­

даря

поддержанию в камере

давления более низкою, чем давление

насыщения при

температуре

воды поступающей в испаритель. Пары

из испарителя

I поступают

о

в конденсатор 4, где конденсируются

и удаляются дистиллятным

насосом.

Для предотвращения накипеобразования на теплопередающей по­

верхности и возможности использования низкопотенциального тепла, установки кипящего типа обычно работают в вакууме. Однако интен­ сивное образование пены на поверхности кипящего слоя воды приводит

к увеличению уноса капель и засолению дистиллята, что требует при­ менения сравнительно сложных сепарационных устройств. Наблюдается

нежелательное влияние глубины рассола на/темрературный напор про­ цесса кипения раствора.

В адиабатных испарителях резко уменьшается накипеобразование

на теллообменной поверхности, так как вода в подогревателе не ки­ пит и движется с относительно высокой скоростью (1,8-2,0 м/сен),

что также тормозит выделение накипи. Характерной чертой одноступен­ чатых установок является большой расход тепла (612-697 ккал на

1 кг дистиллята). Поэтому применение их оправдывается лишь в тех случаях, когда имеется достаточное количество сбросного тепла, пригодного для нсішльзования в испарителях.

- 50 -

Irис * 7. Схема дистилляционных установок кипящего (а) и адиабатного (б) типов: 1-исцаритель; 2-конденсатор j 3-оснозной подогреватель; Ч~греющая батарея.

Рис. В. Качественное изменение в росте многоступенчатой кипящей испарительной (I) и адиабатной (2) оп- 'ресвитальных установок.

Экономичность работы диотилляционных установок резко повы­

шается при организации многоступенчатого испарения соленой воды- В многоступенчатой испарительной установке кипящего типа все теп­

ло вторичного пара первой ступени используется для образования па­ ра во второй ступени и т.д. Такие установки могут быть включены в работу с параллельным или последовательным питанием кипящих испа­ рителей.

В установках с последовательным питанием коэффициент продук­

тивности первой ступени значительно меньше последующих. Это объяс­ няется тем, что в данном случае в перзой ступени приходится затра­ чивать большое количество тепла на нагревание всей исходной воды, нроходящей через опреснительную установку. Вследствие чего умень­ шается количество тепла, которое можно использовать в последующих ступенях. Это ограничивает возможность увеличения числа ступеней испарителя, уменьшаются возможности повышения степени регенерации тепла, следовательно, возрастает удельный расход греющего пара в установке. Однако, в установках с параллельным питанием возникает трудность в регулировании уровня рассолав испарителях, увеличи­ вается число рассольных насосов и появляется возможность образова­ ния сульфатной накипи в первой ступени. і

Ьолее подробного анализа работы кипящих испарительных устано­

вок не приводится, так как перспектива их применения для'опресне­ ния воды в будущем ограничена в связи с появлением более совершен­

ных многоступенчатых адиабатных

опреснительных установок (.МАОА),

что наглядно' показано на рис.

8 C ^^J,

 

 

В МАО;/ отчетливо проявляется простота в конструктивном ис­

полнении большого

числа

ступеней П „ Кроме того,

имеется

возмож­

ность увеличения

П при

малом

перепаде температур

между

ними,

походящей до г,0°С. Понижается

интенсивность отлокения накипи на

- 52 -

теплопередающих поверхностях и коррозия трубопроводов и насосов. Число ступеней в МАОУ при одной и той не интенсивности теплооб­

мена

может быть принято сравнительно большим в отличие, от вйпар-

ных

аппаратов,

где увеличение

П жестко

связано со

снижением

интенсивности

теплоО<;Ѵ.ена.

' .

 

 

 

Сейчас имеются различные

схемы МАОУ

бтличающиеся

кратностью

испарения, количеством рециркулирующих контуров, местом подключе­ ния рециркулирующего рассола и питанием групп конденсаторов. Б МАОУ в отличие от многоступенчатых кипящих установок тепло вторич­ ного пара используется не для непосредственного нагрева испаряю­

щей воды

в последующей ступени, а аккумулируется в охлаждающей

 

У

воде'.

'

Конструкция МАОУ проточного типа (рис. 9а) довольна проста. Из-за незначительного повышения концентрации исходной воды в ап­ парате, расход на очистку теплообменных поверхностей сравнитель­ но мал, благодаря чему они в основном применяются на судах. Сей­ час отечественной промышленностью освоено производство автомати­ зированной пятиступенчатой установки проточного типа производи­ тельностью ІО т/чсс.

' Удельный выход дистиллята в установках проточного типа из

одного прохода исходной воды через испарители может быть представ­ лен с достаточной степенью точности в виде•

• где Ср - теплоемкость

охлаждающей

воды-, ккал/кгстС ; £> -мапси-

 

ыальнап температура

ы-- ;ѵ;ходе из подогревателя, °С;

t M- температура

насыщения пара в последней ступени,

°С;

V

среднее значение

скрытой

теплоты парообразования в сту­

 

пенях, ккал/кг.

 

 

 

Из

выражения (2)

следует,что

^ практически определяется пе­

репадом

так

как

Е ^ изменяется незначительно. Если

учесть,

что в практике

 

=6 О Ю 0 ° С , тс величина О

за

Гис. 9 и Принципиальная'схема■многоступенчатой адиабатной опрес­

нительной установки (ЫАОУ): і-головной подогреватель; 2 -чонденсатср-подогреватель; 3-испарителъная камера.

- Ъ Ч -

один проход исходной воды через испарительную установку сравни­ тельна невелика (0,1-0,'17), следовательно МАОУ проточного типа требует значительного удельного расхода соленой воды и соответ­ ственно большого расхода реагентов на ее обработку, а такне элек­ троэнергии на перекачку водных растворов.

Б установках с циркуляцией рассола (рис. 9 б,в,г) уменьшает­

ся удельный расход соленой воды. Следовательно понижается потеря тепла с удаляемым из установки рассолом, и температура исходной

воды

мало влияет на экономичность опреснителя.

 

 

В настоящее время известны схемы МАОУ с подачей рециркули­

рующего рассола

перед конденсатором

последней

ступени

(рис.96)

в промежуточную

ступень

(рис. 9в)

и схема

с двойной

рециркуля­

цией

рассола

(рис. 9г).

 

 

 

 

В принципе'схема работы установки с подачей рециркулирующе­

го рассола перед конденсатором последней ступени

сходна со схе­

мой установки проточного типа. Однако изменяется

температура пи­

тательной воды, зависящая в основном от степени

концентрирования

рассола

СО , которая определяется

по формуле

C W J

 

t=t* L +п6- t +Л.(ti-ö)(n+Di* _поО

 

 

 

 

0,5(п+і) Ь еІ

П

^

( 3 )

 

 

 

Cp(ia-t^â)

 

 

Принимая за

величину

t в установках проточного типа тем­

пературу

смеси

Іс 1 можно

определить удельные

показатели

рабо­

ты опреснителя с рециркуляцией рассола по методике Б.В.Голубко­ ва £~І8_7, предложенной для установки проточного типа.

В данной схеме сравнительно возрастает температура и концен­ трация охлаждающей воды, начиная от конденсатора последней ступе­ ни испарения, что требует увеличения расхода реагентов для ее об­ работки. Установка с подачей рециркулирующего рассола і промежу­

точную ступень (см. рис. 9в) лишена этого недостатка. 8десь охлак-

- Ьэ -

дающая вода в хвостовой группе конденсаторов не обрабатывается, так как ее температура и соленость сравнительно низки. Следова­ тельно, уменьшается удельный расход реагентов при акспдуатации установки. Do данному принципу рециркуляции рассола с 1967г. -в

г. Красноводске успешно работает ^ступенчатая установка произво­ дительностью 1200 и3/ сутки.

В результате теоретических исследований работы Ш О У с рецир­ куляцией рассола, А.И. Корнеичевьш и^А.В. Извековым получены сле­

дующие. зависимости £ 2 5,30_7;

I.Удельный расход морской воды

g„s= ■ -■■о у V—

т/т дист' ^

2. Удельный расход рассола, проходящего через головной

подогреватель установки

Ö =

т/т дист. (5)

3. Общее число ступеней испарения в установке .

. /?-- ■ , (6) •

I

4. Число ступеней мспаревіія в хвосховоі части установки

п-\т* 1+ £ (?)

Теоретические исследования показали, чт£ П-/П> 2-3 брать ‘нецелесообразно.

Ь. Удельный расход тепла

$т=&чб&п-^х)*0 3 Гкал^т дист... (В)

6. Удельная поверхность нагрева головного подогревателя

“3 м?/т дист.чао(9)

L[<ШЯ^М^&Щіт-Ы+З]

7.Удельная поверхность конденсаторов

/ = £

----- ----- f - -

у-.----

10 3 ы2/т„дист./час(І0)

Т* t

KL(0 .3 ^tcm +6L)

г

- 56 -

 

8.

Удельный расход электроэнергии

 

 

 

 

3 - .

квт.ч/т'дист.^іГ)

 

где

К -

коэффициент теплопередачи, кк£л'/м2час°С; jP^-кпд

на­

 

сосной

установки; й^спг

гидравлический напор, u;

-

 

диаметр

конденсаторных

трубок, м,

 

 

В пустынной территории запасы грунтовых Ьоленых вод танка

ограничены

и стоимость их подъема иногда весьма высока. В

этом

случае, по

данным работы £~k9J%применение МАОУ с двойной ре­

циркуляцией

(см. рис. 9г) более экономично. Например, при

числе

ступеней П =11, tD=II0°C, Z^=25°C, &=5°С удельный расход

соленой воды в МАОУ с'проточной схемой составляет примерно 7,6

т/т

дистиллята, а в

схеме с двойной рецирпулйцией

- А,6

т/т ди­

стиллята, то есть' в

1,65 раза меньше.

 

 

 

Основными переменными параметрами работы МАОУ с рециркуляци­

ей

рассола являются

SK, t K, t Q , U J t"tHn , П ,

<5

. Эти

параметры по

своему физическому смыслу долота определять эффектив

ность работы

установки в целом.

 

Значение

независимых

параметров S Ä й

~tg определяется

климатическими

условиями

и солевым составом

исходной воды. Обычно

в местах работы опреснителей параметры греющего пара такие являют

ся определенными. ■

Максимальная величина ~t0 зависит в основном от степени

концентрации, а такие способа обработки исходной воды х опреде­ ляется условиями накипеобразования на стенках теплообменных ап­ паратов установки. Следовательно, кратность упаривания соленой

воды (JÜ

должна выбираться с учетом указанных параметров.

На рис. 10 приведена зависимость предельной степени

концен­

трирования

мореной воды СО= SK/ S p ОТ t0 ,где видно,

что с

. - 57 -

Рис.. ІО. Зависимость предельной степени концентрирования рассола- Ш от максимальной температуры морской

воды £0 : І-ограничение-по условиям растворимо­

сти CaSO^—H^O; 2 - то же CaSO^Hß.

- 58 -

увеличением

W

уменьшается

наивысшее допустимое значение t a

в установках

с рециркуляцией

рассола £"77_7. В настоящее время ■

применяют различные способы предотвращения накипеорразования при

опреснении соленых йод. В этом

случае

значения t 0

и CU устанав­

ливаются. только

опытным путем.

 

 

 

Наименьшее

значение £ нп

в МАОУ

можно считать

постоянной ве­

личиной ( ~ Ч0°С), что ограничивается практически реализуемой и экономически целесообразной величиной вакуума в последней ступени установки (0,08 а'тв), так как дальнейшее поникёние вакуума потре­ бует применения более дорогих многоступенчатых эжекторов для от­ соса воздуха и удаления водных потоков из установки, а также рез­ ко увеличивается объем водяного пара и соответственно уменьшается коэффициент теплопередачи, что приводит к повышению поверхности

теплообмена конденсаторов.

В результате теоретических исследований установлено, что уве­

личение Г)

и уменьшение 6

приводит

с одной стороны

к улуч­

шению тепловой

эффективности,

а S другой

- к увеличению

.сле­

довательно к повышению удельных капиталовложений и аыортиэацнон-

ных отчислений.

Нужно отметить, что значение & должно быть не ниже 2,0°С,

что необходимо для осуществления теплообмена в конденсаторе, прео­ доления те?шературной депрессии рассола и сопротивления при проте­ кании пара по сепаратору. В большинстве действующих установок Ö -

Ч-6°С.

Увеличение числа ступеней П в установке ограничивается ми­ нимально возможным перепадом температур между ступенями &tcm , который не монет быть нике 2,0°С, что определяется минимальным пе­ репадом давлении в последних ступенях, необходимым для преодоления гидрввличесг'го сопротивления перепускных каналов.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ