蒸馏法是最早采用的海水淡化方法，也是装置规模最大、应用最广的方法之一。蒸馏法主要有多级闪蒸法（multi-stage flash evaporation; MSF）和低温多效法（low temperature multi-effect desalination; LT-MED）等。

将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于闪蒸室中的压力低于热盐水对应温度的饱和蒸汽压，使热盐水达到过热状态而急速汽化（闪蒸），产生的蒸汽冷凝后即为淡水，剩余海水温度下降并发生浓缩。多级闪蒸就是使热海水依次流经若干个压力逐渐降低的闪蒸室，热海水逐级蒸发降温并发生浓缩。

多级闪蒸蒸发器分为贯流式和盐水循环式。贯流式多级闪蒸是将低温浓缩盐水全部排掉；盐水循环式多级闪蒸是将大部分低温浓缩盐水打回冷凝器与原料海水混合，作为循环盐水进入热回收段回收热量。盐水循环式多级闪蒸在电厂应用较广泛。

盐水循环式多级闪蒸系统工艺流程如图1所示。海水由供给水泵打入闪蒸装置排热段的最后一级，经换热管进行热交换后，一部分排入大海，一部分作为补给水。补给海水经加酸除碳和脱气前处理后，汇入循环盐水，由盐水循环泵送入热回收段最后一级换热管，然后经过各闪蒸器进入盐水加热器。加热后的盐水返回到第一级闪蒸室底部，通过级间的孔口逐级向后流动，由于各级闪蒸室压力不断降低而发生闪蒸。每级产生的蒸汽冷凝并流到最后一级，由淡水泵抽出。未蒸发的盐水逐级下降并浓缩，流到最后一级闪蒸室时，部分浓盐水由盐水排污泵排出系统。

图1 盐水循环式多级闪蒸流程图

主要由以下设备及子系统构成：①盐水加热器。为管式换热器，每套闪蒸装置设置1台。②蒸发器本体。分为热回收段和排热段。③真空系统。除去系统中的不凝气体，并在运行工况下维持适当的真空，靠几级高压蒸汽喷射器实现。④防垢系统。控制盐水的最高温度和浓缩倍率，防止结硫酸盐垢；另外，加酸控制pH值和加高温阻垢剂，防止结碳酸盐垢。⑤补给海水脱气系统。每台闪蒸装置设有1台真空除气器。⑥消泡剂、亚硫酸钠和苛性钠加药系统。补给海水中加入消泡剂可防止和减少泡沫产生，加入亚硫酸钠和苛性钠分别为除去水中的残留氧和中和过量的酸。

多级闪蒸蒸发器适用于大型和超大型淡化装置，产水量大、淡水水质好、适用范围广，结垢问题大为改善；以电厂的低压蒸汽为热源，对补给水预处理要求较低，经济性较好。但同时也具有设备腐蚀较快、动力消耗大、传热效率低、设备操作弹性小等缺点。蒸发器的管材、管板及盐水加热器内部管材、管板、水箱等主要部件的材质均为铜镍合金，其他部位材质主要为碳钢或碳钢衬316L不锈钢。

将一系列的水平或垂直管喷淋降膜蒸发器串联起来，并分成若干效组，在低于大气压力下通过多次蒸发和冷凝，得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水的海水淡化技术。盐水的最高蒸发温度低于70℃。

多效蒸馏的基本原理是将蒸汽的热能进行循环并多次重复利用，以减少热能消耗，降低成本。水的沸点和它所受到的压力有关，压力越低，水的沸点就越低。第二效蒸发海水所得的蒸汽可以用作第二效的热源，在第二效中，水的沸点温度和压力比第一效低，效与效之间的热能可以重复利用。

图2所示为一种横管降膜式低温多效蒸发装置，共有七效，分两组循环。前六效为热回收效，第七效为排热效。从排热效出来的冷却海水大部分排走，小部分加入阻垢剂后作为进料回到第四、第五、第六效。料液经喷嘴均匀分布到蒸发器的顶排换热管上，形成很薄的水幕，在管外进行降膜蒸发，这可以提高热交换效果，同时可以去除水中的气体并使海水以均匀的流量通过热交换管。产生的蒸汽进入下一效的换热管中，经受下一效的海水喷淋后冷凝，产品水从换热管中流出并被逐级收集。剩余料液由泵打入第一、第二、第三效继续蒸发，最后的浓盐水经浓盐水泵排出。蒸馏水依次流经各效最后由淡水泵送出。电厂汽轮机抽出的低压蒸汽进入第一效作为热源，并在管内冷凝后送回电厂热力系统。

图2 低温多效海水淡化装置工艺流程示意图

低温多效海水淡化技术具有预处理简单、腐蚀与结垢风险小、产品水纯度高、能耗低、热效率高、系统操作弹性大、运行安全可靠等特点，已经得到越来越多的应用。但低温多效蒸馏设备体积较大，装置费用较高，单位制水成本高于反渗透法海水淡化。