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船舶海水淡化装置

/marine fresh water generator/
条目作者江欣

江欣

最后更新 2023-06-01
浏览 168
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利用船上装置把海水淡化为淡水的设备。是用于柴油机和其他辅助机械的冷却、船舶锅炉补给水、日常生活洗涤和人员饮用等需求的设备总称。又称造水机。海水淡化的方法有冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法,以及碳酸铵离子交换法,船舶上海水淡化装置中蒸馏法应用最为广泛,近年来反渗透膜法也逐渐流行。

英文名称
marine fresh water generator
别称
造水机
所属学科
交通运输工程 水路运输

自从人类利用船舶从事航海活动以来,船舶上淡水的提供就是一个首先要解决的问题。在蒸汽机出现以前的非机动船舶航海活动中,淡水通常只为满足船舶乘员的日常需要,可通过岸上装载淡水并在船舶储存来满足;可以在船舶海上航行期间收集雨水来补充日常所需;船舶装载一定量富含水分的水果也是人员获得淡水的一种途径;利用阳光等热源加热海水使之汽化并收集凝结水的方法,通常也作为一种应急手段被人们掌握。

随着蒸汽机、蒸汽轮机和柴油机的出现以及它们在船舶上的应用和发展,船舶上对淡水已不只是乘员单方面的需要了。船舶上出现的大量装置和设备也对淡水有需求,或作为蒸汽的来源,或作为装置和设备的冷却水,船舶淡水出现了多元化需要。在第二次世界大战以后,陆用的海水淡化技术迅速发展起来。由于中东地区石油的大量开发,经济发展迅速,人口增加,使得这个地区对淡水的需求与日俱增,海水淡化成为该地区解决淡水资源短缺问题的切实选择,这一技术也带来船舶海水淡化技术和设备的快速发展,利用蒸馏装置加热海水使之汽化产生蒸汽,再将蒸汽冷凝成蒸馏水的这种海水淡化装置便在船舶上被大量应用。

柴油机动力船舶所用的蒸馏式海水淡化装置,一般都是在高真空(真空度为90%~94%)条件下工作的,之所以让海水的蒸发和蒸汽的冷凝在高真空度下进行,是因为真空度高则水的沸点低,可以利用船舶柴油机缸套冷却水的余热来生产蒸馏水。例如,当真空度为90%时,海水蒸发温度为45℃,可用温度通常为80℃左右的柴油机气缸套冷却水作为海水淡化的加热工质。这种真空海水淡化装置的优点之一是可以节省加热能源,提高设备运行经济性;另一方面,加热温度和蒸发温度低,则蒸发器的换热表面结垢慢,且不易结难以清除的硬垢,这样有利于提高换热器的效率,延长其使用寿命。蒸馏式海水淡化装置可分为真空沸腾式和真空闪发式两种。前者为海水加热和蒸发同在一个高真空的蒸发器内进行,后者为海水先在加热器内被加热,再经喷雾器减压喷洒到高真空的蒸发器内,部分海水迅速闪发汽化,产生蒸汽。真空闪发式海水淡化装置虽然能显著减少加热面结垢,但造价高,效率低(耗热量大),操作管理要求高,因此,较少在船上使用。

海水淡化的方法有冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法,以及碳酸铵离子交换法,船舶上海水淡化装置中蒸馏法应用最为广泛,近年来反渗透膜法也逐渐流行。

随着膜技术的快速发展,利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,借助海水侧加压,将海水中的溶剂也就是纯水成分经过“膜”反渗透到另一侧的这种海水淡化装置在船上被广泛应用。与传统的蒸馏法相比,反渗透海水淡化过程不发生相的变化,其最大优点就是节能,其能耗通常只有蒸馏法的1/40。

船舶海水淡化装置(造水机)的容量一般多为20吨/天以上,淡水需求量大的特殊船舶容量更大。制造的淡水很少含矿物质,也不能杀灭病菌,需经过矿化器和紫外线杀菌器处理后方可饮用。船舶对淡水水质要求最高的是锅炉补给水,故船舶海水淡化装置对所造淡水含盐量的要求一般都以锅炉补给水标准为依据。中国船用锅炉给水标准规定补给蒸馏水的含盐量应小于10毫克/升。

  • 陈海泉.船舶辅机.大连:大连海事大学,2016.

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