近些年來，各國新建的日產(chǎn)淡水萬噸級(jí)以上的非膜法海水淡化裝置，大多采取帶有TVC泵的低溫多效蒸發(fā)模式。TVC泵在真空行業(yè)又稱作水蒸汽噴射泵，本文結(jié)合日產(chǎn)淡水萬噸級(jí)的國產(chǎn)化大型低溫多效海水淡化裝置的工程案例與實(shí)踐，介紹了TVC泵的工作原理，對(duì)TVC泵的參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。為了滿足該TVC泵具有調(diào)節(jié)工作蒸汽流量的功能的要求，本工程案例采用具有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可調(diào)式TVC泵的設(shè)計(jì)方案，并在大型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)TVC泵進(jìn)行實(shí)物模擬試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步研究，為今后設(shè)計(jì)適用于大型低溫多效蒸發(fā)海水淡化工程的TVC泵，提供了可借鑒的、寶貴的設(shè)計(jì)案例與工程實(shí)踐。

　　全球商業(yè)運(yùn)營的日產(chǎn)萬噸級(jí)以上的大型的海水淡化方法只有多級(jí)閃蒸(MSF) 、低溫多效蒸發(fā)(LTMED)和反滲透(RO) 三種。多級(jí)閃蒸的工作頂溫一般在120℃以上，低溫多效蒸發(fā)的工作頂溫一般不超過70℃，與多級(jí)閃蒸相比較，低溫多效蒸發(fā)的工作頂溫低，可以很大程度地減緩設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕；反滲透膜法的海水預(yù)處理要求高、操作壓力高、淡水的殘留鹽含量高，而低溫多效蒸發(fā)的海水預(yù)處理簡(jiǎn)單、操作壓力低、淡水的殘留鹽含量低；所以低溫多效蒸發(fā)在全球商業(yè)運(yùn)營的大型海水淡化裝置中，正擁有越來越多的用戶。

　　目前，各國新建的日產(chǎn)淡水萬噸級(jí)以上的非膜法海水淡化裝置大多是帶有TVC泵的LT-MED 模式，而且運(yùn)行方式基本上是與熱電廠結(jié)合，可以充分地利用熱電廠的余熱進(jìn)行淡水與電力的聯(lián)產(chǎn)，有效地降低淡水的造水成本。為了進(jìn)一步降低造水的能耗，真空技術(shù)網(wǎng)(http://shengya888.com/)認(rèn)為將LT-MED 裝置與TVC泵技術(shù)藕合已成為當(dāng)今LT-MED 海水淡化裝置的發(fā)展趨勢(shì)。

　　1、低溫多效海水淡化簡(jiǎn)介及國產(chǎn)化大型裝置工程案例

　　低溫多效蒸發(fā)( low-temperature multi-effect distillation，簡(jiǎn)稱“LT-MED”) ，是指海水的最高蒸發(fā)溫度低于70℃的海水淡化技術(shù)。它的多效低溫蒸發(fā)器是由若干個(gè)噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來，后面1 效蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度均低于前面1 效蒸發(fā)器，該多效低溫蒸發(fā)器在真空負(fù)壓的工況下輸入海水和一定量的工作水蒸汽，通過多次蒸發(fā)和冷凝，從而獲得大約8 ～10 倍于工作水蒸汽量的蒸餾水的海水淡化過程。

　　LT-MED 造水成本低主要?dú)w結(jié)于它的低溫運(yùn)行方式，人們可以利用多種形式的低位熱源，如太陽能、工業(yè)余熱、動(dòng)力機(jī)組的冷卻水等，系統(tǒng)腐蝕與結(jié)垢現(xiàn)象大大減輕，海水預(yù)處理簡(jiǎn)單，運(yùn)行與維護(hù)成本低廉。

　　圖1 顯示了華北某發(fā)電企業(yè)在幾年前試運(yùn)營后投產(chǎn)的國產(chǎn)化大型LT-MED 海水淡化裝置工藝流程圖，該裝置的設(shè)計(jì)淡水產(chǎn)量為12000 t /日。該裝置為6 效蒸發(fā)器，其中再循環(huán)效4 效，直流效2 效。我方承擔(dān)了該項(xiàng)目的真空系統(tǒng)和TVC泵的設(shè)計(jì)、制造和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等工作。目前該裝置已正常運(yùn)營超過2年，真空技術(shù)網(wǎng)(http://shengya888.com/)認(rèn)為經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益明顯。

圖1 6 效LT-MED 海水淡化裝置工藝流程圖

　　由于LT-MED 裝置需要真空系統(tǒng)來維持其多效蒸發(fā)器的正常運(yùn)行工況，所以在工程實(shí)踐中一般選用水蒸汽噴射真空機(jī)組來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@種類型真空機(jī)組的工作介質(zhì)是水蒸氣，對(duì)產(chǎn)出的淡水無污染，沒有機(jī)械傳動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)部件、無振動(dòng)、耐腐蝕、免維護(hù)，適合24 h 連續(xù)運(yùn)行和常年長期運(yùn)行。

　　該工程項(xiàng)目要求設(shè)備年平均運(yùn)行小時(shí)數(shù)不小于8000 h。考慮到長年連續(xù)運(yùn)行，要求裝置的負(fù)荷隨著海水溫度和季節(jié)用水量的變化，應(yīng)當(dāng)具有40% ～110%負(fù)荷的調(diào)節(jié)能力。即要求該裝置在負(fù)荷范圍從110%變到40%皆可以正常操作，具有較大的操作彈性，且造水比不受影響。

　　圖1 所示的TVC泵是調(diào)節(jié)負(fù)荷、提高造水比、節(jié)約動(dòng)力蒸汽和降低運(yùn)營成本的關(guān)鍵設(shè)備。原先國內(nèi)已經(jīng)運(yùn)營的同類裝置中TVC泵大多是從國外引進(jìn)，在本項(xiàng)目中，我們首次采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化的大型TVC泵，其造價(jià)只有引進(jìn)的1 /10 左右。在調(diào)試中，最高的造水比達(dá)到1：11，即每消耗1 t 動(dòng)力蒸汽可獲得11 t 蒸餾水。

2、試驗(yàn)結(jié)論

　　(1) 通過調(diào)節(jié)可調(diào)式TVC泵的芯棒相對(duì)位置以改變其噴嘴喉部面積，TVC泵的工作蒸汽和混合蒸汽流量的范圍相應(yīng)會(huì)有較大幅度的變化，選取適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)區(qū)間，可以滿足制淡水量在40% ～ 110% 之間可以調(diào)節(jié)的實(shí)際使用要求。

　　(2) 只要選擇較理想的噴嘴距，可調(diào)式TVC泵的噴嘴喉部面積變化時(shí)，其引射蒸汽的流量、壓力和溫度的變化范圍均很小，這對(duì)于保障大型低溫多效蒸發(fā)海水淡化裝置的工況穩(wěn)定性，具有非�，F(xiàn)實(shí)的意義。