shipborne sea water desalination equipment
jianting haishui danhua zhuangzhi
在舰艇上用于分离海水中的盐分，制取淡水的装置。在海上可为动力装置给水、舰员生活用水提供淡水，使舰艇摆脱对陆上供水的依赖。在舰艇上实用的海水淡化装置有蒸馏淡化装置、电渗析淡化装置和反渗透淡化装置等。
蒸馏淡化装置 由蒸发器、冷凝器、辅机及控制设备等组成。制取淡水的方法，是利用动力装置的余热或辅助蒸汽的热量，使海水加热蒸发变成低压蒸汽，由于盐分不易溶解于低压蒸汽中，将此低压蒸汽冷凝，即可取得淡水。在柴油机动力装置舰艇上加热工质是柴油机缸套冷却水，在蒸汽动力装置舰艇上工质是辅助蒸汽。按海水被加热后蒸发方式不同，分为表面沸腾式淡化装置和闪发式淡化装置两种。舰艇上用得最多的是表面沸腾式淡化装置(图1)。装置工作时，加热工质进入蒸发器内的加热管，将管外海水加热，使之沸腾蒸发。加热工质被冷却后返回自己的工作系统；被蒸发海水生成的蒸汽上升，经汽水分离器，分离出蒸汽中带有的微小水滴，进入冷凝器，被冷凝管束内流动着的海水所冷却，凝结成蒸馏水(即淡水)，最后由凝水泵送到淡水舱。循环冷却用的海水由海水泵供给。为使装置能连续工作，海水泵还须不断地向蒸发器补充海水，以维持稳定的蒸发水位。为使蒸发器底部海水含盐量不致过高而影响产生蒸汽的质量，可用排污泵将浓盐水排出舷外。蒸发器中海水沸腾蒸发和冷凝器中蒸汽的凝结过程都是在真空状态下进行，真空度由真空泵不断抽出空气来造成。采用真空下沸腾蒸发的原因，一方面是沸腾温度低，能利用低温加热工质，如真空度为93%时，海水在38℃就沸腾蒸发，这就可利用温度约为55～65℃的柴油机缸套冷却水作加热工质。另一方面是为了减少海水在蒸发器加热管上的结垢。闪发式淡化装置的特点是海水加热器和蒸发器是分开的，蒸发器中压力低于加热器，蒸发器顶部装有喷雾器。由于从加热器中流出的水温高于蒸发器中的沸腾温度，一进入蒸发器，即在喷雾状态下迅速蒸发。核动力潜艇上有一种制取饮用水的海水淡化装置，在蒸发器底部设置电加热器，用其加热海水产生蒸汽后，通过压缩机提高蒸汽的压力和温度，再将此蒸汽回到蒸发器中去加热海水，使之沸腾蒸发、凝结，获得饮用水。在有些舰艇上，将蒸馏淡化装置制的淡水，再通过一个离子交换柱，用离子交换法使淡水进一步净化，以提高淡水的质量。
图1 表面沸腾式淡化装置系统及原理图
1．蒸发器 2．汽水分离器 3．冷凝器 4．海水泵 5．凝水泵 6．排污泵 7．真空泵 8．给水调节阀 9．加热管
电渗析淡化装置 由阳极、阴极、阴阳离子渗透膜、外壳等组成。制取淡水的原理(图2)，是将电渗析槽中充满海水，在两个电极之间加直流电场后，海水中溶解盐的阳离子(如Na+)向阴极迁移并通过阳离子渗透膜；阴离子(如CI－)向阳极迁移并通过阴离子渗透膜。这样中间室内海水盐分不断减少而变成淡水。这种淡化装置适用于低盐度水域而又缺乏余热源的小型舰艇上。
图2 电渗析海水淡化装置原理图
反渗透淡化装置 由给水泵、滤器、高压水泵、蓄压器、反渗透组件等组成。制取淡水的方法，是将海水加压到高于淡水的渗透压力，使之与常态渗透(浓度低的溶液中溶剂向浓度高的溶液渗透)相反的方向透过半渗透膜以分离盐分而取得淡水。反渗透组件主要有半渗透膜、外壳等。有板式、管式、螺旋卷式和中空纤维式。反渗透淡化装置主要用于非蒸汽动力装置的舰艇上。