从海水中取出淡水或去除盐分都可以达到海水 淡化的目的。目前船舶上主要运用前一种方法，即 从海水中直接取出淡水，核心设备是真空沸腾式海 水淡化装置。根据盐分几乎不溶于低压蒸汽的原 理，在高真空度的蒸发器内，利用船舶柴油机缸套 冷却水的余热先加热海水并使之汽化，然后再将蒸 汽冷凝，得到几乎不含盐分的蒸馏水。其优点在 于：①利用主机缸套冷却水的余热，提高了船舶动 力装置的经济性；② 沸点不高(蒸发温度约4O ℃)，加热温差不大，加热器结垢较轻；③造水机 中没有运动部件，使用和维护较其它设备简单。 如图1所示，真空沸腾式海水淡化装置主要部 分是蒸馏器，采用管壳式换热器的蒸馏器下部有竖 管式的蒸发器，海水泵所抽海水的一部分经过给水 调节阀送入蒸发器，在竖管内自下向上流过。作为 加热介质的主机缸套水从管外流过，对海水加热， 竖管内的海水达到沸点后即开始汽化，流出竖管后 的蒸汽从水中逸出，绕过横置在蒸发器上方的管壳 式冷凝器两侧的汽水分离器，从冷凝器壳体上部的
作者简介：蔡艳(1971一)，女，江苏盐城人，工程师，大学专科，主要从事设备管理工作。 2012年第5期 中国修船 第25卷
开口进入冷凝器。供冷却用的海水在冷凝器管内流 过，管外的蒸汽被冷凝为淡水。冷凝水聚集在冷凝 器底部，经冷凝水泵抽出送至淡水柜。
在蒸发器内，因部分汽化而浓缩的海水称为盐 水，盐水含盐过高会使蒸汽携带的水珠含盐量增 加，影响所产淡水质量，盐水由盐水泵排出船舷 外。蒸馏器中海水的蒸发和蒸汽的冷凝都是在真空 下进行的，真空度的建立和维持依赖于真空泵；真 空泵和盐水泵一般都采用喷射泵，工作水由造水机 海水泵供给。
1一冷凝水泵；2一蒸馏器；3一真空泵；4一盐水泵；5一给水调 节阀；6一海水泵。
图1 真空沸腾式海水淡化装置原理图 2 造水机造水量减少的原因和对策措施 造水机的造水量可根据下式计算： D=3 600 (KA A t—Q )／ (h2一h1)
式中： 为传热系数，W／(m ·oC)；A为换热面 积，m ；A t为对数平均温差，oC；Q 为蒸发器中 的热损失，w；h：，h，为蒸汽、水的焓值，J／kg。 由造水量计算公式可知，造水机的淡水产量主 要取决于蒸发器的蒸发量，因而与影响蒸发器传热 效果的传热系数、换热面积、海水沸点、主机缸套 水温度等因素有关，另外还受到蒸发器的海水的流
量和温度因素的影响。
引起造水机造水量不足的原因有：①蒸发器换 热面结垢严重，导致传热系数小影响传热效果；② 真空度不足，导致海水沸点提高；③主机缸套水加 热温度低；④进蒸发器的通道淤堵使得蒸发器的给 水量不足，管壳式蒸发器的水位过低；⑤冷凝水泵 出口的电磁阀关闭不严，淡水回流。
造水机造水量的多少，直接取决于蒸发量的大 小，从实际案例看，造水机产量的降低的主要原因 有：①真空度建立不起来或不能保持；②换热面脏 污结垢。
例1：某船的造水机设计造水量为25 t／d，而 现今造水量不足3 t／d，查阅《轮机日志》得知， 造水机原日产量可达20 t以上。
造水机壳体上有多处焊补痕迹，同时在使用时 注意到真空表显示真空度不足。根据以往经验，点 燃一支烟(注意：机舱是严禁抽烟，需格外注意， 小心使用)，小心缓慢地在造水机壳体表面移动检 查，特别注意检查焊缝，接缝处，发现焊接的地方 有多处有烟吸进去的现象，显然壳体气密性不佳， 导致真空度达不到设计值的要求，使得海水沸点相 应提高，蒸发器的产汽量下降，造水量减少。经重 新修理壳体，工作后造水量正常。
例2：某船造水机造水量日渐减少，最后造水
量不足8 t，但在实际操作中真空度符合设计要求， 各工作参数也正常。
在造水时通过观察，发现给水流量在同样的压 力下，蒸发器管孔处沸腾的水泡明显减少，没有 “水烧开”的样子。显然，这是蒸发器大量结垢所 致。
水垢主要成分是CaCO3、CaS04和Mg(OH)2，
后者在海水中的溶解度很低，前两者随温度的升高 而降低，很容易在加热面结晶析出而成水垢，其机 理如下：
Ca(HCO3)2 Ca +2HCO； 2HCO； co；一+H20+co2 t co；一+ca — CaCO3 co；一+H20 co2 t+20H— Mg +20H’ Mg(OH)2 J，
停下设备打开蒸发器，看到管壁上结有一层白 垢，管壁结垢后导致传热能力下降，可见造水量减 少与蒸发器管壁结垢有关。还注意到以前每次到港 后，打开造水机前盖投药除垢时，，蒸发器中的海水 都没有放掉，除垢药剂直接投入到蒸发器中，化解
药品用海水，且药品说明书中写到“可用海水”， 而且以往一直是这样操作。本人以前遇到过此类情 况，知道用海水做溶解药品的溶剂是不合适的，因 为海水的某些成分会抑制除垢剂的药力。长期使用 海水为溶剂，每次除垢都除不尽，只能导致结垢越 来越严重，传热效果越来越差，造水量也就越来越 少了。症结找出后，将造水机蒸发器内海水排尽， 加灌淡水，投药加温，除垢效果马上显见。红色的 · l2 ·
2012年第5期 蔡艳，等：船用造水机常见故障原因及对策 第25卷 药液反应后变成了褐黄色，说明药力已全部中和， 而以前用海水除垢很难反应成此颜色，遂排尽，再 灌入淡水，投药加温，反复几次投药处理后，除垢 效果达到说明书中所说：“当溶液保持红色达1 h， 则清洁过程可以认为已完毕，排放掉溶液。” 造水 机工作后造水正常。
这一问题的发生，与操作者的理解能力和知识 水平有很大的关系：UNITOR公司关于除垢剂药品 的使用说明书译文中明确指出： “除垢剂通常用淡 水稀释”，这句话本来不会引起歧义，但为什么还 会用海水来稀释呢?这可能与下面的一段译文有 关：“硫酸钙和氢氧化镁需较强的酸溶液，酸的强 度不足时需用1份氯化钠(食盐)比20份除垢
剂；如食盐不足，另外一个方法是将除垢剂溶在海 水中。” 正是这一段文字中的“另外一个方法” 让 人误以为可将药投入海水中。其实，从“1份”食 盐与“20份” 药的比例中，应该正确理解为当没 盐的情况下，可用一定比例的海水来代替所缺的 盐，而不是全用海水。
以后每次除垢都先将蒸发器中的海水放掉，加 灌淡水，再投药除垢，再没出现过上述问题。 3 淡水含盐量过高的原因和对策
淡水含盐量过高的主要原因有：①加热介质的 流量过大、温度过高或真空度过高导致蒸发量过 大，沸腾过于剧烈；② 给水量太小；③ 排盐水的流 量不足，以致盐水水位太高，造成汽水分离程度不 足；④汽水分离器效果差；⑤冷凝器漏泄，冷却海 水进入冷凝水中。
某船在航行途中，造水机报警，显示冷凝水含 盐量超标，停止后重新启动，一会儿又是同样的报 警，其间观测到真空表读数较平时有细微变化，回 流电磁阀开启，通淡水舱的弹簧阀自动关闭，盐度 计显示盐分指数偏高，从取水样的阀门上放出冷凝 水，尝试感觉不出来咸味，反复几次启停仍然如
此，排除蒸馏系统的问题，判断可能是盐分检测装 置有问题。检查盐度计也正常，没有问题。再次启 动造水机，运行过程中观察到沸腾程度和盐水水位 正常，可以判断是冷凝器发生漏泄，冷却海水漏泄 到冷凝水中去了；停造水机、冷凝水泵，并关闭通 向淡水舱的水阀，放出冷凝器中的凝水，继续供冷 却水给冷凝器，一段时间后发现冷凝水水位计水位 逐渐升高，从取水阀门上放出的水有明显咸味，证 明判断正确。拆下冷凝器端盖，启动海水供给水 泵，抽真空，用前述检查造水机壳体漏泄真空方法 检查，没有发现异常，改用水压试验的方法查漏， 发现在管与管板的扩接处和某一根管有漏泄，修理 后，重新使用正常。 4 建议
由于海水中盐分及杂质含量较高，特别是加热 后盐分及杂质含量更高，除造成设备结垢严重影响 传热效果外，还经常发生换热器的腐蚀和穴蚀现 象，建议用淡水代替海水进行冷却，实施方案有： ①用淡水代替艉尖舱用于冷却艉轴管的压舱海水， 通过“泵一造水机一冷凝器”实现强制循环冷却； ②用冷却效果好、维护方便的板式冷凝器代替管壳 式冷凝器。这样既可以避免了冷凝器的结垢和腐 蚀，也避免了蒸发量足够而冷凝量不够造成的造水 量不足，对设备的长周期安全运行有积极的意义。 5 结论
造水机在船舶航行中具有很特殊的作用，特别 是远洋船舶，造水机一旦出现故障会严重影响船舶 的正常营运。因此，管理人员平时要加强知识的学 习和经验的积累，提高业务水平，确保造水机长期 安全工作。 参考文献
[1]费千．船舶辅机[M]．大连：大连海事大学出版社， 2010．
[2]王俊鹤．海水淡化[M]．北京：科学出版社，1978． [3]王世昌．海水淡化工程[M]．北京：化学工业出版社， 2003．
[4]黄福赐．工程热力学原理和应用[M]．北京：电力工 业出版社，1982．
[5]童钧耕，蒋智敏，沈维道． 工程热力学[M]． 北京： 高等教育出版社，2001． 收稿日期：2012—06—25 · 13 ·
·276· 化工进展
CHEMICAL INDUSTRYAND ENGINEERING PROGRESS 2009年第28卷增刊 船用海水淡化机性能分析
韩旭，马学虎，兰忠，靖宇，王虎虎
(大连理工大学化工学院，辽宁大连116024) 摘要：建立了低温单效船用小型海水淡化机的工艺性能计算模型，并进行了性能模拟计算和分析。在产量一定
的条件下，考察了热源温度、蒸发温度、海水进料温度、传热系数与造水成本的关系，对系统的经济性能作出了 初步分析。
关键词：船用海水淡化机；低温单效蒸发；性能分析 从20世纪70年代，我国开始研究低温多效蒸
发海水淡化技术【lJ，并取得了很大进展。目前，船 舰用海水淡化机大多利用动力系统的余热或废热为 能源12J，采用蒸馏法海水淡化技术，以解决海上缺 少淡水的问题。
为了研究小型海水淡化装置的性能，设计了一 套低温单效蒸发海水淡化实验装置，在产量一定， 操作温度等变化的实验条件下，对装置性能进行了 分析，为小型便携式船用海水淡化样机的实际运行 提供依据。
1 低温单效蒸发海水淡化系统模型 1．1工艺原理
图l为低温单效海水淡化工艺流程图。在淡化海水之 前，应对进料水进行预处理，加入酸或阻垢剂等，防 止淡化过程结垢pJ。进料水进入预热器，与废热水换 热后，进入蒸发器蒸发，蒸发出的蒸汽进入冷凝器与 进料海水换热，最后流入淡水储罐。在实验过程中开 启与冷凝器相连的真空泵，保证系统真空度，并抽走 不凝气，保证换热器的传热系数稳定。 1．2系统物料衡算
对单效海水蒸发器进行物料衡算【4】，见式(1)、 废热源 Mw，％
图l海水淡化工艺流程图
l一预热器；2一蒸发器；3一冷凝器；4一淡水储罐 式(2)。 Mt=Md+Mb