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第十四章 船舶海水淡化装置
第一节 概述
第二节 船用蒸馏式海水淡化装置的工作原理
第三节 影响真空蒸馏式海水淡化装置工作的主要因素
第四节 船用海水淡化装置的实例及其管理
复习思考题
海水淡化装置 [名词委审定 ]汉英航海科技名词 (1996)]
sea water desalting plant,fresh water
generator
海水淡化装置 [汉英船舶大词典 ]
distilling system ;sea water desalting plant
fresh water generator
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第一节 概述
? 船舶每天都需要消耗相当敷量的淡水，以满足船员，
旅客和动力装置的需要．
? 一般称为淡水的含盐量在 1000mg/L以下．远洋船舶
为增加载货吨位，不宜携带过多淡水，一般都设有海水
淡化装置 (俗称造水机 )，以减少向港口购买淡水的费用，
并增强船舶的续航能力．
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? 海水是一种含有 80多种盐类的水溶液，其中含量超过 1mg/L
者有 11种．海水含盐量与所在海区的地质、降雨量、入海河
流流量和海水蒸发量等有关；
? 大洋中海水平均含盐量约为 35g/L；
? 某些离河口近，蒸发量小的内海，如波罗的海含盐量仅为
2～ 6.7g／ L,黑海含盐量 17～ 18.5g/L；
? 而某些蒸发量大的内海，如红海、地中梅，含盐量可高达
40g／ L以上。
海水的含盐量
不同海域的海水含盐量虽然不同，但各种主要盐类所占比例却基本不
变．当海水含盐量为 35g／ L时，各种盐类的含盐量如表 14— 1所示，其
中含量最多的是 NaCl和 MgCL2。
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1 mg/L(NaCl)相当于 0.606 mg／ L(CI`)
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? 船上淡水主要用作柴油主机冷却水、锅炉补给水、洗涤和饮用水等。
? 柴油机冷却水只要是淡水即可。
? 洗涤水一般要求氯离子浓度不大于 200mg／ L(Cl‘)，硬度不大于 7毫克当
量／升。
? 饮用水必须不含有害健康的杂质、病菌和异味，含盐量不大于 500～
1000mg／ L，氯离子浓度不大于 250～ 500mg／ L(Cl`),pH值为 6,5～ 8,5。
? 造水机生产的蒸馏水所含矿物质太少，也不能杀灭病苗，故作为饮用水
时应经过矿化和杀菌处理。
? 对锅炉补给水的水质要求最高，一般船用海水淡化装置对所产淡水含盐
量的要求皆以锅炉补给水标准为依据,我国船用锅炉给水标准规定补给蒸馏
水的含盐量应小于 10mg／ L(NaCl)．
1 mg/L(NaCl)相当于 0.606 mg／ L(CI`)
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船舶对淡水的需要数量是：
? 生活用水每人约 150～ 250L／ d．
动力装置用水以主机功率计：
柴油机船每千瓦约需 0.2～ 0.3L／ d，
汽轮机船每千瓦约儒 0.5～ 1.4L／ d，
? 辅锅炉的补水量可按蒸发量的 1％～ 5％估计，
中，高压锅炉按蒸发量的 1％～ 3％计．
? 一般主机功率为 7500kW左右的柴油机货轮，
造水机容量大多不超 过 20～ 25m3／ d。
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海水淡化的方法,
? 蒸馏法
? 电渗析法
? 反渗透法
? 冷冻法
船用海水淡化绝大多数采用蒸馏法。
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一、蒸馏法
? 蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断
地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化
过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海
水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，
而雨是不带咸味的。
? 根据设备可分为蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级
闪急蒸馏法等。此外，以上方法的组合也日益受到
重视。
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二、电渗析法亦称换膜电渗析法
?该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交
换膜是 0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过
性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴
膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交
替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相
邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。
?电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理
的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也
越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、
分离与提纯。
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三、反渗透法 通常又称超过滤法
?是 1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利
用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水
与淡水分隔开的。
?在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从
而使海水一侧的液面逐升高，直至一定的高度才停止，
这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为
渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，
那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。
?反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法
的 1/2，蒸馏法的 1/40。因此，从 1974年起，美日等发达
国家先后把发展重转向反渗透法。
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第二节 船用蒸馏式海水淡化装置的工作原理
?真空蒸馏式海水演化装置分为沸腾式和闪发式两种。
?两者的主要区别是后者海水是在单独的加热器里被加
热，然后再喷人真空容器内‘闪发‘成气。
? 闪发式装置虽有结垢少的优点，但经济性不如沸腾式，
船上已基本不用。
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一阀、三器、四泵
? 给水阀
? 加热器、蒸发（馏）器、冷凝器
? 海水泵、真空泵、排盐泵、凝水泵
真空沸腾式造水机组成：
给水量 w0
产水量 w
排盐量 wB
给水量 w0＝产水量 W+排盐量 WB
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真空沸腾式造水机组成：
真空度大于 80％
沸腾温度不高于 60℃
工作原理
板式真空沸腾式造水机操作
加热器竖管内海水达到沸点
后即开始汽化，流出竖管后
蒸汽从水中逸出称为 二次蒸
汽 （以区别于某些造水机用
来加热的蒸汽 )。
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? 蒸馏器中海水的蒸发
和二次蒸汽的冷凝都是
在真空状态下进行的。
? 真空度的建立和维持
有赖于真空泵 6．真空泵
6和排盐泵 5一般采用水
喷射泵，其工作水由造
水机海水泵 2提供。
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一、影响淡水产量的因素
(1)换热面脏污结垢，使蒸发器传热系数减小。
(2)加热侧发生“气塞”，里面的气体会影响加热介质流动而妨碍换热。
可通过放气旋塞把气放掉．
(3)蒸发器水位太低，使加热水与被加热海水间的实际换热面积减少，
蒸发器内最适当的水位是正好达到上管板的位置．
(4)真空度不足，这会导致海水的沸点提高。
(5)加热水流量不足或温度太低，以致加热水平均温度降低．
(6)给水量增大 (给水倍率加大 )或给水温度降低，会使海水达到沸腾部分
的面积相应减小，蒸发量降低，更多的热量耗于预热或被盐水带走。
(7)凝水回流电磁阀关闭不严，使一部分所产淡水漏回蒸馏器．
第三节 影响真空蒸馏式海水淡化装置工作的主要因素
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二、真空度的建立和保持
? 船用真空蒸馏式海水淡化装置大都将
真空度维持在 90％一 94％ (91,7— 95,7kPa)，
相应蒸发温度为 45～ 35℃ 。
? 也有的海水淡化装置将真空度设计为 80％～ 90 ％ (81,4～ 91,7kPa)，
相应蒸发温度为 60～ 45℃ 。
? 若真空度太低，则沸点增高，产水量就会减少，甚至停产，
而真空度过高，则沸点过低，又会导致沸腾过于剧烈，使二次蒸汽
携带水珠量增加，以致所产淡水的含盐量增加．
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使蒸馏器内保持足够真空度的条件是：
(1)有足以与蒸发量相适应的冷凝能力 。如果冷凝器换热能力下降 (冷却水温
度升高或流量不足、冷却水侧“气塞”、冷凝器换热面脏污、或凝水水位过高
使冷凝换热面面积减小等 )，则会使真空度降低，此外，若因加热介质流量过
大或温度过高以至使蒸发量过大，也会使真空度降低．在各种影响因素中最主
要的扰动是冷却海水的温 度．
(2)真空泵应具有足够的抽气能力 。水射真空泵的工作水压过低或工作水温
过高，排出背压过高 (>8mH2O)，喷咀磨损、堵塞、安装不当、吸人止回阀卡
死等都能使真空泵的抽气能力下降。
(3)蒸馏装置要有良好的气密性 。
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三、影响蒸馏装置加热面结
垢的因素
(1) 海水的沸点 。装置的真空度越
低，海水的沸点越高，则难溶盐的溶
解度下降越多，水垢生成的速度就越
快．而且，海水温度的高低还决定了
水垢的成分。如图 14·3所示，当水温
不太高时，水垢的主要成分是 CaCO3，
Mg(OH)2主要呈泥渣沉诧．当水温超
过 75℃, Mg(OH),垢的比例就迅速增
加，当水温超过 82～ 83C时，
Mg(OH)2)垢就会取代 CaCO3而成为
水垢的主要成分．因此，蒸馏装置不
加防垢剂时一般不允许盐水温度超过
75℃ 。
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(2)盐水的含盐量 。在同样的工作
压力和传热温差下，盐水的含盐
量越大，难溶盐的含量就越大，
生成的水垢也就越多。盐水浓度
大还表明给水
(3)传热温差 。如果加热介质的温
度过高，加热器差过大，则加热
面附近的海水就会因汽化而浓缩
严重，以致结垢量增加，且如图,
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给水倍率 u＝给水量 /产水量
u应控制在 3～ 4
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应该指出，增大给水倍率 u虽
可减少盐水含盐量，减轻结垢
程度，但同时也会因排盐泵和
海水泵流量的增加，使装置的
热损失和耗电量增加，导致产
水量降低：一般认为：船用真
空沸腾式淡化装置适宜的给水
倍率 u＝ 3～ 4。此时的海水浓缩
率 ξ＝ 1,5～ 1.3，不会生成
CaSO4水垢．
盐水含盐量 SB与海水含盐量 S0之比称为浓缩率 ξ,
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四、影响蒸馏袭置所产淡水含盐量的因素
干饱和水蒸气几乎是不溶有盐分的。
装置所产淡水的含盐量 SF，取决于进入冷凝器的二次蒸汽的含水量
w(％ )和蒸发器内盐水的含盐量 SB(mg／ L)，即：
由此可见，从管理的角度来看，淡水含盐量过高的主要原因有：
(1)装置的负荷 (蒸发量 )过大,沸腾过于剧烈．这可曲是加热介质的
流量过大，量度过高，或真空度过高。这时应减小冷却水流量或稍开
真空破坏阀．
(2)蒸发器水位太高,对图 14— 1所示竖管式蒸发嚣而育，蒸发器内
水位以达到上管板为宜．蒸发器如设有水位计，这时水位计水位因不
含汽泡，约在半高处．水位过高应减小给水量．
(3)盐水含盐量太大．这时，应证足够的捧盐量和给水倍率,
(4)冷凝器漏泄,使冷却海水漏入人凝水侧．
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第四节 船用海水淡化装置的实例及其管理
一、带竖管蒸发器的真空沸腾式海水淡化装置
1．装置的组成和工作
图 14— 5示出带竖管蒸发器的真空沸腾式海水淡化装置的系统实
例．这种海水淡化装置在远洋船上使用较早，现仍在广泛使用。
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远洋船上的海水淡化装置
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远洋船上的海水淡化装置
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2，装置的启用和停用
(1)启用
① 启用前的准备
检查蒸馏器真空破坏阀、底部泄水阀及凝水泵出口阀、给水调节阀和
给水流量计旁通阀是否确已关闭。将海水引入冷凝器，再开启蒸发器
加热淡水进、出阀，将主机缸套冷却水引入蒸发器，然后开启冷凝器、
蒸发器的放气阀，直至流出整股水流后关闭，如加热和冷却水进口为
三通阀，则可在抽真空和给水后再引入加热、冷却水．
② 抽空和给水
③ 供入热水
蒸馏器中的真空度达到要求时，将通向主机淡水冷却器的旁通阀 2关
小，使主机冷却水在蒸发器中通过。
④ 供人冷却水 当开始产汽后，关小冷却海水旁通阀，增加冷凝器的
冷却水流量，保持合适的真空度．
⑤ 排出凝水 当凝水水位达到冷凝器水位计约半高时，即可起动凝水
泵，打开其出口阀，向淡水舱供水，同时接通盐度计的电源
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(2)停用
当船舶驶近港口、河口或寓岸不超过 20 n mile时，即应使
海水淡化装置停止工作，因为这些地方的海水容墨受到油和细
菌的污染，使所产淡水不合卫生要求，并容易污染造水机。
装置停用的一般步骤如下, ①停止加热。 为此，应先开大加
热水调节阀，然后关闭蒸发器的热水进、出口阀．当主机缸套
水冷却器没有自动调温装置时，应同时关小其淡水旁通阀，以
免进入缸套的冷却水温度升高,②关闭凝水排出阀,停止凝水
泵的工作。 ③关闭给水截止阀,停止海水泵,④停止冷凝器的
海水供应 。 ⑤打开真空破坏阀 。
如果停用时间较长，则还应将蒸馏器中的盐水经泄水阀放空。
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3．海水淡化装置的遥控和自动化
近年来，轮机自动化发展迅速．实现了无人机舱的船舶，海水淡化装置也
必须实现遥控和自动调节．图 14— 8所示为可以遥控和自动调节的真空沸
腾式海水淡化装置的简图，其主要特点如下：
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(1)在蒸馏器的壳体上装有一个
可由蒸发温度继电器 l控制的常
开式真空调节电磁阀 2。
运行时，如海水温度较低，以
致使真空度增加到 94％ (对应的
蒸发温度降到 35℃ )时，用蒸发
温度继电器 1使电磁阀 2断电而
开启，外界空气遂得以进人蒸
馏器．直至真空度降至正常范
围，对应的蒸发强度上升至调
定值 (调定幅差值 )后，继电器才
重新通电，使电磁阀关闭，从
而到自动调节真空度的目
的．至于冷却海水则始终保持
额定流量而无需调节．
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(2)系统装有压力继电器 7和液控
泄放阀 6。当装置建立起给定的
给水压力后，泄放阀 6就会在水
压的作用下自动关闭．在给水系
统出现故障，致使蛤水压力下降
至调定值时，继电器 7就会接通
报警电路。而在装置停止工作、
海水蔡供水压力消失后，用阀 6
就会自动开启从而将蒸馏器中的
存水泄空。
(3)装置的加热与冷却系统始终和
主机的海、淡水系统串联 (图中未
示出 )。这样，在装置停用后，虽
会使主机的海淡水系统附加一些
流动阻力，但却能在装置启，停
时省去开、关阀件及放气等诸多
操作。
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4．运行中管理
(1) 给水倍率的控制
调节给水管路上的调节阀,使给水流量保证给水倍率 u为 3— 4为宜。
给水倍率合适且排盐泵工作正常时，蒸发器内部水位应比上管板稍
高，给水倍率太大，也有可能使盐水水位太高，会使产水含盐量增大。
(2) 凝水水位的控制
冷凝器凝水水位一般维持在水位计的 1／ 2～ 1／ 3高度。
凝水水位取决于冷凝器单位时间的凝水量和凝水泵的流量，当二者
相等时水位也就稳定。运行中凝水水位如不合适，可 通过适当调节凝
水泵出口阀的开度来调节凝水泵的流量 。
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(3) 真空度的控制
船用真空沸腾式淡化装置的蒸发温度常控制在 35～ 45℃ 范围内，相
应真空度为 94％一 90％。但现在也有的蒸馏装置将蒸发温度定为 45～
60℃,相应真空度为 90％～ 80％。 装置的真空度是通过调节冷凝器的
冷却水流量来控制的。 一般冷却海水流量控制在冷却海水温升为 5～
6℃ 左右。真空度太低，海水沸点升高，会使结垢加剧，产水量减少；
而真空度太高，则沸腾过于剧烈，又会使所产淡水的含盐量增加。
（ 4）产水量的控制
装置的产水量主要 靠调节进入造水机的加热淡水的流量来控制 。如
果关小旁通阀 2，增大加热水的流量，则加热淡水流经蒸发器的温降减
小 (平均温度升高 )，产水量提高，反之，则淡水产量降低。通常，加热
淡水流经蒸发器的温降约为 6～ 9℃,
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小结,真空沸腾式诲水淡化装置在运行中的管理：
? 保持适当的给水流量，维持蒸发器水位适宜；
? 调节凝水泵流量使之与淡水产量相适应，以维持适当的凝水水位；
? 控制冷却海水流量 (必要时稍开真空破坏阀，维持适当的真空度；
? 控制加热水流量，维持适当的淡水产量，注意防止负荷过大、沸腾
过于剧烈。
只要供水量及排盐泵工作正常，盐水的含盐量一般是会保持在合适的
范围之内的．蒸馏装置工作中最可能发生的干扰是海水温度变化，它
直接影响到真空度。
只要真空度稳定，其它各项参数如产水量、给水量、蒸发器水位和凝
水水位不必经常调节。故诲水淡化装置工作稳定后，一般无需专人看
管，而只要定期巡视即可．
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(1) 漏气及其防止
检查海水淡化装置的密封性,可将蒸馏器通外界的各阀关闭，然
后启用喷射泵，尽可能将蒸馏器抽至工作所要求的真空度后停
止抽气．如在 1 h内真空度下降超过 10 ％，即表明密封性不合
格。
至于具体漏泄处，则可在蒸馏器保持较高真空度的情况下，以
烛火或线香沿各接合面慢慢移动，如发现烛火或烟向内偏移，
则表明该处漏气．通常最易漏气的地方是凝水泵的轴封和阀杆
填料等处．固定部件结合处的漏泄，可采用涂油漆、密封胶等
办法堵漏。有些滑缝或漏孔，可先塞上适当的填充物，再在外
面涂以油漆、沥青或环氧树脂等。
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(2) 漏水及其防止
检验冷凝器是否漏水，可停用造水机，关闭凝水泵出口阀，继
续供给冷疑器冷却水．如果凝水水位逐渐升高，则表明冷凝器漏
泄，即冷却海水漏到了凝水一侧．这一点可短时间关闭通往淡水
柜的截止阀，启动凝水泵，检测盐度予以证实．为进一步确定漏
泄部位，可关闭冷却水进、出口阀，将冷却海水泄空后拆下冷凝
器端盖，用前述线香或烛火法查漏．也可通过向冷凝器内压水
(最好是热水 )的方法来查漏．经验表明，漏泄大多是由于管与管
扳的扩接不良所造成．
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(3) 给水处理及蒸发器的清洗与除垢
给水处理
? 海水淡化装置配有给水投药处理
设备
水处理剂的作用是：
①使海水中的难溶物质在析出时
不形成水垢，而形成很小的形状不规
则的松散易脱落的晶体，从而被排盐
泵连续排走。
②含有消泡沫剂，能消散小汽泡，
防止海水飞溅，从而减少所产淡水的
含盐量，便于加大蒸发率．
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清洗与除垢
?管于内侧的水垢可用钢丝刷等工
具人工刷除，为减轻劳动强度，目前
多用 化学除垢法清除 。除垢剂多是一
些酸性物质，如干酸粉、柠檬酸和乙
醇酸钠等。
?蒸发器竖管外壁的脏污，常用 碳
酸钠煮洗,碳酸钠水溶液的浓度宜
保持在 1％左右，碱煮时间持续 8h．
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二、带板式换热器的真空沸腾式海水淡化装置
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带板式换热器的真空沸腾式海水淡化装置
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JWP－ 26－ C型造水机
Alfa Layal公司生产的 JWP－ 26－ C型板式造
水机内部采用了钛金属板，具有结构紧凑、重量轻
的特点。
这种 板式造水机 是用真空蒸馏的原理利用主机
冷却水系统产生的废热或其它热源将海水转化成淡
水的。
该造水机技术性能好，可靠性高，而且结晶的
盐垢也少，能为各种船舶提供高质量的生活和生产
用水，是新船或者现有船舶新装或更换造水机的理
想装置。
该造水机所需的维修费用很低。热交换器中的
钛金属板和广泛使用的非金属材料能避免关键部件
的腐蚀。盐的结晶率低也减少了维修费用。如果需
要维修，打开造水机前盖即可方便地进入内部检修
。该造水机可不间断地供水，在船舶的整个寿命期
间造出的淡水的含盐度最高仅为 2ppm。
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? 板式换热器式蒸馏器不仅可通过孔板严
格控制给水量，而且给水通过蒸发器的时
间很短，所以换热面上的结垢也就很轻；
? 蒸馏器的加热可换用蒸汽加热。
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喷射泵－ 作为真空泵、排盐泵。
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冷凝器
蒸发器
加热器
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壳管式换热器
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第十四章 船舶海水淡化装置
第一节 概述
第二节 船用蒸馏式海水淡化装置的工作原理
第三节 影响真空蒸馏式海水淡化装置工作的主要因素
第四节 船用海水淡化装置的实例及其管理
复习思考题
海水淡化装置 [名词委审定 ]汉英航海科技名词 (1996)]
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第一节 概述
? 船舶每天都需要消耗相当敷量的淡水，以满足船员，
旅客和动力装置的需要．
? 一般称为淡水的含盐量在 1000mg/L以下．远洋船舶
为增加载货吨位，不宜携带过多淡水，一般都设有海水
淡化装置 (俗称造水机 )，以减少向港口购买淡水的费用，
并增强船舶的续航能力．
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? 海水是一种含有 80多种盐类的水溶液，其中含量超过 1mg/L
者有 11种．海水含盐量与所在海区的地质、降雨量、入海河
流流量和海水蒸发量等有关；
? 大洋中海水平均含盐量约为 35g/L；
? 某些离河口近，蒸发量小的内海，如波罗的海含盐量仅为
2～ 6.7g／ L,黑海含盐量 17～ 18.5g/L；
? 而某些蒸发量大的内海，如红海、地中梅，含盐量可高达
40g／ L以上。
海水的含盐量
不同海域的海水含盐量虽然不同，但各种主要盐类所占比例却基本不
变．当海水含盐量为 35g／ L时，各种盐类的含盐量如表 14— 1所示，其
中含量最多的是 NaCl和 MgCL2。
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1 mg/L(NaCl)相当于 0.606 mg／ L(CI`)
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? 船上淡水主要用作柴油主机冷却水、锅炉补给水、洗涤和饮用水等。
? 柴油机冷却水只要是淡水即可。
? 洗涤水一般要求氯离子浓度不大于 200mg／ L(Cl‘)，硬度不大于 7毫克当
量／升。
? 饮用水必须不含有害健康的杂质、病菌和异味，含盐量不大于 500～
1000mg／ L，氯离子浓度不大于 250～ 500mg／ L(Cl`),pH值为 6,5～ 8,5。
? 造水机生产的蒸馏水所含矿物质太少，也不能杀灭病苗，故作为饮用水
时应经过矿化和杀菌处理。
? 对锅炉补给水的水质要求最高，一般船用海水淡化装置对所产淡水含盐
量的要求皆以锅炉补给水标准为依据,我国船用锅炉给水标准规定补给蒸馏
水的含盐量应小于 10mg／ L(NaCl)．
1 mg/L(NaCl)相当于 0.606 mg／ L(CI`)
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船舶对淡水的需要数量是：
? 生活用水每人约 150～ 250L／ d．
动力装置用水以主机功率计：
柴油机船每千瓦约需 0.2～ 0.3L／ d，
汽轮机船每千瓦约儒 0.5～ 1.4L／ d，
? 辅锅炉的补水量可按蒸发量的 1％～ 5％估计，
中，高压锅炉按蒸发量的 1％～ 3％计．
? 一般主机功率为 7500kW左右的柴油机货轮，
造水机容量大多不超 过 20～ 25m3／ d。
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海水淡化的方法,
? 蒸馏法
? 电渗析法
? 反渗透法
? 冷冻法
船用海水淡化绝大多数采用蒸馏法。
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一、蒸馏法
? 蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断
地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化
过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海
水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，
而雨是不带咸味的。
? 根据设备可分为蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级
闪急蒸馏法等。此外，以上方法的组合也日益受到
重视。
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二、电渗析法亦称换膜电渗析法
?该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交
换膜是 0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过
性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴
膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交
替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相
邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。
?电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理
的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也
越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、
分离与提纯。
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三、反渗透法 通常又称超过滤法
?是 1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利
用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水
与淡水分隔开的。
?在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从
而使海水一侧的液面逐升高，直至一定的高度才停止，
这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为
渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，
那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。
?反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法
的 1/2，蒸馏法的 1/40。因此，从 1974年起，美日等发达
国家先后把发展重转向反渗透法。
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第二节 船用蒸馏式海水淡化装置的工作原理
?真空蒸馏式海水演化装置分为沸腾式和闪发式两种。
?两者的主要区别是后者海水是在单独的加热器里被加
热，然后再喷人真空容器内‘闪发‘成气。
? 闪发式装置虽有结垢少的优点，但经济性不如沸腾式，
船上已基本不用。
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一阀、三器、四泵
? 给水阀
? 加热器、蒸发（馏）器、冷凝器
? 海水泵、真空泵、排盐泵、凝水泵
真空沸腾式造水机组成：
给水量 w0
产水量 w
排盐量 wB
给水量 w0＝产水量 W+排盐量 WB
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真空沸腾式造水机组成：
真空度大于 80％
沸腾温度不高于 60℃
工作原理
板式真空沸腾式造水机操作
加热器竖管内海水达到沸点
后即开始汽化，流出竖管后
蒸汽从水中逸出称为 二次蒸
汽 （以区别于某些造水机用
来加热的蒸汽 )。
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? 蒸馏器中海水的蒸发
和二次蒸汽的冷凝都是
在真空状态下进行的。
? 真空度的建立和维持
有赖于真空泵 6．真空泵
6和排盐泵 5一般采用水
喷射泵，其工作水由造
水机海水泵 2提供。
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一、影响淡水产量的因素
(1)换热面脏污结垢，使蒸发器传热系数减小。
(2)加热侧发生“气塞”，里面的气体会影响加热介质流动而妨碍换热。
可通过放气旋塞把气放掉．
(3)蒸发器水位太低，使加热水与被加热海水间的实际换热面积减少，
蒸发器内最适当的水位是正好达到上管板的位置．
(4)真空度不足，这会导致海水的沸点提高。
(5)加热水流量不足或温度太低，以致加热水平均温度降低．
(6)给水量增大 (给水倍率加大 )或给水温度降低，会使海水达到沸腾部分
的面积相应减小，蒸发量降低，更多的热量耗于预热或被盐水带走。
(7)凝水回流电磁阀关闭不严，使一部分所产淡水漏回蒸馏器．
第三节 影响真空蒸馏式海水淡化装置工作的主要因素
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二、真空度的建立和保持
? 船用真空蒸馏式海水淡化装置大都将
真空度维持在 90％一 94％ (91,7— 95,7kPa)，
相应蒸发温度为 45～ 35℃ 。
? 也有的海水淡化装置将真空度设计为 80％～ 90 ％ (81,4～ 91,7kPa)，
相应蒸发温度为 60～ 45℃ 。
? 若真空度太低，则沸点增高，产水量就会减少，甚至停产，
而真空度过高，则沸点过低，又会导致沸腾过于剧烈，使二次蒸汽
携带水珠量增加，以致所产淡水的含盐量增加．
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使蒸馏器内保持足够真空度的条件是：
(1)有足以与蒸发量相适应的冷凝能力 。如果冷凝器换热能力下降 (冷却水温
度升高或流量不足、冷却水侧“气塞”、冷凝器换热面脏污、或凝水水位过高
使冷凝换热面面积减小等 )，则会使真空度降低，此外，若因加热介质流量过
大或温度过高以至使蒸发量过大，也会使真空度降低．在各种影响因素中最主
要的扰动是冷却海水的温 度．
(2)真空泵应具有足够的抽气能力 。水射真空泵的工作水压过低或工作水温
过高，排出背压过高 (>8mH2O)，喷咀磨损、堵塞、安装不当、吸人止回阀卡
死等都能使真空泵的抽气能力下降。
(3)蒸馏装置要有良好的气密性 。
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三、影响蒸馏装置加热面结
垢的因素
(1) 海水的沸点 。装置的真空度越
低，海水的沸点越高，则难溶盐的溶
解度下降越多，水垢生成的速度就越
快．而且，海水温度的高低还决定了
水垢的成分。如图 14·3所示，当水温
不太高时，水垢的主要成分是 CaCO3，
Mg(OH)2主要呈泥渣沉诧．当水温超
过 75℃, Mg(OH),垢的比例就迅速增
加，当水温超过 82～ 83C时，
Mg(OH)2)垢就会取代 CaCO3而成为
水垢的主要成分．因此，蒸馏装置不
加防垢剂时一般不允许盐水温度超过
75℃ 。
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(2)盐水的含盐量 。在同样的工作
压力和传热温差下，盐水的含盐
量越大，难溶盐的含量就越大，
生成的水垢也就越多。盐水浓度
大还表明给水
(3)传热温差 。如果加热介质的温
度过高，加热器差过大，则加热
面附近的海水就会因汽化而浓缩
严重，以致结垢量增加，且如图,
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给水倍率 u＝给水量 /产水量
u应控制在 3～ 4
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应该指出，增大给水倍率 u虽
可减少盐水含盐量，减轻结垢
程度，但同时也会因排盐泵和
海水泵流量的增加，使装置的
热损失和耗电量增加，导致产
水量降低：一般认为：船用真
空沸腾式淡化装置适宜的给水
倍率 u＝ 3～ 4。此时的海水浓缩
率 ξ＝ 1,5～ 1.3，不会生成
CaSO4水垢．
盐水含盐量 SB与海水含盐量 S0之比称为浓缩率 ξ,
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四、影响蒸馏袭置所产淡水含盐量的因素
干饱和水蒸气几乎是不溶有盐分的。
装置所产淡水的含盐量 SF，取决于进入冷凝器的二次蒸汽的含水量
w(％ )和蒸发器内盐水的含盐量 SB(mg／ L)，即：
由此可见，从管理的角度来看，淡水含盐量过高的主要原因有：
(1)装置的负荷 (蒸发量 )过大,沸腾过于剧烈．这可曲是加热介质的
流量过大，量度过高，或真空度过高。这时应减小冷却水流量或稍开
真空破坏阀．
(2)蒸发器水位太高,对图 14— 1所示竖管式蒸发嚣而育，蒸发器内
水位以达到上管板为宜．蒸发器如设有水位计，这时水位计水位因不
含汽泡，约在半高处．水位过高应减小给水量．
(3)盐水含盐量太大．这时，应证足够的捧盐量和给水倍率,
(4)冷凝器漏泄,使冷却海水漏入人凝水侧．
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第四节 船用海水淡化装置的实例及其管理
一、带竖管蒸发器的真空沸腾式海水淡化装置
1．装置的组成和工作
图 14— 5示出带竖管蒸发器的真空沸腾式海水淡化装置的系统实
例．这种海水淡化装置在远洋船上使用较早，现仍在广泛使用。
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远洋船上的海水淡化装置
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远洋船上的海水淡化装置
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2，装置的启用和停用
(1)启用
① 启用前的准备
检查蒸馏器真空破坏阀、底部泄水阀及凝水泵出口阀、给水调节阀和
给水流量计旁通阀是否确已关闭。将海水引入冷凝器，再开启蒸发器
加热淡水进、出阀，将主机缸套冷却水引入蒸发器，然后开启冷凝器、
蒸发器的放气阀，直至流出整股水流后关闭，如加热和冷却水进口为
三通阀，则可在抽真空和给水后再引入加热、冷却水．
② 抽空和给水
③ 供入热水
蒸馏器中的真空度达到要求时，将通向主机淡水冷却器的旁通阀 2关
小，使主机冷却水在蒸发器中通过。
④ 供人冷却水 当开始产汽后，关小冷却海水旁通阀，增加冷凝器的
冷却水流量，保持合适的真空度．
⑤ 排出凝水 当凝水水位达到冷凝器水位计约半高时，即可起动凝水
泵，打开其出口阀，向淡水舱供水，同时接通盐度计的电源
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(2)停用
当船舶驶近港口、河口或寓岸不超过 20 n mile时，即应使
海水淡化装置停止工作，因为这些地方的海水容墨受到油和细
菌的污染，使所产淡水不合卫生要求，并容易污染造水机。
装置停用的一般步骤如下, ①停止加热。 为此，应先开大加
热水调节阀，然后关闭蒸发器的热水进、出口阀．当主机缸套
水冷却器没有自动调温装置时，应同时关小其淡水旁通阀，以
免进入缸套的冷却水温度升高,②关闭凝水排出阀,停止凝水
泵的工作。 ③关闭给水截止阀,停止海水泵,④停止冷凝器的
海水供应 。 ⑤打开真空破坏阀 。
如果停用时间较长，则还应将蒸馏器中的盐水经泄水阀放空。
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3．海水淡化装置的遥控和自动化
近年来，轮机自动化发展迅速．实现了无人机舱的船舶，海水淡化装置也
必须实现遥控和自动调节．图 14— 8所示为可以遥控和自动调节的真空沸
腾式海水淡化装置的简图，其主要特点如下：
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(1)在蒸馏器的壳体上装有一个
可由蒸发温度继电器 l控制的常
开式真空调节电磁阀 2。
运行时，如海水温度较低，以
致使真空度增加到 94％ (对应的
蒸发温度降到 35℃ )时，用蒸发
温度继电器 1使电磁阀 2断电而
开启，外界空气遂得以进人蒸
馏器．直至真空度降至正常范
围，对应的蒸发强度上升至调
定值 (调定幅差值 )后，继电器才
重新通电，使电磁阀关闭，从
而到自动调节真空度的目
的．至于冷却海水则始终保持
额定流量而无需调节．
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(2)系统装有压力继电器 7和液控
泄放阀 6。当装置建立起给定的
给水压力后，泄放阀 6就会在水
压的作用下自动关闭．在给水系
统出现故障，致使蛤水压力下降
至调定值时，继电器 7就会接通
报警电路。而在装置停止工作、
海水蔡供水压力消失后，用阀 6
就会自动开启从而将蒸馏器中的
存水泄空。
(3)装置的加热与冷却系统始终和
主机的海、淡水系统串联 (图中未
示出 )。这样，在装置停用后，虽
会使主机的海淡水系统附加一些
流动阻力，但却能在装置启，停
时省去开、关阀件及放气等诸多
操作。
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4．运行中管理
(1) 给水倍率的控制
调节给水管路上的调节阀,使给水流量保证给水倍率 u为 3— 4为宜。
给水倍率合适且排盐泵工作正常时，蒸发器内部水位应比上管板稍
高，给水倍率太大，也有可能使盐水水位太高，会使产水含盐量增大。
(2) 凝水水位的控制
冷凝器凝水水位一般维持在水位计的 1／ 2～ 1／ 3高度。
凝水水位取决于冷凝器单位时间的凝水量和凝水泵的流量，当二者
相等时水位也就稳定。运行中凝水水位如不合适，可 通过适当调节凝
水泵出口阀的开度来调节凝水泵的流量 。
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(3) 真空度的控制
船用真空沸腾式淡化装置的蒸发温度常控制在 35～ 45℃ 范围内，相
应真空度为 94％一 90％。但现在也有的蒸馏装置将蒸发温度定为 45～
60℃,相应真空度为 90％～ 80％。 装置的真空度是通过调节冷凝器的
冷却水流量来控制的。 一般冷却海水流量控制在冷却海水温升为 5～
6℃ 左右。真空度太低，海水沸点升高，会使结垢加剧，产水量减少；
而真空度太高，则沸腾过于剧烈，又会使所产淡水的含盐量增加。
（ 4）产水量的控制
装置的产水量主要 靠调节进入造水机的加热淡水的流量来控制 。如
果关小旁通阀 2，增大加热水的流量，则加热淡水流经蒸发器的温降减
小 (平均温度升高 )，产水量提高，反之，则淡水产量降低。通常，加热
淡水流经蒸发器的温降约为 6～ 9℃,
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小结,真空沸腾式诲水淡化装置在运行中的管理：
? 保持适当的给水流量，维持蒸发器水位适宜；
? 调节凝水泵流量使之与淡水产量相适应，以维持适当的凝水水位；
? 控制冷却海水流量 (必要时稍开真空破坏阀，维持适当的真空度；
? 控制加热水流量，维持适当的淡水产量，注意防止负荷过大、沸腾
过于剧烈。
只要供水量及排盐泵工作正常，盐水的含盐量一般是会保持在合适的
范围之内的．蒸馏装置工作中最可能发生的干扰是海水温度变化，它
直接影响到真空度。
只要真空度稳定，其它各项参数如产水量、给水量、蒸发器水位和凝
水水位不必经常调节。故诲水淡化装置工作稳定后，一般无需专人看
管，而只要定期巡视即可．
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(1) 漏气及其防止
检查海水淡化装置的密封性,可将蒸馏器通外界的各阀关闭，然
后启用喷射泵，尽可能将蒸馏器抽至工作所要求的真空度后停
止抽气．如在 1 h内真空度下降超过 10 ％，即表明密封性不合
格。
至于具体漏泄处，则可在蒸馏器保持较高真空度的情况下，以
烛火或线香沿各接合面慢慢移动，如发现烛火或烟向内偏移，
则表明该处漏气．通常最易漏气的地方是凝水泵的轴封和阀杆
填料等处．固定部件结合处的漏泄，可采用涂油漆、密封胶等
办法堵漏。有些滑缝或漏孔，可先塞上适当的填充物，再在外
面涂以油漆、沥青或环氧树脂等。
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(2) 漏水及其防止
检验冷凝器是否漏水，可停用造水机，关闭凝水泵出口阀，继
续供给冷疑器冷却水．如果凝水水位逐渐升高，则表明冷凝器漏
泄，即冷却海水漏到了凝水一侧．这一点可短时间关闭通往淡水
柜的截止阀，启动凝水泵，检测盐度予以证实．为进一步确定漏
泄部位，可关闭冷却水进、出口阀，将冷却海水泄空后拆下冷凝
器端盖，用前述线香或烛火法查漏．也可通过向冷凝器内压水
(最好是热水 )的方法来查漏．经验表明，漏泄大多是由于管与管
扳的扩接不良所造成．
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(3) 给水处理及蒸发器的清洗与除垢
给水处理
? 海水淡化装置配有给水投药处理
设备
水处理剂的作用是：
①使海水中的难溶物质在析出时
不形成水垢，而形成很小的形状不规
则的松散易脱落的晶体，从而被排盐
泵连续排走。
②含有消泡沫剂，能消散小汽泡，
防止海水飞溅，从而减少所产淡水的
含盐量，便于加大蒸发率．
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清洗与除垢
?管于内侧的水垢可用钢丝刷等工
具人工刷除，为减轻劳动强度，目前
多用 化学除垢法清除 。除垢剂多是一
些酸性物质，如干酸粉、柠檬酸和乙
醇酸钠等。
?蒸发器竖管外壁的脏污，常用 碳
酸钠煮洗,碳酸钠水溶液的浓度宜
保持在 1％左右，碱煮时间持续 8h．
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二、带板式换热器的真空沸腾式海水淡化装置
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带板式换热器的真空沸腾式海水淡化装置
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JWP－ 26－ C型造水机
Alfa Layal公司生产的 JWP－ 26－ C型板式造
水机内部采用了钛金属板，具有结构紧凑、重量轻
的特点。
这种 板式造水机 是用真空蒸馏的原理利用主机
冷却水系统产生的废热或其它热源将海水转化成淡
水的。
该造水机技术性能好，可靠性高，而且结晶的
盐垢也少，能为各种船舶提供高质量的生活和生产
用水，是新船或者现有船舶新装或更换造水机的理
想装置。
该造水机所需的维修费用很低。热交换器中的
钛金属板和广泛使用的非金属材料能避免关键部件
的腐蚀。盐的结晶率低也减少了维修费用。如果需
要维修，打开造水机前盖即可方便地进入内部检修
。该造水机可不间断地供水，在船舶的整个寿命期
间造出的淡水的含盐度最高仅为 2ppm。
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? 板式换热器式蒸馏器不仅可通过孔板严
格控制给水量，而且给水通过蒸发器的时
间很短，所以换热面上的结垢也就很轻；
? 蒸馏器的加热可换用蒸汽加热。
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422010-5-18
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喷射泵－ 作为真空泵、排盐泵。
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冷凝器
蒸发器
加热器
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壳管式换热器
