板式蒸馏造水机产水量优化研究

董庆丰，鹿 佳，唐 然

(中国卫星海上测控部，江苏江阴 214433)

在远洋船舶中，每天都会消耗大量的淡水用于船员的日常生活和船舶设备的正常运行，尤其是测量船，其船员多、设备多、淡水消耗量更是巨大。同时该船的燃油、滑油分油机以及燃油辅锅炉等设备对工作淡水的含盐量也有很严格的要求，然而能够满足这些要求的淡水，只有板式蒸馏造水机产出的蒸馏水，所以保证板式蒸馏造水机的产水量对该船动力设备的可靠运行意义重大。该船配备的板式蒸馏造水机的额定产水量是每天20 t，但工作2年后，从2010年起板式蒸馏造水机的产水量开始下降，而且下降幅度逐年增加，如表1、表2所示，这对部分设备的工作水供应量造成了严重影响。

表1 1#板式蒸馏造水机产水情况表

表2 2#板式蒸馏造水机产水情况表

1 板式蒸馏造水机工作原理

船舶板式蒸馏造水机的作用就是从海水造出符合要求的淡水［1］。板式蒸馏造水机的工作原理是利用海水在低压状态下沸点较低的原理，将蒸发器内处于高真空度，之后采用船舶主机缸套的高温冷却水作为热媒水，加热海水使其汽化，之后在冷凝器内将蒸汽冷凝，从而得到含盐量低的蒸馏水。这样做不仅可以利用主机缸套高温冷却水的剩余热量，而且海水的蒸发温度在40℃左右，温差较低，可以减轻结垢情况，同时板式蒸馏造水机的结构简单，易于维护检修。该船的板式蒸馏造水机由蒸发器、冷凝器、淡水泵、海水泵、喷射泵、盐度计等部件组成，首先喷射泵将壳体内抽成真空，要求真空度在90%以上，之后海水泵将海水输送至蒸发器，主机的高温淡水加热蒸发器，将海水蒸发形成蒸汽，蒸汽再进入冷凝器降温形成淡水，最后由淡水泵抽出，送入淡水舱，当产出的淡水含盐量超过8 μg/g时，盐度计会将超标淡水重新送入蒸发器。如图1所示。

2 影响板式蒸馏造水机产水量的因素

我们可根据下式计算出板式蒸馏造水机的产水量［2］:

图1 板式蒸馏造水机工作原理图

式中:K为传热系数，W/(m2·℃);A为换热面积，m2;Δt为对数平均温差，℃;Qa为蒸发器中的热损失，W;h2、h1为蒸汽、水的焓值，J/kg。

根据上式分析可以得出影响板式蒸馏造水机产水量的因素，蒸发器内部板片的传热系数和换热面积、板式蒸馏造水机内部的真空度、热媒水的温度和流量等因素对海水的蒸发量起着决定作用，任何一项出现问题都会严重影响板式蒸馏造水机的产水量，具体分析可以得出以下几点。

1)如果蒸发器的换热面严重结垢，会导致蒸发器传热系数急剧降低，进而会造成产水量的大量减少。

2)如果由于板式蒸馏造水机密封不严等问题导致内部真空度不足，会使海水的沸点升高，这样会严重影响海水的蒸发量，导致产水量降低。

3)如果板式蒸馏造水机的热媒水 (主机的高温冷却水)温度偏低、或者流量偏小，也会影响海水蒸发量，造成产水量降低。

4)如果凝水回流电磁阀出现故障或关闭不严，会使一部分合格的淡水回流至蒸发器，导致产水量降低。

3 板式蒸馏造水机产水量低的应对措施

根据几年来对板式蒸馏造水机的使用管理经验，得出了一些管理和维修的措施以及经验，通过以下的保养和管理经验，在2013年出海中板式蒸馏造水机的产水量恢复到了20 t/d。

板式蒸馏造水机运行中管理的具体做法如下。

1)当板式蒸馏造水机运行后，及时根据主机的负荷情况，适当调节主机高温水进入蒸发器的流量，以此来控制海水的蒸发量，达到淡水的产量最大化的目的，流量过大或过小都会造成淡水产量下降。高温流量过大，会使海水剧烈沸腾，导致淡水含盐量超标;高温流量过小，会降低海水蒸发量，导致产水量过低。

2)使板式蒸馏造水机内部保持适当的真空度。若真空度过高，会使海水沸点过低，造成海水的剧烈沸腾，使产出的淡水含盐量超标，并回流至蒸发器;若真空度过低，会使海水沸点过高，减少海水的蒸发量，同时也会使蒸发器结垢更严重，而蒸发器结垢后，会降低传热效果，严重影响产水量。板式蒸馏造水机稳定运行后，真空度基本不会变化，不过若船舶所在的海域发生变化，海水温度变化较大时，会使真空度发生变化，这时需要及时调整。

3)板式蒸馏造水机启动时，要观察凝水泵的流量，使凝水水位保持在适当位置，直到板式蒸馏造水机运行平稳。若调节不当导致凝水水位过高，这会降低冷凝器的冷凝作用，造成产水量下降;若凝水水位过低，会使凝水泵产生气穴现象。

4)板式蒸馏造水机含盐量的标准一般以锅炉补给水为准，要确保板式蒸馏造水机产水量符合要求，还要保证蒸发器内的海水不能剧烈沸腾，蒸发器内水位不能太高，冷凝器不能有泄露，设备密封良好等条件。

板式蒸馏造水机维修保养应注意以下几点。

1)需要每年定期对板式蒸馏造水机进行拆检清洁，清除蒸发器内的水垢，保证换热面积。通常可以采用冷冲除垢法、化学清洗法和机械除垢法3种方法除垢。其中，机械除垢法最直接有效，也是目前最常用的方法，具体操作步骤如下。

(1)将海水泵的进出口阀以及板式蒸馏造水机海水进出口阀关闭。

(2)打开板式蒸馏造水机壳体，拆卸时要注意密封垫片，不要由于用力不均而导致垫片变形。

(3)根据理论分析和以往的拆检经验可以发现，板式蒸馏造水机的水垢主要集中在蒸发器内的换热面上，所以只要对蒸发器的板片进行拆卸并清洁就可以了，拆卸前需要对板片螺丝进行标记，防止在安装时密封不严;同时还需要对各板片进行编号标记，防止安装时出现错位。

(4)清洁蒸发器板片表面的水垢，通常采用钢丝球、钢刷进行清除，建议将板片在白醋中浸泡0.5 h左右再使用钢刷擦洗， 这样便于水垢的清除。清洗时也要注意板式蒸馏造水机壳体内的防腐锌块，视情况对其进行更换。

(5)蒸发器板片以及其他部件清洁完毕后，就要安装板式蒸馏造水机了，安装时要注意板片的安装顺序，按照拆卸时记录的编号进行安装和紧固，安装板式蒸馏造水机壳体时要注意使壳体受力均匀，保证壳体的密封性。

2)定期对板式蒸馏造水机的海水泵、真空喷射泵、真空阀进行检查，确保海水的排出压力，使其满足使用要求，从而提高真空喷射泵抽吸能力。检查真空泵的喷嘴，确保无脏堵和异常磨损。尤其是凝水泵的机械轴封，确保密封良好。

3)定期检查凝水回流电磁阀确保其关闭状态时密封良好无泄露，定期更换阀片，研磨阀座。

4 结束语

板式蒸馏造水机是远洋船舶必不可少的设备，尤其是测量船这种特殊船舶，一旦出现问题会严重影响船舶的正常运行。所以，提高板式蒸馏造水机的管理以及日常保养十分重要，文章针对板式蒸馏造水机提出了一些管理经验和维修保养措施，为板式蒸馏造水机长期安全稳定工作提供了借鉴。

［1］郑仲金，王必该.船舶造水机产水盐度异常的探讨［J］. 中国修船，2012，25(6):22-24.

［2］蔡艳，张斌，王一峰.船用造水机常见故障原因及对策 ［J］.中国修船，2012，25(5):11-13.