板式蒸餾造水機產水量優化研究

董慶豐，鹿 佳，唐 然

(中國衛星海上測控部，江蘇江陰 214433)

在遠洋船舶中，每天都會消耗大量的淡水用于船員的日常生活和船舶設備的正常運行，尤其是測量船，其船員多、設備多、淡水消耗量更是巨大。同時該船的燃油、滑油分油機以及燃油輔鍋爐等設備對工作淡水的含鹽量也有很嚴格的要求，然而能夠滿足這些要求的淡水，只有板式蒸餾造水機產出的蒸餾水，所以保證板式蒸餾造水機的產水量對該船動力設備的可靠運行意義重大。該船配備的板式蒸餾造水機的額定產水量是每天20 t，但工作2年后，從2010年起板式蒸餾造水機的產水量開始下降，而且下降幅度逐年增加，如表1、表2所示，這對部分設備的工作水供應量造成了嚴重影響。

表1 1#板式蒸餾造水機產水情況表

表2 2#板式蒸餾造水機產水情況表

1 板式蒸餾造水機工作原理

船舶板式蒸餾造水機的作用就是從海水造出符合要求的淡水［1］。板式蒸餾造水機的工作原理是利用海水在低壓狀態下沸點較低的原理，將蒸發器內處于高真空度，之后采用船舶主機缸套的高溫冷卻水作為熱媒水，加熱海水使其汽化，之后在冷凝器內將蒸汽冷凝，從而得到含鹽量低的蒸餾水。這樣做不僅可以利用主機缸套高溫冷卻水的剩余熱量，而且海水的蒸發溫度在40℃左右，溫差較低，可以減輕結垢情況，同時板式蒸餾造水機的結構簡單，易于維護檢修。該船的板式蒸餾造水機由蒸發器、冷凝器、淡水泵、海水泵、噴射泵、鹽度計等部件組成，首先噴射泵將殼體內抽成真空，要求真空度在90%以上，之后海水泵將海水輸送至蒸發器，主機的高溫淡水加熱蒸發器，將海水蒸發形成蒸汽，蒸汽再進入冷凝器降溫形成淡水，最后由淡水泵抽出，送入淡水艙，當產出的淡水含鹽量超過8 μg/g時，鹽度計會將超標淡水重新送入蒸發器。如圖1所示。

2 影響板式蒸餾造水機產水量的因素

我們可根據下式計算出板式蒸餾造水機的產水量［2］:

圖1 板式蒸餾造水機工作原理圖

式中:K為傳熱系數，W/(m2·℃);A為換熱面積，m2;Δt為對數平均溫差，℃;Qa為蒸發器中的熱損失，W;h2、h1為蒸汽、水的焓值，J/kg。

根據上式分析可以得出影響板式蒸餾造水機產水量的因素，蒸發器內部板片的傳熱系數和換熱面積、板式蒸餾造水機內部的真空度、熱媒水的溫度和流量等因素對海水的蒸發量起著決定作用，任何一項出現問題都會嚴重影響板式蒸餾造水機的產水量，具體分析可以得出以下幾點。

1)如果蒸發器的換熱面嚴重結垢，會導致蒸發器傳熱系數急劇降低，進而會造成產水量的大量減少。

2)如果由于板式蒸餾造水機密封不嚴等問題導致內部真空度不足，會使海水的沸點升高，這樣會嚴重影響海水的蒸發量，導致產水量降低。

3)如果板式蒸餾造水機的熱媒水 (主機的高溫冷卻水)溫度偏低、或者流量偏小，也會影響海水蒸發量，造成產水量降低。

4)如果凝水回流電磁閥出現故障或關閉不嚴，會使一部分合格的淡水回流至蒸發器，導致產水量降低。

3 板式蒸餾造水機產水量低的應對措施

根據幾年來對板式蒸餾造水機的使用管理經驗，得出了一些管理和維修的措施以及經驗，通過以下的保養和管理經驗，在2013年出海中板式蒸餾造水機的產水量恢復到了20 t/d。

板式蒸餾造水機運行中管理的具體做法如下。

1)當板式蒸餾造水機運行后，及時根據主機的負荷情況，適當調節主機高溫水進入蒸發器的流量，以此來控制海水的蒸發量，達到淡水的產量最大化的目的，流量過大或過小都會造成淡水產量下降。高溫流量過大，會使海水劇烈沸騰，導致淡水含鹽量超標;高溫流量過小，會降低海水蒸發量，導致產水量過低。

2)使板式蒸餾造水機內部保持適當的真空度。若真空度過高，會使海水沸點過低，造成海水的劇烈沸騰，使產出的淡水含鹽量超標，并回流至蒸發器;若真空度過低，會使海水沸點過高，減少海水的蒸發量，同時也會使蒸發器結垢更嚴重，而蒸發器結垢后，會降低傳熱效果，嚴重影響產水量。板式蒸餾造水機穩定運行后，真空度基本不會變化，不過若船舶所在的海域發生變化，海水溫度變化較大時，會使真空度發生變化，這時需要及時調整。

3)板式蒸餾造水機啟動時，要觀察凝水泵的流量，使凝水水位保持在適當位置，直到板式蒸餾造水機運行平穩。若調節不當導致凝水水位過高，這會降低冷凝器的冷凝作用，造成產水量下降;若凝水水位過低，會使凝水泵產生氣穴現象。

4)板式蒸餾造水機含鹽量的標準一般以鍋爐補給水為準，要確保板式蒸餾造水機產水量符合要求，還要保證蒸發器內的海水不能劇烈沸騰，蒸發器內水位不能太高，冷凝器不能有泄露，設備密封良好等條件。

板式蒸餾造水機維修保養應注意以下幾點。

1)需要每年定期對板式蒸餾造水機進行拆檢清潔，清除蒸發器內的水垢，保證換熱面積。通常可以采用冷沖除垢法、化學清洗法和機械除垢法3種方法除垢。其中，機械除垢法最直接有效，也是目前最常用的方法，具體操作步驟如下。

(1)將海水泵的進出口閥以及板式蒸餾造水機海水進出口閥關閉。

(2)打開板式蒸餾造水機殼體，拆卸時要注意密封墊片，不要由于用力不均而導致墊片變形。

(3)根據理論分析和以往的拆檢經驗可以發現，板式蒸餾造水機的水垢主要集中在蒸發器內的換熱面上，所以只要對蒸發器的板片進行拆卸并清潔就可以了，拆卸前需要對板片螺絲進行標記，防止在安裝時密封不嚴;同時還需要對各板片進行編號標記，防止安裝時出現錯位。

(4)清潔蒸發器板片表面的水垢，通常采用鋼絲球、鋼刷進行清除，建議將板片在白醋中浸泡0.5 h左右再使用鋼刷擦洗， 這樣便于水垢的清除。清洗時也要注意板式蒸餾造水機殼體內的防腐鋅塊，視情況對其進行更換。

(5)蒸發器板片以及其他部件清潔完畢后，就要安裝板式蒸餾造水機了，安裝時要注意板片的安裝順序，按照拆卸時記錄的編號進行安裝和緊固，安裝板式蒸餾造水機殼體時要注意使殼體受力均勻，保證殼體的密封性。

2)定期對板式蒸餾造水機的海水泵、真空噴射泵、真空閥進行檢查，確保海水的排出壓力，使其滿足使用要求，從而提高真空噴射泵抽吸能力。檢查真空泵的噴嘴，確保無臟堵和異常磨損。尤其是凝水泵的機械軸封，確保密封良好。

3)定期檢查凝水回流電磁閥確保其關閉狀態時密封良好無泄露，定期更換閥片，研磨閥座。

4 結束語

板式蒸餾造水機是遠洋船舶必不可少的設備，尤其是測量船這種特殊船舶，一旦出現問題會嚴重影響船舶的正常運行。所以，提高板式蒸餾造水機的管理以及日常保養十分重要，文章針對板式蒸餾造水機提出了一些管理經驗和維修保養措施，為板式蒸餾造水機長期安全穩定工作提供了借鑒。

［1］鄭仲金，王必該.船舶造水機產水鹽度異常的探討［J］. 中國修船，2012，25(6):22-24.

［2］蔡艷，張斌，王一峰.船用造水機常見故障原因及對策 ［J］.中國修船，2012，25(5):11-13.