[发明专利]一种模拟低温多效蒸馏海水淡化服役环境试验装置及方法

说明书

一种模拟低温多效蒸馏海水淡化服役环境试验装置及方法，包括主控系统、升降机构、喷雾系统、负压机构、控温系统和辅助机构，负压机构为工作室提供负压环境；升降机构用于控制试样的装卸及其在试验腔内的位置，从而保证试样架上、中、下层试样依次处于负压高温类盐雾、间浸和全浸环境；喷淋机构用于模拟海水淡化装置室顶的海水喷雾，实现上层试样在负压环境仍处然于类盐雾环境；恒温机构用于实现试验时的温度控制，辅助装置为完成试验过程中的后勤任务提供保障。本发明可在试验室最大程度地模拟低温多效蒸馏海水淡化装置蒸馏室环境中部件及材料的服役环境，综合评价部件及材料的服役性能，实现一套装置评价多个效组的参数模拟效果。

技术领域

本发明属于材料腐蚀试验技术领域，具体涉及一种模拟低温多效蒸馏海水淡化服役环境试验装置及方法。

背景技术

众所周知，淡水资源短缺已经成为21世纪的三大环境问题之一。因此，海水淡化和海水直接利用技术已成为各国非常重视的高新技术。目前能投入商业化使用的海水淡化技术主要有两类：一类是膜法，一类是蒸馏法。膜法海水淡化技术主要为反渗透法；蒸馏法淡化技术则包括多级闪蒸、低温多效蒸馏、压汽蒸馏三种方法。在以上四种商业化的海水淡化方法中，低温多效蒸馏法是20世纪80年代才开发出来的新技术。它的特点是对原料海水的预处理要求不高、过程循环动力消耗小、生产的淡水水质高。因此该技术开发出来后便在世界范围内迅速得到了广泛的应用，是海水淡化最具发展前景的技术之一。

作为极具前途的低温多效蒸馏海水淡化技术，其发展方向将表现在两个方面：一是装置规模的大型化和超大型化，蒸馏法海水淡化的技术指标与其装置规模密切相关，装置容量越大，其经济性就越强；二是新材料、新工艺的采用使装置性能提高，新材料、新工艺的使用可以降低材料的使用量，提高使用寿命，从而显著降低海水淡化装置的制造费用或提高装置性能。

低温多效蒸馏海水淡化技术的发展趋势，必将面临着其装备制造材料的选择问题，在同等条件下，用户自然会倾向于既经久耐用又价格低廉的材料。其中，材料的抗腐蚀问题是很重要的考核指标，如果制造成全尺寸或小尺寸装置进行实物实况试验，则是费时费力、劳民伤财的不得已的举措。但新材料的使用，不经过实际应用，不拿出具体数据来证明其性能是不可以推广使用的。因此，在这种情况下，迫切需要在试验室建立一种模拟低温多效蒸馏海水淡化服役环境试验装置及方法，根据调研，目前国内还没有此项技术，为此，本发明提供一种模拟低温多效蒸馏海水淡化服役环境试验装置及方法，用来对蒸流室用材料（特别是蒸馏器用材料）进行试验，得到其在此环境服役中的抗腐蚀性能，为选材提供数据支撑，因为蒸馏室是海水淡化装置的重要部件，其服役环境较恶劣。

基于以上问题，我们首先就要对低温多效海水淡化装置蒸馏室的服役环境进行调研。所谓低温多效海水淡化技术是指在负压条件下，海水温度低于100℃产生蒸发和冷凝的海水淡化技术，其特征是将一系列的水平管降膜蒸发器串联起来并被分成若干效组，蒸发器内通入一定量的蒸汽作为海水蒸发热源，负压环境下的海水在低于100℃（45℃-70℃）下产生多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的海水淡化技术。现有技术为利用钢铁流程低品位余热作为热源，则钢厂的热蒸汽进入第一级蒸馏室中的换热管中，海水经淡化装置室顶的海水喷雾装置均匀雾化喷出到蒸发器的顶排管上，从而增大水雾与换热管的接触面积，然后沿顶排管以薄膜形式向下流动，部分水雾吸收换热管的热量后气化为水蒸气，冷凝后汇入淡水管道，剩余蒸汽携带余热进入下一效换热管作为第二效的热源；二次蒸汽在下一效中冷凝成产品水，剩余料液由泵输送到蒸发器的下一个效组中，重复喷淋、蒸发、冷凝过程；蒸汽被输入到第一效的蒸发管内并在管内冷凝，管外海水产生于冷凝量基本等量的二次蒸汽。根据各部件在蒸馏室所处位置，部件材料分别所处环境为负压的高温类盐雾、高温海水全浸和高温海水间浸腐蚀环境，冷凝器和蒸发器的上部管束，长期处于类低压高温的盐雾腐蚀环境；其下部管束，长期处于未及时流向下一效的底部溶液液面中，因此处于负压高温的海水全浸腐蚀环境中；而蒸发器和冷凝器的壳体、外部的加强圈和内部的支撑结构件的某些位置一方面被海水喷淋，一方面又间歇性地被底部溶液的浸泡，因此处于负压高温的海水的间浸腐蚀中。

发明内容