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多效蒸发海水淡化技术是解决淡水资源短缺的重要途径,在实际运行过程中海水会在蒸发器的传热管表面结垢,影响换热效率,限制了盐水顶温,降低了装置的淡水产量。本文针对多效蒸发海水淡化技术中的结垢过程开展了阻垢实验研究。 本文首先完善了水平管降膜蒸发阻垢实验台,选用南京工业大学水处理研究所开发的海水淡化专用阻垢剂,采用大连当地的海水作为工质,在钛管表面模拟了多效蒸发海水淡化蒸发器中的喷淋降膜蒸发过程。针对海水盐度、喷淋海水温度、阻垢剂用量和海水喷淋密度四个参数的变化进行了阻垢实验研究,选定的喷淋海水温度为70℃、80℃、90℃,海水盐度为3%、6%、8%,海水喷淋密度为0.03kg/(m·s)、0.06kg/(m·s)、0.08kg/(m·s),阻垢剂用量为4mg/l、6mg/l、8mg/l、10mg/l、12mg/l。研究阻垢剂加入后,不同参数的变化对于结垢规律的影响,并与未加阻垢剂的实验结果进行对比分析,探究了阻垢剂的阻垢效果及阻垢机理。 研究结果表明:在不同喷淋海水温度下,阻垢剂的加入使结垢量明显下降;随着喷淋海水温度的升高,结垢渐进值增加,阻垢率下降。不同海水盐度下加入阻垢剂后结垢量明显减少,随着海水盐度的增大,结垢渐进值增加,阻垢率下降。不同海水喷淋密度下阻垢剂加入效果很好,随着海水喷淋密度的增大,结垢渐进值先增大后减小,喷淋密度为0.06kg/(m·s)时最大,阻垢率先下降后上升。在海水盐度为8%,传热温差3℃,海水喷淋密度0.03kg/(m·s),喷淋海水温度90℃,不同阻垢剂用量下进行实验,当阻垢剂用量为6mg/l时,阻垢率达到最大值,为54%,表明阻垢剂该工况下的临界值为6mg/l。 通过场发射电镜扫描图和EDX测试分析可知,南京工业大学水处理研究所研发的海水淡化专用阻垢剂主要是通过晶格畸变和螯合增溶两种机理起到了良好的阻垢效果。阻垢剂的官能团与硫酸根离子结合形成可溶于水的螯合物,阻止了硫酸根离子与钙离子的结合成垢。阻垢剂的加入改变了污垢的形貌和性状,使氢氧化镁污垢从棱角分明的杆状变成了层叠交错的团块状,污垢的粒径变小,垢层疏松不致密,不易粘附在传热管表面,从而达到了阻垢的目的。