GB∕T 39222-2020 多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)設計指南

ICS07.060F41中華人民共和國國家標準多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)設計指南國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會GB／T39222—2020前言 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 5海水取水及預處理 6多效蒸餾裝置設計 7產(chǎn)品水存儲設施 8濃鹽水排放 9冷卻海水排放 10廢水處理 附錄A（資料性附錄）多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)防腐技術要求及推薦材料 附錄B（資料性附錄）多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)主要檢測儀表參數(shù) 參考文獻 ⅠGB／T39222—2020本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由全國節(jié)水標準化技術委員會(SAC/TC442)提出并歸口。本標準起草單位：自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所、中國標準化研究院、山東大學、眾和海水淡化工程有限公司、德陽市中嘉實業(yè)股份有限公司、杭州華達噴射真空設備有限公司、上海驕英能源科技有限公司、浙江鼎昊新能源設備股份有限公司、江蘇雙達泵業(yè)股份有限公司。本標準主要起草人：呂慶春、謝春剛、趙河立、吳水波、王金燕、胥建美、尹立輝、張令品、劉艷輝、1GB／T39222—2020多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)設計指南本標準提供了多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的術語和定義、基本要求、海水取水及預處理、多效蒸餾裝置設計、產(chǎn)品水存儲設施、濃鹽水排放、冷卻海水排放和廢水處理方面的指導。本標準適用于新建或改擴建的多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)設計。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。HY/T203.2—2016海水利用術語第2部分：海水淡化技術3術語和定義HY/T203.2—2016界定的以及下列術語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復列出了HY/T203.2—2016中的部分術語和定義。3.1海水淡化脫除海水中的鹽分，生產(chǎn)淡水的過程。[HY/T203.2—2016,定義2.6]3.2蒸餾淡化含有鹽類的水溶液加熱到沸騰時，水蒸發(fā)成水蒸氣，鹽類留在溶液中，蒸汽經(jīng)冷凝后得到淡水的過程。[HY/T203.2—2016,定義3.1]3.3多效蒸餾由多個蒸發(fā)冷凝單元串聯(lián)組成，其中蒸汽在傳熱管一側冷凝生成淡水，同時釋放的熱量使傳熱管另一側的海水蒸發(fā)生成二次蒸汽，并進入下一單元重復對海水進行上述蒸發(fā)冷凝的過程。3.4多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)采用多效蒸餾進行海水淡化的工藝流程。注：由海水取水、預處理、多效蒸餾、產(chǎn)品水存儲、濃鹽水排放、冷卻海水排放、廢水處理等組成。3.5原海水從海水水源地獲取的未經(jīng)處理的海水。3.6物料海水在多效蒸餾裝置中用于蒸餾淡化的海水。2GB／T39222—20203.7最高鹽水溫度在多效蒸餾裝置中物料海水的最高蒸發(fā)溫度。3.8產(chǎn)品水由多效蒸餾裝置生產(chǎn)出的電導率小于20μS/cm的淡化水，其不包括外界輸入蒸汽的凝結水。3.9濃鹽水經(jīng)淡化裝置處理后排出的比原海水總含鹽量高的水。[HY/T203.2—2016,定義2.4]加熱蒸汽外界輸入的用于蒸餾淡化的蒸汽。[HY/T203.2—2016,定義3.10]蒸汽熱壓縮以一定壓力的蒸汽為動力引射多效蒸餾淡化過程中較低壓力的蒸汽，從而對低壓蒸汽加溫加壓實現(xiàn)重復利用的過程。造水比單位時間內產(chǎn)品水質量與加熱蒸汽質量之比。[HY/T203.2—2016,定義3.23]噸水耗電量多效蒸餾海水淡化裝置生產(chǎn)每噸淡水的總耗電量（不包括海水取水、預處理環(huán)節(jié)）。注：單位為kW·h/t。4.1.1多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的總裝機容量宜滿足產(chǎn)水量要求，多效蒸餾裝置的臺數(shù)不宜少于2臺。4.1.2在加熱蒸汽參數(shù)允許條件下，多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)優(yōu)先采用蒸汽熱壓縮設備。4.1.3根據(jù)產(chǎn)水要求、設備及外部條件確定多效蒸餾海水淡化裝置負荷變化范圍，變化范圍宜按50%~110%設計。多效蒸餾海水淡化裝置的產(chǎn)水電導率不大于20μS/cm,產(chǎn)水溫度宜低于40℃。產(chǎn)水水樣參見GB/T5750.2的方法進行采集，采集的水樣電導率參見GB17323的規(guī)定進行檢測。4.1.5多效蒸餾海水淡化裝置噸水耗電量的設計值小于1.6kW·h/t,噸水耗電量的實際值參見GB/T33542規(guī)定的方法進行檢測。4.1.6對于具備濃鹽水綜合利用條件的地區(qū)，宜優(yōu)先考慮對濃鹽水進行綜合利用。4.2.1根據(jù)現(xiàn)場可提供的加熱介質流量、壓力、溫度等參數(shù)來確定熱源條件，在滿足裝置運行的前提下優(yōu)先采用低品位熱源。3GB／T39222—20204.2.2多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)所用熱源的最低條件參數(shù)如下：a)若采用蒸汽作為熱源，加熱蒸汽最低壓力宜在0.02MPa以上，加熱蒸汽最低流量宜滿足系統(tǒng)額定產(chǎn)水量要求；b)若采用熱水作為熱源，熱水最低溫度宜在60℃以上，熱水最低流量宜滿足系統(tǒng)額定產(chǎn)水量要求。4.3最高鹽水溫度4.3.1根據(jù)海水中硫酸鈣的溶解特性合理確定多效蒸餾海水淡化裝置的最高鹽水溫度，通常情況下最高鹽水溫度不宜高于70℃。4.3.2在有效去除物料海水中的結垢成分后，多效蒸餾海水淡化裝置的最高鹽水溫度可適當提高，但同時宜考慮對物料海水進行脫氣處理。4.4防腐蝕與材料選擇4.4.1凡接觸腐蝕介質或對產(chǎn)水水質有影響的設備、部件、管道以及構筑物等均采用耐腐蝕材料或進行防腐處理。4.4.2對于存在不同材質間相互接觸且具有腐蝕風險的情況參見GB50726的規(guī)定采取防腐措施。4.4.3綜合考慮介質溫度、pH值、含氧量、化學特性、流速等因素對材料腐蝕的影響來選擇防腐蝕材料，具體防腐技術要求及推薦材料參見附錄A。4.4.4若多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)產(chǎn)水用于飲用，產(chǎn)水輸送設備及管道材質參見GB/T17219的要求。5海水取水及預處理5.1.1在取水系統(tǒng)設計前，掌握取水海域的地形地質、氣象海況、海水潮位、全年各季海水水質監(jiān)測數(shù)據(jù)及水質分析資料。5.1.2取水口選址宜避開河流入?？诤团盼劭?。5.1.3取水處的原海水水質不宜低于GB3097中四類海水水質標準中的指標要求，若取水處原海水水質不滿足上述要求宜采取預處理措施。5.1.4原海水水樣參見GB17378.3規(guī)定的方法進行采集，采集的水樣參見GB3097規(guī)定的方法進行監(jiān)測，水質數(shù)據(jù)參見GB17378.4的規(guī)定進行分析。5.1.5對不同取水方案進行工程造價、工程周期、工程投資等方面的技術經(jīng)濟性比較后確定取水方式：a)若直接取用原海水，宜考慮采用岸邊取水、引潮溝、管涵取水等方式，設計時宜全面考慮泥沙、冰凌、風浪、海生物、赤潮及其他海洋水文條件對取水設施的影響；b)若廠址周邊已建有取海水設施，宜優(yōu)先考慮對現(xiàn)有取水設施改造或擴建來滿足多效蒸餾淡化系統(tǒng)的取水要求；c)若廠址周邊已建有海水冷卻系統(tǒng)，多效蒸餾淡化系統(tǒng)可直接從海水冷卻系統(tǒng)的供回水系統(tǒng)中接管引水。5.1.6海水取水宜合理配置取水泵組或采用變頻水泵，滿足由于海水溫度、產(chǎn)水負荷、熱源條件等因素變化所引起的海水用量變化。5.1.7在滿足設計取水容量的條件下，海水取水管道數(shù)量不宜少于2條。當其中一條管道停用或檢修時，其余取水管道可滿足最大設計用水量的75%。GB／T39222—20205.2.1根據(jù)當?shù)睾Ｓ虻脑Ｋ|和外界環(huán)境對水質產(chǎn)生的影響因素，綜合考慮是否需要設置海水預處理措施。5.2.2預處理工藝中宜考慮設置攔污柵、澄清系統(tǒng)、自動清洗過濾器等設備。5.2.3澄清系統(tǒng)宜選用具有反應、混凝功能的澄清（沉淀）池或設備，其數(shù)量不宜少于2座／臺。當一臺設備檢修時，其余設備可滿足系統(tǒng)正常供水要求。5.2.4澄清系統(tǒng)宜配備完整的化學藥品貯存及計量投放設備，化學藥品主要包括絮凝劑和助凝劑，具體種類和用量宜根據(jù)原海水水質和試驗結果，綜合比較后確定。5.2.5經(jīng)預處理后進入多效蒸餾裝置的物料海水水質參見表1。表1物料海水水質要求項目允許值單位懸浮物含量≤50顆粒性懸浮物直徑≤100石油類≤0.5≤5游離氯≤1總鐵≤0.05銅≤0.05硫化物（以硫計）≤0.25氰化物≤0.2pH值—水溫2~40℃5.2.6若物料海水水質不符合要求，可根據(jù)海水超標特征進行相應的預處理措施，以達到5.2.5中的要求。6多效蒸餾裝置設計根據(jù)裝機容量、蒸汽壓力及供氣量、設備投資、蒸汽價格等因素確定多效蒸餾裝置的造水比，并參見GB/T33542規(guī)定的方法進行檢測。裝置造水比滿足如下范圍：a)不配備蒸汽熱壓縮設備的多效蒸餾裝置的造水比范圍：3~7;b)配備蒸汽熱壓縮設備的多效蒸餾裝置的造水比范圍：6~15。多效蒸餾裝置宜采用噴水霧化閃蒸的方式消除蒸汽過熱，以保證進入首效蒸發(fā)器的蒸汽為飽和狀態(tài)。45GB／T39222—2020多效蒸餾裝置內部的海水布液宜按以下方式進行設計：a)根據(jù)海水布液密度的要求，合理確定布液進水流量、布液口間的水平與垂直距離、布液口與傳熱管束的高度以及與傳熱管束邊緣的距離等參數(shù)；b)布液管路采用逐級分路、并行給水的方式；c)為防止管道震顫和變形，布液管路宜設置輔助支撐。多效蒸餾裝置的汽液分離宜按以下方式進行設計：a)汽液分離元件宜采用絲網(wǎng)、折流板等結構形式；b)汽液分離器宜采用模塊化設計，便于部件安裝與檢修；c)汽液分離器的捕沫面積和安裝位置宜根據(jù)汽液分離元件的結構形式、捕沫效率、蒸汽流速、蒸汽壓降等來確定。多效蒸餾裝置所采用的抽真空宜按以下方式進行設計：a)抽真空設備宜采用射汽抽氣器、射水抽氣器、機械式真空泵等；b)抽真空設備的抽氣能力宜滿足裝置運行對真空度的要求，抽真空設備啟動后宜在40min~內達到裝置運行條件。多效蒸餾裝置的管路系統(tǒng)宜按以下方式進行設計：a)管道布置宜滿足施工、操作、維修等方面的要求，管道布置設計參見HG/T20549的規(guī)定。b)進出水管道穿過建筑物承重墻或基礎時預留開口，管道的位置不妨礙生產(chǎn)操作、交通運輸和建筑物的使用。c)進水與產(chǎn)水管道宜明設，排水管道不宜在產(chǎn)水管道上方通過。當工藝有特殊要求時排水管道可暗設，但宜便于安裝和檢修。d)高溫管道設計時宜充分考慮管道熱膨脹所造成的應力影響，避免對相關設備造成破壞。e)供熱管路宜采用并列雙母管、環(huán)形雙母管或其他功能的管路形式。f)管道設計時宜考慮保溫、防凍和防腐的要求，避免外界環(huán)境對管路系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。g)取樣管道設計宜滿足取樣口采集的水樣具有代表性，避免取樣管道出現(xiàn)死角或袋形管。多效蒸餾裝置的加藥系統(tǒng)宜按以下要求設計：a)在物料海水中宜投加阻垢劑、殺生劑、消泡劑等化學藥劑；b)加藥系統(tǒng)的藥液配置可采用水力循環(huán)、機械攪拌等方式；c)加藥方式宜采用計量泵輸入方式，可采用單元制加藥或母管加藥；d的藥劑使用量，對于現(xiàn)場配置的藥液宜配置兩個藥液罐；e)藥液罐宜配置液位計、隔離閥、液位報警等儀器設備，同時考慮底部排放措施，以便排空內部殘存藥液；f)藥品貯存可根據(jù)藥品消耗量、藥品特性、運輸距離、供應和運輸條件等因素確定，貯存周期宜按設計。6GB／T39222—20206.2設備設計6.2.1多效蒸餾裝置的設備設計參數(shù)參見GB/T33542。6.2.2設備布置宜綜合考慮取排水、蒸汽供應、場地尺寸、用戶位置、檢修維護、供電設施、安全消防等因素，設備布置的設計參見HG/T20546。6.2.3多效蒸餾裝置主要操作點宜設有人行通道和平臺，高位布置的通道宜設有平臺樓梯。6.2.4多效蒸餾裝置宜設有可靠的密封措施，氣密性宜滿足在裝置達到設計壓力后12h真空保持期間內部壓力升高值小于6kPa,具體檢測方法參見GB/T150.4。6.2.5多效蒸餾裝置宜設有保溫層，保溫層由絕熱材料和耐鹽霧腐蝕的外保護層組成。6.3電氣儀表與控制設計6.3.1電氣系統(tǒng)的設計參見GB50052。6.3.2配電室的防護等級不宜低于GB/T4208—2017規(guī)定的IP3X級。6.3.3就地操作箱的防護等級不宜低于GB/T4208—2017規(guī)定的IP55級。6.3.4電氣設備設置接地、漏電保護措施，接地系統(tǒng)的設計參見GB/T50065的要求。6.3.5真空管路的儀表宜滿足耐負壓要求，蒸汽管路的壓力儀表宜配置冷凝管。6.3.7變送器的精度等級不宜低于0.5級。6.3.8控制系統(tǒng)宜采用集中控制和現(xiàn)場控制兩種方式，控制設備預留網(wǎng)絡通信接口，宜對控制器、網(wǎng)絡、電源進行冗余配置。6.3.9防雷系統(tǒng)的設計參見GB50650。6.3.10多效蒸餾裝置的主要檢測儀表參數(shù)參見附錄B。7產(chǎn)品水存儲設施7.1產(chǎn)品水存儲設施設計參見GB17051的相關要求。7.2產(chǎn)品水存儲設施不宜少于2座，存儲設施位置宜靠近多效蒸餾裝置。7.3產(chǎn)品水存儲設施宜控制最高水位和最低水位，并設置明顯的水位顯示設備。7.4在環(huán)境溫度低于0℃地區(qū)，產(chǎn)品水存儲設施宜采取防凍措施。8濃鹽水排放8.1濃鹽水排放口選址宜避開系統(tǒng)自身取水口，并選擇有利于濃鹽水向外海輸送轉移的位置。8.2濃鹽水排放口宜設置擴散裝置，以加快濃鹽水在海洋中稀釋與擴散。8.3濃鹽水宜與多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的冷卻海水混合后排放，以降低濃鹽水的總固溶物濃度和溫度。8.4與取水口處原海水的溫度相比，濃鹽水排放口處的溫升不宜超過10℃。8.5濃鹽水排放污染物濃度限值參見GB18486的要求，濃鹽水污染物濃度參見GB18486的規(guī)定進行監(jiān)測。9冷卻海水排放9.1多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)中冷卻海水排放的具體要求參見HY/T187.2的相關規(guī)定。7GB／T39222—20209.2若廠址周邊已建有海水冷卻系統(tǒng)，多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的冷卻海水排放宜納入已有海水冷卻系統(tǒng)中。10廢水處理類等因素選擇合理的廢水處理工藝。10.2系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢水宜優(yōu)先送至工業(yè)廢水處理站統(tǒng)一處理，廢水處理后可達標排放，排放廢水的水質參見GB8978規(guī)定的方法進行監(jiān)測。10.3對于含泥的廢水宜采用污泥濃縮和脫水處理，污泥脫水后可送往灰場或專門設置的堆放場處置。GB／T39222—2020附錄A（資料性附錄）多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)防腐技術要求及推薦材料多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)防腐技術要求及推薦材料見表A.1。表A.1多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)防腐技術要求及推薦材料序號設備部件材料及防腐方法備注1池體耐海水混凝土、鋼襯膠、鋼襯玻璃鋼池體附件2蒸發(fā)器殼體S31603、碳鋼涂環(huán)氧涂料加陰極保護管板S31603傳熱管TA1、TA2、銅合金、特種鋁合金頂部3排~5排宜采用鈦管噴淋嘴捕沫器殼體外加強板3冷凝器殼體S31603、碳鋼涂環(huán)氧涂料加陰極保護管板S31603傳熱管TA1、TA2、銅合金、特種鋁合金殼體外加強板4蒸汽熱壓縮器S316035海水泵、濃鹽水泵泵殼、葉輪等過流部件超級不銹鋼產(chǎn)品水泵泵殼、葉輪等過流部件S316036加藥泵泵頭及過流部件7管道海水、濃鹽水產(chǎn)品水加藥真空S31603蒸汽S304038閥門海水、濃鹽水閥體及過流部件產(chǎn)品水、加藥S30403真空S31603蒸汽S3040389GB／T39222—2020附錄B（資料性附錄）多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)主要檢測儀表參數(shù)多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)主要檢測儀表參數(shù)見表B.1。表B.1多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)主要檢測儀表參數(shù)序號測點名稱就地遠傳PLC或DCS備注模擬量開關量報警1加熱蒸汽母管溫度√*2加熱蒸汽母管壓力√*3加熱蒸汽母管流量√*4蒸汽熱壓縮器入口蒸汽壓力√5蒸汽熱壓縮器入口蒸汽溫度√√6首效加熱蒸汽壓力√*7首效加熱蒸汽溫度√√*8物料海水母管流量√√9各效物料海水流量√首效凝結水溫度√末效產(chǎn)品水溫度√首效濃鹽水溫度√√末效濃鹽水溫度√首效凝結水液位√√√√*末效產(chǎn)品水液位√√√√*末效濃鹽水液位√√√√*冷凝器海水入口溫度√*冷凝器海水出口溫度√*冷凝器海水入口流量√*冷凝器殼側溫度√√冷凝器殼側壓力