|
本来我还没计划写船舶淡水相关的文章，不过一位网友私信我说，希望我能写一点船舶淡水相关文章，说头条上相关的内容很多都是鬼扯。说实话头条也给我推送过大量相关文章，大多我也阅览过，大部分质量确实无法恭维，不过也不乏有精品。在网友的提醒后，我确实萌生了写一点的想法。不过作为船舶轮机设计人员，我并没有跑过船，很难写出跑船人在船上对淡水系统的真实感受，所以我只能从设计角度出发，结合我和一些船员交流的感悟来写了，写的不妥之处还请大家海涵。 船员 船舶在运营中每天都要消耗大量的淡水，以满足动力装置运转和船员生活用水的需求。这些淡水从哪里来？最简单的方法就是在船上设置淡水舱，通过港口补给获得。这个方法固然简单，但是远洋船舶因为其航线较长，加上航行中的一些不确定因素造成补水困难，如果要满足船舶航行时的需求，就需要设置很大的淡水舱。远洋船舶以经济效益为主，如果设置体积很大的淡水舱，会占用船舶的载货空间，降低经济效益，所以远洋船舶为了增加载货吨位，不宜携带过多的淡水。那么船舶的自我造淡水能力就显得尤为重要了，所以远洋船舶一般都设有海水淡化装置（Sea Water Desalting Plant ），也就是大家俗称的造水机（Fresh Water Generator），以减小淡水舱的体积，减少向港口购买淡水的费用，增加船舶的续航力。 大型远洋船舶 造水机就是通过对海水的淡化来制造淡水。因为海洋中海水资源是非常丰富的，所以造水机能让船舶自身获得在航行中随时获取新鲜、合格、充足淡水的能力。目前主要采用的方法有蒸馏法、电渗析法和反渗透法。我国船舶上的海水淡化装置最常采用的是蒸馏法和一部分的反渗透法，所以我等下我主要介绍一下蒸馏法和反渗透法。 航行中的船舶 船用蒸馏式海水淡化装置的基本原理（蒸馏法）蒸馏法是利用盐分不溶于低压蒸汽的原理，加热海水使之汽化成水蒸气，然后再冷却水蒸汽得到几乎不含盐分的蒸馏水。我们知道在标准大气压下水的沸点在100℃，那么想让水沸腾蒸发是需要消耗大量的能量的；但是我们又知道在高原地区（低气压）水不到100℃就能沸腾，那么我们就可以利用这个原理，让水在高真空度的环境下沸腾蒸发。实践证明这是可行的，比如当真空度达到90%，海水蒸发的温度为45℃，这样我们就可以利用船舶柴油机的缸套冷却水作为海水淡化装置加热源，从而提高船舶动力装置的经济性。实际船用蒸馏式海水淡化装置还分为真空沸腾式和真空闪发式两种。 简易的蒸馏水获取方法 船用真空沸腾式海水淡化装置的工作原理（重点）下图为某型真空沸腾式海水淡化装置原理图。我们可以看出经海水泵出来的水分为三路，一路进入真空泵（喷射泵）作为真空泵的工作水，驱动真空泵在蒸发器中制造出真空环境；一路进入排盐泵（喷射泵）作为排盐泵的工作水；还有一路，经海水给水调节阀供人加热器竖管内。加热工质(缸套冷却水)从竖管外流过，对管内海水加热。海水温度达到装置内真空压力对应的饱和温度时即开始在海水内部大量汽化，蒸汽汽泡穿过海水从蒸发面上逸出，穿过汽水分离板，除去含有微量盐分的水珠后从冷凝器壳体上部的开口进人冷凝器。冷却海水在冷凝器管内流过，管外的蒸汽则被冷凝为淡水，并汇集在冷凝器底部，由蒸馏水泵抽出送往淡水舱（柜）。因汽化而浓缩了的海水称为盐水，盐水含盐过高会使蒸汽携带的水珠含盐量增加，影响淡水质量，因此由排盐泵将浓缩了的海水排出舷外。 船用真空沸腾式海水淡化装置的工作原理 某型真空沸腾式海水淡化装置实物。 真空沸腾式海水淡化装置 相较于船用真空沸腾式海水淡化装置容易形成难以清除的硬垢，真空闪发式海水淡化装置能显著减轻加热面的结垢，但是其造价较高，耗热量大，效率低，船上已经基本不用了，所以其原理不讲了。 加热器的水垢 船用反渗透式海水淡化装置的工作原理（反渗透法）反渗透式海水淡化装置最主要的部分就是半透膜。半透膜就是对透过的物质具有选择性的薄膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的淡水和海水分别置于半透膜的两侧时（淡水相当于下图的纯水，海水相当于下图的浓水），淡水将自然穿过半透膜而自发地向海水一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时，海水一侧的液面会比淡水一侧的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在海水一侧施加一个大于渗透压的压力时，海水中的纯水将反渗透到淡水中，这一过程称为反渗透。 反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，反渗透式海水淡化装置也就是利用这种方法把淡水从海水中分离出来。反渗透法相较于传统的蒸馏法，最大的优点是节能，它的能耗仅为电渗透法的1/2、蒸馏法的1/40。 反渗透原理 某型反渗透式海水淡化装置实物。 反渗透式海水淡化装置 通过造水机生产的淡水几乎不含任何矿物质，也没有杀灭病菌，所以并不适合饮用。不过不含杂质的淡水用来做主辅机的冷却和锅炉的补给水、生活用水是再好不过的了，同时也可以用来冲洗甲板或洗舱。造水机的应用可以说让船员们使用淡水的条件大大改善，用淡水洗个菜、冲个厕所、洗个热水澡不再紧巴巴了。关于这个冲厕所还可以单独讲讲，关于船上冲厕所是用淡水海还是海水这个问题相信很多人是有一定的分歧的，主要体现在海水对管道的腐蚀和对生活污水处理装置的适配上。其实我倒觉得不是什么大问题，在现实中采用淡水冲洗厕所的船舶和采用海水冲洗厕所的船舶都有，技术上也没有什么问题。不过现在的船舶淡水不再是稀缺资源了，采用淡水冲厕所对整个管路系统会更加的友好，加上现在的船舶流行把便具、面盆、淋浴或浴缸等卫生间设备组合在一起做成卫生单元来简化管路和减请船上安装的工作量和时间，这样采用淡水冲洗厕所也就更加的方便了。所以现在的大型远洋船舶更多的采用淡水作为卫生水。 船舶上的卫生单元 关于船舶的饮用淡水如何来，更多的船舶会在船上设置单独的饮用水舱，通过在港口补给而来。不过也不排除有船东会在船上设置矿化器和紫外线杀菌器等设备，来加工造水机里的淡水用来饮用。需要注意的是饮用水舱的水也要经过相关处理后再饮用。 船舶饮用水舱 而在实际中，很多船员会自己囤积大量的矿泉水用来饮用。 矿泉水 最后聊一点，近海海域的海水容易受到环境污染，所以造水机在取水时最好在远离海岸一定距离后再开机。 申明：本文部分图片来源网络，如有侵权请联系删除。 |
|
|
