前言：回热器在低温多效蒸发海水淡化装置中扮演着不可或缺的角色，其科学的设置不仅能对热能进行高效回收与利用，还能显著提升整个系统的经济效益，为解决全球水资源短缺问题提供强有力的技术手段。
1. 装置运行原理
原料海水被引导进入凝汽器进行预热时，原料海水被分为两个分支：一部分作为冷却用水直接排回海中，另一部分则被送往蒸发器，作为蒸馏进程中的待处理海水。这些进料海水通过喷嘴被均匀分布在15个蒸发器内的换热管道上，开始它们的蒸发之旅[1]。热水通过闪蒸系统产生的蒸汽被送入第一个效率单元的蒸发器，为进料海水的蒸发提供必要的热量；接着，每个蒸发器内产生的二次蒸汽又为后续效率单元供热，促进其内进料海水的进一步蒸发，并将蒸汽冷凝后排出。
系统的最终阶段，最后一个蒸发器产生的二次蒸汽与由闪蒸罐内的产品水蒸汽共同在凝汽器内被新引入的原料海水冷凝处理。然后，这些混合后的产品水通过产品水管进入储存罐，为使用者提供淡水。而系统末端生成的浓盐水，经过最后一个效率单元的处理后被排出，并通过浓盐水泵传送至换热器。在此与部分原料海水进行热交换冷却之后，最终与来自凝汽器的冷却用水混合一同排回大海。
2. 海水淡化装置回热器技术要点
2.1效果分析
在低温多效蒸发海水淡化装置的操作过程中，输入材料主要涵盖供暖用的热水和待处理的海水，而输出材料则包括循环利用的热水、被冷却后的海水、净化后的淡水以及高盐度的浓缩海水。这一系统完美体现出质量和能量守恒的原理。淡化过程起始于将凝汽器预热后的原料海水引入系统，这部分海水随后被分配到不同效率的蒸发器中[2]。
以在第八效安装回热器并抽取二次蒸汽为例，通过这种方式升高的海水进料温度显著降低所需的热水和原料海水消耗量，进而在不增加资源消耗的基础上提高产水率。由于整个蒸发系统包含多达15个蒸发效率单元，进料海水的分支和分配方式较为复杂，因此回热器的设置位置和蒸汽抽取点的组合方式多样化。本研究主要围绕在总管道、支管道以及分支管道上设置回热器的三种方案，对比分析不同安装策略下，在日产淡水量达25000吨的条件下，热水和原料海水消耗量的变化趋势，旨在找出一个最为理想的回热器布局方案。此项工作通过模拟计算，保证在比较不同布局效果时，所有的输入输出主要工艺参数和蒸发器参数与基准情况一致。
2.2设置规律
2.2.1总管
假定以第6效安装回热器为例，并考虑改变蒸汽抽取位置对操作效果的影响。为保持公平的比较基准，确保在各个设定工况下，通过回热器升温后的进料海水温度保持一致。观察到，当回热器的位置固定不变，而蒸汽抽取点选择越靠近系统的末端（即末效），所需的热水和原料海水消耗量相对减少，反映出更高的产水效率。
通过细致的数据分析发现，当回热器安装在第10效、12效、14效时，系统对热水和原料海水的需求量最低。这一结果清楚指出，若回热器安装位置与抽汽位置相同，系统对能源的消耗最小，产水率也达到最高水平。当深入对比在相同效数上安装回热器并从该效抽取二次蒸汽的情况时，热水和原料海水的消耗量呈现出先降后升的趋势[3]。
2.2.2支管
经过详尽的数据分析，一个有趣的模式浮现：固定抽汽位置时，回热器的安装位置愈接近系统的开始阶段（首效），系统对热水及原料海水的需求随之减少。特别地，将回热器安装在最初阶段，即第1效的支管位置，效果最为显著。基于上述发现，进一步控制通过回热器加热后的进料海水温度保持一致，同时调整抽汽位置，从而分析不同配置下系统对热水和原料海水的消耗量变化。研究结果揭示一个规律：抽汽位置越倾向于系统的末端，所需的热水量和原料海水量越低。在仅使用一个回热器并将其设置在第1效支管的情况下，且抽取位置定在第12效，能够最大化减少系统对热水和原料海水的需求。
2.2.3对比分析
通过分析可知，在不同位置设置回热器对装置的产水效率有着明显的影响。具体来说，如果在主管道上安装一个回热器，并选择在第10效抽取二次蒸汽，这种配置能实现最高的产水率；而在分支管道上安置一个回热器，以第1效为加热点、第12效为抽汽点的配置同样达到较高的产水率；另一方面，如果在三个较小的分支管道上各设置一个回热器，遵循6-5-4的分效组配置，同样能显著提升产水效率。结果显示，安装在分支管道上的回热器，相比于安装在主管或较小的分支管道上的配置，需要消耗更多的热水和原料海水。这是因为分支管道上的回热器仅针对某个特定效率的蒸发器进料海水进行温度调整，对整体产水率的提升作用有限。而安装在较小的分支管道上的配置虽然在热水和原料海水消耗上略高于主管道配置，但由于需要安装三台回热器，从经济投资角度考虑，主管道上的单一回热器配置更加经济、效率更高。
结语：研究采用基于热水为能源的低温多效蒸发海水淡化技术，并以一个由15个蒸发效率单元组成的并流式进料系统为研究对象。通过运用AspenPlus软件，对比在不同位置设置回热器时海水淡化装置的运行参数和性能。分析得到以下几点结论：
在海水淡化系统中加装回热器能显著优化热水和原料海水的使用效率，同时提升系统产水的能力。对于回热器的具体设置位置，考查安装在主管、分支管、以及小分支管三种不同方案的效果。发现在主管上设置回热器时，随着回热器位置从首效向末效移动，系统对热水和海水的需求先是减少后增加；而在分支管上设置回热器时，选择靠近系统入口的位置安装回热器、并将抽汽点设在靠近系统末端的位置能进一步减少热水与海水需求；若在小分支管上安装回热器，以更多蒸发效率单元构成的第一效组为最佳。
综合来看，相对于分支管和小分支管方案，将回热器设置在主管道上不仅能减少系统运行下所需的热水和原料海水，还能在同等产水量条件下实现更优的性能，这对于提高海水淡化装置的整体运行效率十分有利。
参考文献：
[1]柴帅,张健,高伟,等.海水淡化装置回热器技术研究[J].石油化工设备技术,2021,42(05):8-15+4.
[2]常泽辉,李文龙,宋姗琦,等.回热对竖管式太阳能海水淡化装置性能的影响[J].太阳能学报,2018,39(07):1775-1780.
[3]刘函铭.结合太阳能空气集热器的海水淡化装置的分析[J].佳木斯职业学院学报,2017,(08):482-483.
