6.1.2　多效蒸馏（MED）

多效蒸馏法（Multi-Effect Distillation，MED）的起源可追溯到19世纪30年代，但早期MED一直受换热表面容易结垢（水垢）的制约，直至20世纪60年代，低温多效蒸馏（Low Temperature MED，LT-MED）技术的开发才使得结垢和腐蚀问题得到缓解。LT-MED系统中采用水平管降膜蒸发器，可以消除蒸发表面上的静压影响，从而增大总换热系数，在低温[最高盐水温度（Top Brine Temperature，TBT）为65～70℃]下运行也可限制管壁上水垢的形成。当前水平管降膜蒸发器已成为业界标准。

MED系统由多个蒸发容器串联而成，蒸发容器的个数称为效数（effect），多效蒸馏法的命名也由此而来。MED工艺流程按照进料海水和蒸汽流动方向的异同可以分为逆流（backward feed）、顺流（forward feed）和平流（parallel feed），其中海水淡化工业上广泛应用的MED系统为平流式结构。当海水在冷凝器内预热后被分成两股，一股作为冷却海水被排放回海中，用于排出加入到系统中的过多的热量；另一股作为进料海水被分配到各效蒸发容器中。在每一效蒸发容器中，进料海水通过喷嘴被喷洒在水平布置的换热管上。第一效内水平管上的液膜通过吸收管内加热蒸汽冷凝释放的潜热而蒸发，由此产生的二次蒸汽进入第二效的水平管内驱动管外液膜的蒸发。第一效的加热蒸汽由外部蒸汽发生器（如锅炉，电厂汽轮机等）提供，加热蒸汽在管内冷凝后产生的冷凝水返回到外部蒸汽发生器。此后每一效内水平管外液膜的蒸发都由上一效提供的二次蒸汽驱动，而二次蒸汽则在管内凝结成淡水，并被收集到淡水罐中。由于每一效蒸发容器内的压力依次降低，因而可以实现海水在每一效内的连续蒸发而不需要再提供热量。最后一效产生的二次蒸汽被引入到冷凝器中对海水进行预热。每一效内未蒸发的剩余海水则作为浓盐水被排出。每一效蒸发容器内产生的二次蒸汽都需要经过除雾器以去除夹带在二次蒸汽中的海水液滴，从而提高生产的淡水的质量。系统内的每一效均需要与真空排气系统连接以除去不凝气，不凝气的存在会阻碍传热过程，降低传热系数。

LT-MED技术的主要特点有：①海水温度越低，对金属材料的腐蚀性越轻，导致水垢生成的无机盐的溶解度也越高，因此LT-MED系统中较低的TBT可减缓腐蚀和水垢的生成；②海水预处理工艺简单，只需要进行简单的筛分，加入阻垢剂即可；③系统操作弹性大，可在设计的产水量额定值的40%～110%范围内运行；④MED与多级闪蒸不同，不需要大量的海水在系统内循环，因而输送海水所需要的动力消耗小；⑤换热管的内外两侧都存在相变换热，传热系数高；⑥换热管内蒸汽压力大于管外压力，当换热管发生腐蚀穿孔时，只会导致蒸汽向管外的少量泄漏损失而不会影响产品水的质量，因此MED系统的操作安全可靠；⑦产品水质量高，TDS通常低于20mg/L，特殊应用场合下可低达5mg/L以下；⑧由于相变传热系数随温度的升高而增大，因此较低的TBT虽然可以减缓腐蚀和结垢，但是也限制了热效率的提高；⑨由于海水在换热管外壁蒸发，因而即使结垢得以减缓，还是有钙类无机盐在管外壁析出，从而导致水垢的生成，需要定期清洗换热管外壁去除水垢，以维持系统的高效稳定运行。