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多級閃蒸是將海水加熱到一定溫度后，引入到一個閃蒸室，其室內的壓力低於海水所對應的飽和蒸汽壓，部分海水迅速汽化，冷凝后即為所需淡水；另一部分海水溫度降低，流入另一個壓力較低的閃蒸室，又重複蒸發和降溫的過程。將多個閃蒸室串聯起來，室內壓力逐級降低，海水逐級降溫，連續產出淡化水。

經過澄清和加氯消毒處理的海水，首先送入排熱段作為冷卻水。離開排熱段的大部分冷卻海水又排回海中，小部分作為進料海水（補給海水），經預處理后，從排熱段末級閃蒸室流入第一級閃蒸室，如技術原理所說明的那樣，逐級降壓，海水逐級降溫，連續產出淡化水。見圖2-1。

多級閃蒸的造水比，是所得淡水（蒸餾水）的重量與所耗加熱蒸汽的重量之比，是淡化廠經濟效益的直接體現，通常小型裝置的造水比較小，大型裝置的造水比較高，如日產淡水幾百噸或四、五千噸的裝置，造水比一般為5-8左右；日產淡水一萬噸的裝置，造水比多在10左右；日產淡水四、五萬噸的裝置，造水比可達到13-14。

單機容量大，最大的可達到5萬噸/天；產品水鹽度一般為3－10毫克/升。但是，其工程投資高，為反滲透法的2倍；動力消耗大；設備的操作彈性小，是設計值的80%～110%，不適應於造水量要求可變的場合；當其傳熱管腐蝕穿孔將污染水質。

可用於以火電廠或核電廠的背壓或抽汽式透平的低位蒸汽為熱源的大型海水淡化工程，為高中壓鍋爐提供優質脫鹽水，也可是生活用淡水。