海水冷却技术在中国的应用分析研究

第42卷第10期2017年10月

环境科学与管理

ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT

Vol.42 No. 10

Oct.2017

文章编号：1674 -6139 (2017) 10 - 0005 -05

海水冷却技术在中国的应用分析研究

李亚红

(国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，天津3〇0192)

摘要:从技术、经济和环境等角度对海水直流冷却和海水循环冷却进行分析讨论，并针对国内外海水冷却技

术的应用差异，指出当前与国外相比，中国海水冷却技术的应用发展中还存在着产业规模偏低、工程数量较少、

应用领域单一、资源利用率有待提高等问题。针对海水直流冷却因取排水量大具有潜在环境危害、其应用在国

外逐渐受到制约等问题，提出应以海洋环保为导向，通过采取加大投入、强化引导、严格准入和转变企业经济环

保观念等措施，推动中国海水冷却技术的环境友好化发展。

关键词：海水冷却；直流冷却;循环冷却；环保

中图分类号：703.1 文献标志码:A

Application of Seawater Cooling Technology in China

Li Yahong

(Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization, SOA, Tianjin 300192, China) Abstract： After analyzing the s uperiority and inferiority of the once - through cooling (OTC) and the recirculating cooling u­

sing sea-water on t echnical, economic and environmental aspects, this paper discussed the difference on the application - status between the domestic a nd abroad seawater cooling technology. By the comparing with the foreign country, it was indicated that there were some questions in the application of seawater cooling technology in China, such as engineering quantity, the single of application field, and lo'w resource utilization efficiency. Because there involve lots of water volume in the process of collecting and drainage, OTC is not good for marine environmental protection and was restricted abroad. Therefore , the p aper promotes to improve environment - friendly development of seawater cooling technology in China under the guidance of marine environmental protection.

Key words： seawater cooling ；o nce - through cooling ；recirculating cooling ；environmental protection

中国是水资源大国，同时也是最缺水国家之一，特别是在中国沿海地区，人均水资源量大部分低于 500立方米，处于严重缺水境况。水资源短缺已经 成为制约中国沿海地区经济、社会发展的瓶颈之一。

据统计，城市用水中约50%是工业冷却水，开 发利用海水代替淡水作工业冷却用水，可节约大量 淡水资源，有效优化沿海城市水资源结构、缓解沿海 地区淡水资源短缺。为此，《国家中长期科学和技 术发展规划纲要(2006 -2020年）》、《海水利用专项

收稿日期:2017 -06 -15

基金项目：国家海洋局业务化基金资助项目（151120000000150006)，国家海洋公益性行业科研专项项目（01505021 -2)

作者简介:李亚红（1971 -),女，正高，研究方向：海水利用。规划》和《水污染防治行动计划》都明确提出要在沿

海地区高耗水行业推行直接利用海水作为循环冷却 等工业用水。在对海水冷却技术优劣势及其应用现 状进行分析的基础上，提出应推动资源节约型环保

冷却技术发展进程。

1海水冷却技术

根据工艺流程的不同，海水冷却可分为两种方 式:海水直流冷却和海水循环冷却。

1.1海水直流冷却技术

1.1.1 技术原理

海水直流冷却技术是以原海水为冷却介质，经 换热设备完成后即直接排海的冷却水处理技术（如

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图1所示）。由于海水含盐量高，平均含盐量在3. 5%左右，对金属材料的腐蚀远高于一般淡水，且微 生物和大生物的种类多、含量高，常见海洋污损生物 约2 500多种，用海水作为直流冷却水，存在着严重 的腐蚀和污损生物附着问题[1]，因此，海水直流冷 却的关键技术是防腐和防生物附着[2_3]。

图1海水直流冷却水系统

1.1.2海水直流冷却技术的优劣势

海水直流冷却经多年应用研究，技术已经成熟，在沿海电力、化工、石化、钢铁等行业得到广泛应用，具有深层取水温度低、冷却效果好、运行管理简单等 优点，但由于其取、排水量大，对周边海域的能量流 和物质流都带来了一定的扰动，对海域生态环境造 成压力，且其影响往往表现出多面性、潜在性和累积 性等特征，成为一种既有能量，又有污染物质和机械 损伤等的复合污染体[4_6]。

1.2海水循环冷却技术

1.2.1技术原理

海水循环冷却技术是在海水直流冷却技术和淡 水循环冷却技术基础上提出的，技术要点是以原海 水为冷却介质，经换热设备完成一次冷却后，再经冷却塔冷却、并循环使用的冷却水处理技术[]。如图 • 6 •2所示，用海水作循环冷却水，除了有海水直流冷却

同样的腐蚀、生物附着问题外，由于海水中的Ca2+、Mg2+等结垢离子浓度高，随着浓缩倍数提高，结垢

倾向增大[7];同时还有海水冷却塔的腐蚀、盐沉积、

盐雾飞溅等问题[]，因此，海水循环冷却的关键技

术是防腐、阻垢、防生物附着和海水冷却塔。

1.2. 2 海水循环冷却技术的优劣势

与海水直流冷却相比，海水循环冷却具有节约

海水资源、利于海洋环保的优势。与同等规模的海

水直流冷却相比，海水循环冷却由于循环使用海水，在取水量和排污量上均要减少95%以上，一般认 为，海水循环冷却技术对环境影响极为轻微或近于 无，海洋环境保护优势明显，是一种资源节约型环保 冷却技术。但由于增加了海水冷却塔，由此延伸的 盐雾飞溅问题也受到环境保护者的关注，有关这方 面的研究目前尚无定论。

有观点认为，海水循环冷却在投资和运营成本

上，由于增建冷却塔，投加水处理剂，经济效益低于 海水直流冷却。但203年美国Bechtel公司在海湾 地区大型石化企业采用海水冷却塔可行性研究报告 中报道:海水循环冷却技术与目前采用的海水直流 冷却相比技术可行，经济有利。因此，对海水循环冷 却的经济效益尚需进一步探讨。与淡水循环相比，中国已建海水循环冷却示范工程建设总投资虽然高 出20%〜30%，但年运行成本较其节约50%左右，且海水循环冷却取用海水，替代淡水，有效缓解了淡 水资源危机，具有显著节水优势。

2海水冷却技术的应用现状

2.1海水直流冷却的应用现状

2.1.1国外应用现状

国际上大多数拥有海水资源的国家和地区都大

量采用海水作工业用水，且主要是作工业冷却

水[1]，其中又以海水直流冷却为主。目前世界海水 冷却利用量约7 000多亿立方米/年，广泛应用于电 力、化工、石化、钢铁等行业。美国、日本、欧洲各国

是海水直流冷却技术应用的大国。美国沿海地区火