海水淡化方案比较

1991～2001 年间世界各地建设的不同海水淡化方法容量对比
我国从 1958 年开始了海水淡化工程技术的研究工作。 近 20 年来， 已经实施了一批中小工程，截至目前，共有海水淡化工程 20 多项， 其中在大连长海县、沧州化工股份有限公司、浙江嵊泗县和山东长岛 县、山东黄岛发电厂、河北黄骅发电厂、大连石油七厂、天津经济技 术开发区、河北王滩电厂建成或正在建设较大规模海水淡化工程。在 西沙永兴岛、天津大港电厂、舟山嵊山岛等建有不同规模的海水淡化 装置。中小型的以膜法为主，较大型的以蒸馏法为主，累计生产能力 在日产 3 万吨左右。 我院很早就开始设计过海水淡化项目， 上述用于工业生产的海水 淡化技术我院均已设计过， 目前已投运多套膜法和蒸馏法海水淡化系 统，积累了丰富的海水淡化设计运行经验，如，海水反渗透技术在印 尼中爪洼电厂、印尼拉布湾电厂等已投运多年，运行良好，在印尼吉
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1.1.6.1 本工程锅炉选用超超临界参数、一次中间再热、直流炉，采 用平衡通风、 切圆燃烧或前后墙对冲燃烧方式、 固态排渣、 露天布置、 全钢架悬吊结构，本阶段推荐采用型锅炉。 1.1.6.2 汽轮机选用超超临界参数，一次中间再热、单轴、四缸四排 汽、双背压、凝汽式、8 级回热汽轮机。 1.1.6.3 汽轮发电机采用水－氢－氢冷却发电机。 1.2 厂址简述 1.2.1 厂址概述 拟建厂址位于…… 1.2.2 气象条件 厂址处无长期气象观测资料，根据厂址所处地理位置，气象条件 参考附近气象站资料。根据气象站1956～2005年气象观测资料统计， 各气象要素特征值如下： 累年平均气压（pa）：1001.4hPa 极端最高气压（pa）：1025.1hPa 极端最低气压（pa）：914.5hPa 累年平均气温：16.3℃ 平均最高气温：19.9℃ 平均最低气温：13.9℃ 极端最高气温：38.8℃ 极端最低气温：－7.5℃ 累年平均相对湿度：81％ 累年最小相对湿度：4％ 累年平均水汽压：17.0hPa 累年平均降水量：1413.1mm
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样品号 项 目 天气 时间 水温 PH 游离 CO2 高锰酸盐指数 五日生化需氧量 溶解氧 全固形物 悬浮物 溶解固形物 矿物残渣 灼烧减量 钙离子 镁离子 钠离子 钾离子 总镉 总铬 六价铬 铜 砷 总铁 铝
711 晴 11∶45 19.2 7.34 0 1.56 ＜2.0 7.61 2.53×104 23 2.53×104 2.43×104 2.16×104 238 826 7.79×103 406 0.0003 ＜0.004 ＜0.004 ＜0.002 ＜0.004 0.126 ＜0.004
单 位 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L s/cm mg/L mg/L mg/L mg/L
重碳酸离子 （HCO3－）
2 碳酸离子（CO3 －）
亚硝酸盐氮（N） 硝酸盐氮（N） 全硅（以 SiO2计） 溶硅（以 SiO2计） 胶硅（以 SiO2计） 总硬度（CaCO3） 碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度 甲基橙碱度 （CaCO3） 酚酞碱度（CaCO3） 电导率 氟化物（以 F 计） 汞 氨氮 铅
805 1.53×104 2.06×103 140 0 ＜0.01 0.608 4.31 4.04 0.27 4.96×103 115 4.85×103 115 0 3.76×104 0.837 ＜0.0001 0.047 0.006
808 1.81×104 2.27×103 140 0 ＜0.01 0.986 5.41 5.14 0.27 5.55×103 115 5.44×103 115 0 4.50×104 0.888 ＜0.0001 0.043 ＜0.002
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0.619 ＜0.0001
3 海水淡化现状简述 海水淡化技术在国际上得到迅速发展始于上世纪 60 年代，经过 近几十年的发展，海水淡化技术已经相对比较成熟，其中，膜法和蒸 馏法已成为主流技术。目前，能大规模投用于工业生产的主要有海水
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反渗透（SWRO）、多级闪蒸（MSF）、低温多效蒸馏（TVC－MED） 技术。 海水反渗透（SWRO）淡化技术是将海水加压，使淡水透过选择 性渗透膜的淡化方法。SWRO 装置具有投资省、建设周期短、易于自 动控制，适用于海水、苦咸水大中型规模的淡化工程，装置体积小， 设备及操作简单，且在常温下操作，设备的腐蚀和结垢程度较轻。存 在的问题是膜的寿命和抗污染，反渗透膜、高压泵、能量回收装置需 进口，进口膜使用 3～5 年后需更换。由于 RO 膜材料的不断改进， SWRO 系统发展迅速，已成为蒸馏海水淡化系统的主要竞争对手。 多级闪蒸（MSF）是将加热至一定温度的盐水依次在一系列压力 逐渐降低的容器中闪蒸汽化，然后将蒸汽冷凝制取淡水的过程。MSF 装置具有设备单机容量大、使用寿命长、出水品质好、造水比高、热 效率高等优点。但该装置海水的最高操作温度在 110℃～120℃左右， 对传热管和设备本体的腐蚀性比较大，必须采用价格昂贵的铜镍合 金、特制不锈钢及钛材，因此设备造价高；设备操作弹性小，设计容 量变化是其设计值的 80％～110％， 不适应于产水量要求可变的场合； 另外，为了减轻结垢和腐蚀，对进入装置的海水必须加酸和脱气（脱 除 CO2 和 O2）处理，因而也增加了造水成本。 低温多效蒸发（LT－MED）是由若干个单效蒸发器串联而成，仅 第一效的蒸发器热源来自锅炉， 其余各效蒸发器的热源都由其上一效 的二次蒸汽提供，热利用率高。低温多效海水淡化装置的运行温度不 超过 70℃，远低于 MSF 装置的 110℃，所以其能耗和管壁腐蚀及结 垢速率均较低，和 MSF 相比，其设备本体和传热管的材质要求较低， 而热效率较高。MED 装置的操作弹性大，负荷从 40％～110％变化都 属正常操作。另外，低温多效和蒸汽压缩（TVC）联合应用（TVC－
【摘要】为了满足全厂淡水需要，提供投资少、运行成本低且技术可 靠的海水淡化系统，本工程海水淡化系统拟定如下两个方案： 方案一： “澄清过滤海水活性炭过滤器多介质过滤器海水 保安过滤器海水高压泵海水反渗透装置（SWRO）用水点”。 方案二：“澄清海水低温多效淡化装置（MED）淡水点” 对于海水反渗透预处理部分， 本工程拟定超滤和两级传统介质过 滤两个方案进行比较；传统介质过滤方案运行经验丰富，维护简单， 投资比超滤方案低约 1010 万元，年运行费用低约 190.2 万元。 通过技术经济比较， 反渗透海水淡化具有单机容量小、 分组灵活、 启动时间短，投资和运行费用低的优势，其中，投资低 3800 万元， 年运行费用低 149 万元。 故本工程海水淡化系统推荐方案为：“滤清海水活性炭过滤 器多介质过滤器海水保安过滤器海水高压泵海水反渗透装 置（SWRO）用水点”。 1 概述 1.1 工程概况 1.1.1 工程名称：某某电厂超超临界机组工程。 1.1.2 工程性质：新建工程。 1.1.3 建设规模：本工程拟建设 2×1000MW 超超临界燃煤发电机组， 同步建设烟气脱硫、脱硝设施，并留有扩建条件。 1.1.4 电厂水源：本工程水源为海水，全厂所需淡水水源由海水淡化 系统提供。 1.1.5 电厂年运行小时数为 5500 小时。 1.1.6 电厂主机及运行方式
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最多年降水量：1916.2mm 最少年降水量：805.2mm 累年最大一日降水量：281.6mm（1976.5.25） 累年最大一小时降水量：68.0mm 累年最长连续降水日数：22d（1960.7.29～8.19） 过程降水量：160.0mm 累年最大积雪深度：18厘米 累年平均风速：5.27m/s 累年十分钟平均最大风速：40m/s（1979.08.24，ENE） 累年瞬时最大风速：57.9m/s（1989.07.21，ENE） 五十年一遇离地10米10分钟平均风速：43.8m/s 2 海水水源及水质 2.1 泥沙 泥沙以悬沙为主， 冬季含沙量高于夏季， 大潮含沙量大于中小潮。 2.2 海水温度 三门湾水温随季节变化而变化，从冬季到夏季，水温不断上升， 7、8 月份最高。夏季平均温度 28℃左右，冬季平均温度 9℃左右。 2.3 海水盐度 盐度受沿岸和台湾暖流影响，表现为夏高冬低。平面分布表现为 由湾口向湾内逐渐降低。 2.4 海水水质 本工程海水水质取样地点为厂址前沿水域，取样深度为水面下 0.5～1.0 米。海水水质全分析见下表。海水水质总体较好，含盐量在 2.5×104～3.35×104mg/l 之间，其中 PH，六价铬、砷、溶解氧、铜、 总镉等指标符合一类海水水质要求； 悬浮物、 藻类、 硅含量相对较低。
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利普多电厂正在设计安装中； 日产 6000 吨的低温多效蒸发 （LT－MED） 技术在印尼龙湾电厂、印尼巴齐丹电厂已经调试完成并成功制水，正 在试运行；日产 50 万吨的多级闪蒸（MSF）在迪拜 2×660MW 燃煤 电厂可研阶段设计中已通过审查。 4 海水淡化方案 4.1 海水淡化出力 根据电厂化学、脱硫、生活等淡水用量情况，本工程所需淡水量 为 353t/h，其中，锅炉补给水处理系统所需淡水量为 77t/h。 4.2 海水淡化方案拟定 本工程淡水量为 353t/h，制水规模属中小型，考虑到多级闪蒸装 置投资高、 运行成本高， 操作弹性小， 不适用于中小水量淡化等情况， 本工程不推荐采用多级闪蒸海水淡化方案。 海水淡化系统拟定如下两个方案： 方案一：滤清海水两级压力式过滤器海水反渗透装置 （SWRO）淡水点。 方案二：澄清海水低温多效淡化装置（MED）淡水点 （1）方案一系统流程如下： 滤清海水活性炭过滤器 多介质过滤器 海水保安过滤器 海水高压泵海水反渗透装置（SWRO）用水点。 后续锅炉补给水处理系统采用： 淡水反渗透阳床阴床混 床。 系统中设置 10 台活性炭过滤器、 10 台多介质过滤器、 4 套 120t/h 海水反渗透装置，生产出来的淡水设置水质调整系统；后续锅炉补给 水处理设备设置有 2 套 65t/h 反渗透装置，2 列 63t/h 的一级除盐＋混 床设备。
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MED），可以进一步提供热效率，获得较高的造水比。 就全球海水淡化装置而言，多级闪蒸和反渗透的应用最广，主要 用于制水规模大、严重缺乏淡水的中东地区。多级闪蒸的总容量目前 在海水淡化领域仍属第一，而反渗透技术由于具有无相变、节省能源 的特点，发展速度最快，淡化成本也降的最快，其在海水淡化领域的 总容量已经接近多级闪蒸的容量份额。
808 晴 14∶00 30 7.7 20.2 1.73 ＜2.0 7.52 3.35×104 67 3.34×104 2.98×104 9.88×105 416 980 6.07×103 215 0.004 ＜0.004 ＜0.004 ＜0.005 0.005 1.38 ＜0.004
单 位 － － ℃ － mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
802 晴 10∶50 6 7.7 11.8 1.63 ＜2.0 11.7 2.84×104 23 2.84×104 2.69×104 2.46×104 328 848 1.12×104 440 0.004 ＜0.004 ＜0.004 ＜0.002 ＜0.004 0.531 ＜0.004
805 晴 8∶40 20 7.9 21.2 1.75 ＜2.0 8.38 2.98×104 138 2.97×104 2.83×104 9.9×105 483 950 888 390 0.0006 ＜0.004 ＜0.004 ＜0.002 ＜0.004 0.118 ＜0.004
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样品号 项 目 氯离子
2 硫酸离子（SO4 －）
百度文库
711 1.30×104 1.45×103 152 10.4 1.14 0.08 4.72 4.77 0.55 4.00×103 142 3.86×103 133 8.66 5.06×104
802 1.45×104 1.91×103 141 0 0.564 0.597 4.82 4.62 0.2 4.30×103 116 4.18×103 116 0 4.23×104 0.89 ＜0.0001 0.046