海水淡化工艺方案
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1前言1.1 概况
我国淡水资源极为匮乏,全国660多个城市中,有400多个城市缺水,其中100多个城市严重缺水。淡水资源短缺乃至水危机是我国经济社会可持续发展过程中的最大制约之一。
的海水淡化装置设计;并对总规模为40×104m3/d海水淡化厂作出展望。
本专题报告按本期工程厂内自用的2×104m3/d规模和规划容量的40×104m3/d的海水淡化站分别进行比较论述。
2 海水淡化技术概述
海水淡化技术的种类很多,但适于产业化的主要有蒸馏法(俗称热法)和反渗透法(俗称膜法)。蒸馏法主要有多级闪蒸(MSF)、低温多效蒸馏(LT-MED)技术。
2.1 蒸馏法淡化技术
需的淡水。
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、寿命长等优点。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
的操作弹性小,多级闪蒸的操作弹性是其设计值的80%~110%,不适应于产水量要求可变的场合。
2.1.2 低温多效蒸馏(LT-MED)
低温多效蒸馏海水淡化技术是指盐水最高温度不超过70℃的淡化技术,是20世纪80
低温多效海水淡化装置的运行温度远远低于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。
多效蒸馏的操作弹性很大,负荷范围从110%变到40%,皆可正常操作,而且不会使造水比下降。
低温多效海水淡化装置可以用70℃左右,0.030-0.035MPa(a)的蒸汽作为热源,当提供的汽机抽汽参数高于低温多效加热蒸汽的压力和温度的要求时,可采用热压缩装置,可以进一步提高系统的热效率。
国外近几年MED发展迅速,MED单台最大产水量已达40000t/d,技术是成熟的。
图2-3 典型的海水反渗透工艺流程图
海水反渗透(SWRO)系统所需的能量决定于进水的含盐量、系统的浓缩倍率、进水温度
及产品水的水质,其能耗一般为9~10kW?h/m3,若有能量回收装置,则所需能耗为3.5~6kW?h/m3。
海水反渗透SWRO设备除膜组件、高压泵、能量回收装置需要进口外,其它设备和器件均可以在国内加工制造,设备投资以及制水成本相对较低。
2.3
能力上,SWRO法则没有限制。
与LT-MED-TVC相比,MSF装置单机容量大,对进水的水质要求低,但其变工况能力差,抽汽参数高,工作温度高,设备投资大,因而运行费用高。因此对于蒸馏法工艺推荐选用LT-MED-TVC方案。本专题将对SWRO和LT-MED-TVC两种工艺进行技术经济比较,结合各淡水用户的用水需求确定海水淡化工艺。
3 电厂海水淡化方案选择
3.1 海水淡化系统设计条件
按满足电厂自用的2X104m3/d海水淡化规模及向地方供水的40X104m3/d海水淡化规模分别进行比较。
3.2
运行使用时间较长,但其占地面积大,系统复杂,操作费力,运行维护都需特别精心才能使反渗透膜不受到污染。超滤(微滤)预处理方式在水处理领域已应用多年,也有许多成功的经验。微滤(超滤)对海水中的胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力,其去除率好于常规的预处理方式,采用微滤(或超滤)作为海水反渗透的预处理,可以满足反渗透的进水水质要求。此技术由于改进了反渗透进水水质,不仅延
长了海水反渗透的清洗周期、反渗透膜的使用寿命,而且有助于提高系统的回收率、降低运行费用。且新技术占地面积小,操作、维护简单。
电厂一般情况下海水水质较好、悬浮物及泥沙含量较少,根据相关工程的经验,海水反渗透淡化系统预处理可采用直接超(微)滤装置。
产品水水质:TDS (固体溶解物总量) 300~500mg/L
设计水温:15℃~35℃
3.2.3 淡化站布置
海水淡化站建(构)筑物包括:超滤、反渗透设备间,设备间内设置控制室、加药间、过滤间、水泵间、配电间等,室外设置各类水箱(池)等设施。
海水淡化站占地分别约105m×50m,105mX400m。
3.3 低温多效(LT-MED-TVC)蒸馏法海水淡化技术方案(方案二)
单机容量:10000 m3/d;25000 m3/d
设备台数:2台;16台
造水比:12.5
产品水水质:TDS(固体溶解物总量)?5mg/L。
抽汽量:两台机共67t/h;1334t/h
抽汽参数:压力为0.55MPa(暂定),温度为300℃
3.3.3 海水淡化站布置
4
4.1
,不影
1)年发电量按发电年利用小时5500h计算,为110×108 kW?h。
2)厂用电
厂用电包括发电厂用水电和淡化用电两部分,两个方案的发电厂用电率差别很小,均按5%考虑。
反渗透方案耗电:淡化站电耗3.5kW?h/m3,用于锅炉补给水处理的淡水反渗透
0.5kW?h/m3(为便于计算比较,淡水反渗透电耗按淡化站产淡水量进行了折算),总电耗4.0kW?h/m3
低温多效蒸馏方案耗电:淡化站电耗1.5kW?h/m3
元3。
5)其它条件
标煤价:1000元/吨
蒸汽价格:按53.24元/吨计
电费:厂用电价按0.29元/kWh计算。
基本折旧费:低温多效设备属于热力设备,使用年限相对较长,因此其固定资产折旧年限取25年;海水反渗透设施使用年限相对低温多效设备较短,因此其固定资产折旧年限取20年。
从表4-1数据可以看出:
与方案二相比,方案一具有投资省、制水成本低的优点。