主要海水淡化方法技术经济分析与比较_李雪民

CFHI2010年第2期（总134期）yz.js@cfhi.com企业管理CFHITECHNOLOGY摘要：较全面地介绍了目前工业上常用的海水淡化技术原理及发展，结合工程预算，对膜法处理工艺、蒸馏法处理工艺，从工程投资、制水成本到运行维护的安全方便性等方面进行了详细分析与比较。关键词：海水淡化；膜法淡化；蒸馏法淡化；技术经济分析与比较中图分类号：TQ085+47文献标识码：B文章编号：1673-3355（2010）02-0019-08主要海水淡化方法技术经济分析与比较李雪民1我国是一个水资源严重短缺的国家，人均水资源占有量为2840m3，只有世界平均水平的1/4。目前水荒覆盖面几乎遍及全国。尤其是北方地区缺水问题相当严重，海水淡化是解决沿海地区淡水紧缺的有效途径。1海水淡化技术概述海水淡化是指从海水中获取淡水的技术和过程，是一种通过脱除海水中的大部分盐类，使处理后的海水达到生活和生产用水标准的水处理技术。最初是航海的兴起推动了海水淡化技术的发展，至今已出现了数十种淡化方法，虽然技术种类很多，但能达到商业规模的主要有反渗透法和蒸馏法，也就是常说的“膜法”和“热法”。其中蒸馏淡化技术又分成多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏三种。多级闪蒸法，目前在世界海水淡化总产量中仍占第一位，技术成熟、安全性高、运行弹性大，适合大型或超大型项目，主要安装在海湾国家。多效蒸馏法根据操作温度的高低，顶温在65~70℃是低温多效蒸馏，简称低温多效，是目前具有竞争力的热法海水淡化技术。压汽蒸馏，是指利用电或蒸汽对二次蒸汽进行绝热压缩后重新利用，能耗较低，但是规模一般不大，多为日产千吨级。反渗透法是近20年来发展最快的海水淡化技术，无论是大型、中型或小型项目都适用，除海湾国家外，反渗透技术是其它地区大、中型海水淡化项目的首选。1.1蒸馏法淡化技术蒸馏法又称蒸发法，是最早采用的淡化技术。早期主要用于少量蒸馏水的生产和制糖工业的料液浓缩，近代工业逐渐用于电厂和大型工业锅炉供水。蒸馏法与膜法不同，一经蒸发所得的水就是蒸馏水，水质较高，产品水的含盐量（总固溶物）可以降到5ppm以下。另一方面，蒸馏法所能处理的原料水比其它方法广泛，原水含盐量从几百mg/l到几万mg/l都可适应。另外可以利用电厂的余热，因此蒸馏法的应用场合较广。蒸馏法海水淡化的装置类型较多，主要的有：多级闪蒸海水淡化、多效蒸发海水淡化和压汽蒸馏海水淡化。（1）多级闪蒸技术(MSF)①基本原理多级闪蒸是将海水加热到一定温度后，引入到一个闪蒸室，其室内的压力低于海水所对应的饱和蒸汽压，部分海水迅速汽化，冷凝后即为所需淡水；另一部分海水温度降低，流入另一个压力较低的闪蒸室，又重复蒸发和降温的过程。将多个闪蒸室串联起来，室内压力逐级降低，海水逐级降温，连续产出淡化水；②工艺流程经过澄清和加氯消毒处理的海水，首先送入排热段作为冷却水。离开排热段的大部分冷却海水又排回海中，小部分作为进料海水1.一重集团大连设计研究院有限公司高级工程师，大连116600632010年第2期（总134期）CFHIyz.js@cfhi.com一重技术企业管理图1多级闪蒸流程图（补给海水），经预处理后，从排热段末级闪蒸室流入第一级闪蒸室，如技术原理所说明的那样，逐级降压，海水逐级降温，连续产出淡化水（见图1）；多级闪蒸的造水比，是所得淡水（蒸馏水）的重量与所耗加热蒸汽的重量之比，是淡化厂经济效益的直接体现，通常小型装置的造水比较小，大型装置的造水比较高，如日产淡水几百吨或四、五千吨的装置，造水比一般为5~8左右；日产淡水一万吨的装置，造水比多在10左右；日产淡水四、五万吨的装置，造水比可达到13~14；③主要优缺点单机容量大，最大的可达到5万t/d；产品水盐度一般为3~10mm/l。但是，其工程投资高，为反渗透法的2倍；动力消耗大；设备的操作弹性小，是设计值的80％～110％，不适应于造水量要求可变的场合；当其传热管腐蚀穿孔时将污染水质；④适用范围可用于以火电厂或核电厂的背压或抽汽式透平的低位蒸汽为热源的大型海水淡化工程，为高中压锅炉提供优质脱盐水，也可做生活用淡水。（2）多效蒸馏技术(MED)①基本原理将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，蒸汽进入第一效蒸发器，与进料海水热交换后，冷凝成淡化水；海水蒸发，蒸汽进入第二效蒸发器，并使几乎同量的海水以比第一效更低的温度蒸发，自身又被冷凝。这一过程一直重复到最后一效。连续产出谈化水。多效蒸馏分为低温和高温多效蒸馏。高温多效蒸馏可安排更多的传热效数，以达到较高的造水比，其热效率较高。但是，头几效盐水的蒸发温度较高，传热管易结垢且腐蚀速度快，因而对设备的材料要求高，需频繁清洗设备，对海水预处理要求也高。针对高温多效蒸馏的缺点，现在已发展出低温多效蒸馏技术，其特点是盐水的蒸发温度不超过70℃，减缓了