罗源湾海水淡化专题初稿

福建罗源火电厂工程

海水淡化专题报告

（初稿）

1. 概述

拟建的福建罗源湾发电厂为滨海电厂，工程规模：规划容量4x600MW机组＋4x900MW机组工程，本期工程建设4x600MW超超临界燃煤机组。考虑到电厂供水的安全可靠，又要为当地可持续发展创造条件，本工程淡水水源拟采用海水淡化。经水工专业用水平衡后，本期工程需要海水淡化的淡水总量为900m3/h。 2. 海水淡化技术简述

目前，国内外常用的海水淡化技术包括反渗透和蒸馏法，现对二种技术的原理和工艺进行简单的介绍。 2.1反渗透技术 2．1．1反渗透膜

反渗透膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能够在外加压力作用下使水溶液中的某些组分选择性透过，从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。

膜被称为反渗透过程的心脏。在一定意义上来说，反渗透设备质量的优劣、水平的高低，关键在于反渗透膜性能的好坏。反渗透过程的能量消耗主要用于克服浓水的渗透压，而一定盐含量下的渗透压是一个定值，并随浓度增高而增大。因此对于反渗透淡化过程，原水浓度越高，能量消耗就越大。然而反渗透过程的实际压力除用于克服渗透压外，为了维持较高的产水量，还需要一部分推动力用于克服过程的阻力。实际操作压力要大于渗透压。为了提高设备的竞争性，降低制水成本，各个从事反渗透膜组件生产的公司无不把工作重点放在提高水通量和降低操作压力上。超低压复合膜的研制成功，使得反渗透用于海水淡化时，单只膜的脱盐率可以达到99.2%以上。 2．1．2反渗透预处理

预处理的作用是防止膜被污染和污堵，其出水水质应满足反渗透装置的

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进水水质要求：污染指数(SDI)<3；海水反渗透预处理系统由于受取水方式以及各地海水水质（物理指标）的变化而出入较大，一般情况下要采用加氯消毒、凝聚过滤、加酸调节pH值、加阻垢剂、消除余氯以及过滤等措施才能进入反渗透系统。所以，水质是选择系统的重要依据。

目前，随着超滤技术的不断成熟，超滤设备费用的降低，超滤作为海水淡化反渗透的预处理设备，因其具有出水稳定，占地面积小，能够保证反渗透稳定运行等突出优点，已开始应用于海水淡化系统的反渗透预处理中。 2．1．3反渗透装置的回收水率

反渗透装置主体由反渗透膜堆和高压泵两部分组成。由于进水水质不同，高压泵把进水升压至不同的压力进入膜堆，透过膜的作为初级产品水，而未透过膜的作为浓盐水排放。其设计的核心在于根据不同的原水水质安排不同的水回收率，以及通过流程安排使系统尽可能的节能。一般情况下自来水及苦咸水回收率可以做到45%?75%，有些系统的水回收率甚至做到90%以上，而对于海水，大中型装置反渗透系统可以做到40%?50%。

2．1．4反渗透的高压泵与能量回收

反渗透本体部分主要由反渗透组件和高压泵两大部分组成。反渗透组件是整个系统的心脏部分，而高压泵是系统的关键部件。高压泵性能好坏对系统性能影响很大。

为实现溶液的反渗透，必须从外界施加一个大于原溶液的渗透压。这一外界压力即操作压力，通常操作压力比渗透压大几十倍，这一动力由高压泵提供。用反渗透淡化海水时，由于高压浓盐水的排放量可占进水流量的55%~65%，压力一般从800psi降至常压，因此能量损失约60%。为了降低淡化水的操作费用，通常在浓盐水排放管线上安装能量回收装置。用于回收高压浓盐水能量的设备有：涡轮机（包括冲击式水轮机）、各种旋转泵（离心泵和叶片泵）、正位移泵和流动功装置。目前，高性能的能量回收装置可以回收浓盐水能量的95%以上，因此安装此装置后可使淡化水的操作费用大为降低，其规模制水的能量消耗一般为3.70?4.5kWh/m3。据称国外有公司可使淡化海水的吨水电耗维持在3.7kWh。

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2.2蒸馏法淡化技术

蒸馏法又称蒸发法也可成为热法，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～10ppm。另一方面，蒸馏法所能处理的原料水比其它方法广泛，原水含盐量从几百毫克/升到几万毫克/升都可适应。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、压汽蒸馏海水淡化和低温多效海水淡化。国外从五十年代开始研究和开发淡化技术，到七十年代已形成了淡化工业体系。从七十年代中期到八十年代后期，技术最成熟、应用最广泛、规模最大的是蒸馏法中的多级闪蒸（MSF）。多级闪蒸的主要优点是运行安全，设备整体性强，易于大型化。但由于其最高操作温度在110℃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。另外，为了减轻结垢和腐蚀，对进入装置的海水加酸和进行脱气(脱除CO2和O2)，因而也增加了造水成本。设备占地面积也较大，能耗高，运行费用也相对较高，运行管理复杂。随着技术不断进步，低温多效蒸发技术表现了较大得分展优势。防垢、防腐和设备的整体性得到较好的解决，同时与多级闪蒸法比占地较小、能耗较低。

3． 海水淡化系统海水浓缩倍率

蒸馏法海水淡化系统中海水浓缩倍率为2倍，反渗透法海水淡化系统中海水浓缩倍率为1.45倍(一级反渗透回收率按40%,脱盐率按96%;二级反渗透回收率按75%,脱盐率按96%)。 4.本工程海水淡化系统选择 4.1蒸馏法和反渗透法目前发展趋势

近十年来，反渗透法海水淡化发展趋势较快，而且出现了日产万吨级的大

型海水淡化装置。由于RO膜材料的不断改进和膜价格的下降，SWRO系统越来

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越引起人们的关注，现也已成为蒸馏法海水淡化系统的主要竞争对手。目前在世界上已有许多使用一级海水反渗透系统从海水制取饮用水的海水淡化厂，以及采用SWRO装置加离子交换方式制取锅炉用水的实例；我国大亚湾核电厂6000 m3/d、山东威海电厂2500 m3/d 和华能大连发电厂等海水反渗透淡化系统也已运行多年，目前，华能玉环发电厂、青岛发电厂、王滩发电厂等大型电厂也已确定采用反渗透法海水淡化技术。

低温多效蒸馏法海水淡化技术在我国的研究始于２０世纪８０年代末。目前，由天津海水淡化研究所与黄岛电厂正在进行3000吨/日海水淡化示范工程的建设和10000吨/日海水淡化示范工程的准备工作。这是我国第一台自己研发、生产的低温多效蒸汽淡化装置。从国内示范工程建设的过程来看，在技术上取得了很大的进展，但目前作为大型工程配套还有待进一步积累实际的制造、调试、运行管理经验。蒸馏法和反渗透法至2001年有关统计资料显示如下图表：

另据有关资料介绍近几年海水淡化制水量，反渗透法占了75％以上。蒸馏法和反渗透法相比较：

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1)能耗：目前，大家认为从脱盐的直接能耗来说，反渗透法明显优于单目的的蒸馏法，但不明显优于双目的(热电造水)的蒸馏法。但对蒸馏法来说，过程的直接能耗，不同地区差别很大，一般电厂将蒸汽价格作为16元左右计算制水成本，计算后约为5元左右，而有的专家对此提出异议，对蒸汽的成本价计算应以16元到50元不等计算。也有的专家提出应以当量电耗率计算成本，这对于蒸馏法与RO法是对等的，此时，低温多效的当量电耗率应在15.5kWh/t.水左右，其成本接近6.0元/吨水。详细的计算应根据当地的实际情况发电成本进行技术经济比较确定。

2）海水的预处理：进入蒸馏装置的海水相对来说处理较简单，目前，国外供应商提出悬浮物要小于300PPm，建议小于50PPm为宜。而进入海水反渗透装置的海水相对说预处理要复杂，一般要针对水质进行絮凝澄清、过滤和加氯等预处理；或打岸边井取水；或设置浮台，从深海取水。并且由于反渗透的水利用率低，所以预处理系统较庞大，占地面积也较大。 4.2本工程海水淡化的系统选择及技术经济比较 4．2．1系统选择

按照目前业主不完整的的水质全分析报告对本工程海水淡化系统我们做了两个方案：

方案一采用膜处理方法： 凝汽器排出的海水→循环冷却水排水虹吸井→ 海水泵→ 海水澄清设备→ 清水泵→ 超滤保安过滤器→ 超滤装置→超滤水箱→超滤水泵→反渗透保安过滤器→一级海水膜升压泵→一级海水反渗透膜装置→ 一级淡水箱→ 二级苦咸水膜升压泵→ 二级苦咸水反渗透膜装置→ 预脱盐水箱 。

海水淡化系统中超滤膜组件的反冲洗水、清洗水等直接排放；一级海水膜装置的浓水排至浓水回收池，作为电解海水制氯的原料水；二级苦咸水膜装置的浓水直接进入超滤水箱。

方案二为蒸馏法： 海水泵→预处理→ 低温多效装置→ 淡水箱。 浓水排至浓水回收池，作为电解海水制氯的原料水 4．1．2技术经济比较

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当蒸馏设备采用进口设备时，二方案在技术上都是成熟可靠的。下表为两个方案的经济比较：

序项 目 方案一（膜处理方法） 号 一 基建费用 1 设备费 9900万元（其中膜元件费1512万元） 方案二（蒸馏法） 备 注 22500万元 注：蒸馏法以目前进口实际项目的价格计算；膜法参照工程中标价。 估算投资 估算投资 2 3 土建费 安装费 合计 1500万元 2000万元 13400万元 1000万元 1800万元 25300万元 二 运行费用（按机组年运行小时6000计、设备运行寿命以20年计） 1 药品费： 2 动力费、耗电量 按4.5kWh/t.水耗能折合人民币0.9元/t水 RO系统加药加酸费： 0.47元/t 蒸发器海水加酸加药费： 0.25元/t 按1.5kWh/t.水电耗能折合人民币0.3元/t水 按15.5kWh/t电价按0.2元水当量电耗/kwh 折合人民币3.1元/t水 按16元/t蒸 汽计算热耗能，折合1.6元/t水 1．9元/t 3.35元/t 3 合计 1．37元/t 三 年维修、折旧和人工费 1 维修费 0.022元/t水 1．956元/t水 / 4 未预见费用 4．02 0．046元/t水 2.08元/t水 / / （设备费的2%） 含RO、超滤换膜费用 人工费用各地不同均不计列 2. 折旧费 3 人工费 乘1.2系数 5.12 6．57 四 制水成本 6

5． 结语

综上所述，反渗透法与蒸馏法海水淡化技术都是成熟的，但由于目前大型的成熟的蒸馏法海水淡化设备还需要进口，而由于膜价格的大幅度下降，反渗透法海水淡化装置的投资及运行费都有较大的下降，就目前的状况来看，采用反渗透法海水淡化技术优势较大一些。

从地域看，罗源湾海域悬浮物、化学耗氧量含量较低，水质比较清澈，水温也较高（水质资料不太完整）对采用反渗透法海水淡化技术都较有利。 另，膜法运行灵活，不会因维修影响供水，无须设置大型储水罐，反渗透法一级出水含盐量为300?500ppm，有利于分质供水。 所以，本工程推荐反渗透法海水淡化技术作为首选方案。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/itm7.html