热法及膜法海水淡化经济性分析

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热法及膜法海水淡化经济性分析

热法及膜法海水淡化经济性分析

膜法热法海水淡化技术经济分析大连海水淡化工程研究中心华维国一、海水淡化方法概述:海水淡化是指从海水中获取淡水的技术和过程,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,目前淡化方法已达数十种,达到商业化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”,蒸馏淡化技术又分成多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏三种。

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,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。

蒸馏法所能处理的原料水比其它方法更加广泛,原水含盐量从几百毫克/升到几万毫克/升都可适应。

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。

以下对各种方法进行简介:(1)多级闪蒸技术(MSF)● 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。

● 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(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1-1。

多级闪蒸的造水比是指生产的淡水(蒸馏水)的重量与所消耗的加热蒸汽之比,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;日产淡水万吨级的装置,造水比多在10以上,日产淡水四~五万吨的装置造水比可达到13-14。

海水淡化技术产业化的技术经济

海水淡化技术产业化的技术经济

海水淡化技术产业化的技术经济分析引言随着全球水资源日益紧缺,海水淡化技术成为解决淡水短缺问题的重要手段。

海水淡化技术的发展与应用对于维持社会生产生活的正常运行具有重要意义,同时也对技术经济产生了巨大影响。

本文将对海水淡化技术的产业化以及技术经济进行分析和探讨。

1. 海水淡化技术的产业化现状海水淡化技术是指利用各种方法将海水中的盐分和杂质去除,转变为适用于人类生产和生活的淡水。

目前海水淡化技术已经逐步实现产业化,并得到广泛应用。

其中常见的海水淡化技术主要包括膜法、热法和化学法等。

1.1 膜法海水淡化技术膜法海水淡化技术是目前应用最为广泛的海水淡化方法之一。

其通过使用特殊膜层,利用渗透性的差异将盐分和杂质从海水中分离出来。

膜法海水淡化技术具有能耗低、稳定性高、适用范围广等优点,已经在海水淡化领域取得了显著的成果。

1.2 热法海水淡化技术热法海水淡化技术是利用蒸发和冷凝原理,通过热能输入将海水蒸发,然后再使蒸汽冷凝成淡水。

这种方法虽然能够快速分离盐分,但能耗较高,运行成本相对较高,在实际应用中受到一定限制。

1.3 化学法海水淡化技术化学法海水淡化技术主要包括电渗析、异相电解和化学沉淀等方法。

这些方法往往与其他技术结合使用,能够有效地去除海水中的盐分和杂质。

化学法海水淡化技术在工业生产领域和紧急灾害救援方面具有重要应用前景。

2. 海水淡化技术产业化的意义海水淡化技术产业化对社会的可持续发展具有重要意义。

以下列举了海水淡化技术产业化的几个重要意义:2.1 解决淡水资源短缺问题全球淡水资源短缺已成为一个普遍问题,而大量的海水资源却未得到有效利用。

海水淡化技术的产业化将有助于满足日益增长的淡水需求,缓解淡水资源紧缺的问题。

2.2 促进海水资源的可持续利用海水淡化技术的产业化可以有效促进海水资源的可持续利用。

通过将海水转化为淡水,可以大大减少对淡水资源的依赖,并实现海水资源的循环利用,减少对环境的负面影响。

2.3 推动相关技术的研发与创新海水淡化技术的产业化将促进相关技术的研发与创新。

热法太阳能海水淡化技术及系统研究

热法太阳能海水淡化技术及系统研究

热法太阳能海水淡化技术及系统研究热法太阳能海水淡化技术及系统研究太阳是地球上最重要的能源之一,而太阳能的利用也是人类探索的方向之一。

在全球水资源日益短缺的背景下,太阳能海水淡化技术成为解决淡水供应问题的重要手段之一。

热法太阳能海水淡化技术是一种利用太阳能进行海水淡化的方法,其基本原理是利用太阳能产生热能,将热能转化为海水中的蒸汽,进而将蒸汽冷凝成为淡水。

热法太阳能海水淡化技术主要包括两个过程:蒸发和冷凝。

在蒸发过程中,将海水加热至沸点,使其产生大量的蒸汽;而在冷凝过程中,则将蒸汽冷却,使之凝结为淡水。

这两个过程可以通过太阳能收集器、传热设备、蒸发器和冷凝器等组成的系统来实现。

太阳能收集器是热法太阳能海水淡化技术中最核心的部分之一,它的作用是收集和转换太阳能。

常见的太阳能收集器有平板型和聚光型两种。

平板型太阳能收集器由一系列平板或集热管组成,能够将太阳能转化为热能。

而聚光型太阳能收集器则利用镜面聚光将太阳能集中在一个小区域内,从而提高太阳能的利用效率。

传热设备是将太阳能转化为海水中蒸汽的关键部分。

传热设备通常使用导热油或蓄热材料,通过吸热和释热来进行能量转换。

在通常情况下,由于传热设备的效率限制,只有尽可能高温的太阳能收集器才能使传热设备得到足够的热量。

因此,在设计热法太阳能海水淡化系统时,需要注意太阳能收集器和传热设备之间的匹配性。

蒸发器是太阳能海水淡化系统中实现蒸发过程的关键组件,其作用是将太阳能收集器传递过来的热能转化为海水中的蒸汽。

蒸发器通常由多个蒸发器单元组成,每个单元中都设有蒸发管或蒸发器板。

当太阳能收集器传递过来的热能加热海水时,水中的盐分逐渐降低,蒸汽逐渐生成。

而经过蒸发器单元后,海水中的蒸汽被聚集起来,以便进一步冷凝。

冷凝器则是将海水中的蒸汽冷却并凝结成为淡水的关键设备。

冷凝器通常以淡水作为冷凝介质,并与蒸发器相连。

当蒸汽经过冷凝器时,被冷凝介质中的低温吸收,逐渐转化为淡水。

淡水从冷凝器中排出,而剩余的高盐度水则被返回到蒸发器中进行蒸发,从而形成循环。

太阳能海水淡化实验系统的热经济分析

太阳能海水淡化实验系统的热经济分析

太阳能海水淡化实验系统的热经济分析摘要:本文对太阳能海水淡化实验系统还进行了热经济学分析。

在确定了淡水单价的基础上,以年度化热经济成本最小为目标函数,分析了年度化热经济成本与闪蒸压力、蒸发压力和最高海水温度的关系。

关键词:热经济学分析太阳能海水淡化热经济学是把火用分析法与经济因素以及优化原理有机结合起来的一门交叉学科。

近年来随着人们节能意识的增强,热经济学得到了飞速发展[1-3]。

1 系统的热经济学模型利用热经济学原理,根据太阳能海水淡化系统的各设备物流关系,得出图1所示的热经济学分析图。

图中Cs、Czh、Cln分别为闪蒸室、蒸发器、冷凝器的非能量年度化费用,包括初投资、运行费、维修费、折旧费等;Exhot代表从太阳能集热系统输出进入闪蒸室的具有最高海水温度的海水火用流,火用单价为chot;Exv1代表闪蒸室输出的水蒸汽火用流,火用单价分别cv1;Exv2代表蒸发器输出的水蒸汽火用流,火用单价分别cv2;Exd1代表蒸发器凝结排出的淡水的火用流,火用单价为cd1;Exd2代表冷凝器凝结排出的淡水的火用流,火用单价为cd2;Exbs代表闪蒸室输出的闪蒸后的海水火用流,火用单价为cbs;Exout代表蒸发器输出的蒸发后的海水火用流,火用单价为cout;Exc代表输入冷凝器的冷却水的火用流,单价为火用cc;Exco代表冷凝器排出的冷却水的火用流,火用单价为cco。

忽略真空泵、循环泵、排水泵、海水泵等的火用流。

由现金流量平衡原理,得闪蒸室、蒸发器、冷凝器的成本方程分别为:将太阳能海水淡化系统年度化热经济成本CT最小作为目标函数,即[4~5]:本次实验中,冷凝器排出冷却水和蒸发器排出浓海水没有再次利用,所以该火用流的火用单价cco和cout可认为是0。

则得系统目标函数为:2 淡水火用单价的计算在热经济学分析中认为系统中,能量消耗和非能量消耗越接近始端越小[6]。

同时,将太阳能集热器和热水罐合并为一个太阳能集热系统,热水管的火用损失忽略不计。

火电厂海水淡化工艺的技术经济分析及选择

火电厂海水淡化工艺的技术经济分析及选择

火电厂海水淡化工艺的技术经济分析及选择?24?环境工程工业安全与环保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtectionFebruary20102010年第36卷第2期刘炳伟1刘伟杰2胡文培3(1.国核电力规划设计研究院北京100094; 2.北京朗新明环保科技有限公司北京100088;3.华北电力大学经济管理系河北保定)摘要,析,,反渗透法海水淡化加一级反渗透与低温多效法相当。

,2,最终确定了八角电厂的海水淡化方案。

关键词Techno-economicAnalysisandSelectionfortheDesalinationinPowerPlant LIUBingwei1LIUWeijie2HUWenpei3(1.StateNuclearElectricPowerPlanningDesign&ResearchInstitute Beijing100904)Abstract Thispaperdescribestheprinciplesofmembranemethodandlow-temperatur emulti-effectdistillationdesalination,conductstechnicalandeconomiccom parisonanalysisontheequipmentoflow-temperaturemulti-effectdistillationdesalinationandmulti-setsre2verseosmosisdesalinationandcontraststhei ntegratedwatercostsandoperationcosts.Theresultsshowthat:low-tempera turemulti-effectdesalinationisbetterthanthereverseosmosisdesalinationa ndthereverseosmosisdesalinationwithone-levelreverseosmosisisconsider ablewithlow-temperaturemulti-effectdesalination.Inaddition,twokindsof desalinationprogramsinBaJiaoplantareanalyzedandfinallythedesalination programisdetermined.KeyWords powerplant desalination technology economicanalysis海水淡化技术起源于20世纪中叶,经过几十年的发展,现已遍及全世界100多个国家和地区,并在美、法、日、以色列等发达国家实现了产业化和规模化,其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。

热法太阳能海水淡化技术及系统研究

热法太阳能海水淡化技术及系统研究

热法太阳能海水淡化技术及系统研究热法太阳能海水淡化技术及系统研究摘要:随着全球水资源压力的增大,海水淡化技术作为解决淡水短缺问题的有效手段受到广泛关注。

热法太阳能海水淡化技术相对于其他海水淡化技术,具有能量利用率高、操作稳定性好等优点,成为当前研究的热点。

本文综述了热法太阳能海水淡化技术的研究进展,包括工作原理、系统设计、关键技术等方面的内容,并对其未来发展方向进行了展望。

1. 引言水是维持生命和社会发展的重要资源,然而淡水资源短缺却是全球面临的一大难题。

根据联合国的统计,全球约有20%的人口面临水资源短缺的问题。

在这个背景下,海水淡化技术成为满足水资源需求的重要手段之一。

2. 热法太阳能海水淡化技术原理热法太阳能海水淡化技术利用太阳能产生热量,将海水加热蒸发,然后通过冷凝器将蒸汽冷凝为淡水。

其基本原理是利用太阳能作为热源,通过传热和相变过程分离海水中的盐分和其他杂质。

具体来说,热法太阳能海水淡化技术包括蒸发、冷凝和盐水排放等几个步骤。

3. 热法太阳能海水淡化系统设计热法太阳能海水淡化系统包括太阳能收集系统、蒸发系统、冷凝系统、盐水排放系统等部分。

太阳能收集系统主要由太阳能集热器、传热介质、太阳能转化设备等组成。

蒸发系统中主要包括加热器、蒸发器和盐水排放器等部分。

冷凝系统主要由冷凝器和蒸汽冷凝收集器等组成。

盐水排放系统主要用于处理剩余盐水。

4. 关键技术研究热法太阳能海水淡化技术存在一些关键技术问题,如热能损失、蒸发器热阻问题、结构材料选择等。

其中,热能损失是影响系统效率的重要因素,通过优化系统设计和采用高效导热材料可以有效解决。

蒸发器热阻问题可以通过增加传热面积和改进换热方式来改善。

此外,研究开发高温抗腐蚀、高导热性能的新型材料对于提高系统性能也具有重要意义。

5. 热法太阳能海水淡化技术发展前景热法太阳能海水淡化技术具有能量利用率高、操作稳定性好等优点,因此在解决淡水短缺问题中具有广阔的应用前景。

海水淡化的方法及优缺点分析

海水淡化的方法及优缺点分析

海水淡化的方法及优缺点分析摘要:海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区,但并不局限于该地区。

由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域,因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。

最新资料表明,到2003年止,世界上已建成和已签约建设的海水和苦咸水淡化厂,其生产能力达到日产淡水3600万吨。

目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地区,淡化水大约养活世界5%的人口。

海水淡化,事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题,普遍采用的一种战略选择,其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。

当然,海水淡化是解决我国沿海地区淡水紧缺的有效途径。

海水淡化是解决全球水资源短缺的重要战略手段之一,有着广阔的开发前景。

关键词:海水淡化蒸馏法反渗透法优缺点发展趋势和方向引言:介绍了我国水资源现状、海水淡化发展概况和各种淡化方法及工作原理、工艺流程,并对各种淡化方法的优缺点和适用范围进行了评述,对海水淡化的方法进行了分析比较,指出了海水淡化今后发展的趋势和方向。

1我国水资源现状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。

因此我国是一个严重缺水的国家。

同时,我国的淡水资源时空分布极不均匀,并且水体污染加剧了我国可利用淡水资源的匮乏程度。

在资源性缺水的同时,我国经济增长快,人口数量大,城市化水平不断提高,使得水资源缺口越来越大,这已经成为阻碍我国社会可持续发展的瓶颈。

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,水荒已成为困扰工业企业生产和发展的一个重要问题。

而沿海地区有1.8万多km长的海岸线,充分发挥这些地区濒临海洋的优势,走海水淡化之路是解决缺水问题的一条重要途径。

解决城市水资源可持续利用的战略原则是坚持“开源与节流并重,节流优先、治污为本、科学开源、综合利用”,海水淡化是解决沿海地区淡水紧缺的有效途径。

2我国海水淡化发展概况我国的海水淡化技术研究始于1958年,起步技术为电渗析,1965年开始反渗透技术的研究;1975年开始研究大中型蒸馏技术;1981年在西沙的永兴岛建成200t/d的电渗析海水淡化装置;1986年建成6000t/d的电厂多级闪蒸海水淡化装置;1994年大连长海县1000t/d海水反渗透淡化工程投产;1997年天津大港电厂调试成功1200t/d多级闪蒸海水淡化装置;1997年浙江嵊山500t/d反渗透海水淡化装置投入运行;2000年10月,山东长岛县1000t/d反渗透海水淡化示范工程建成投产;2000年底,沧州化学工业公司1.8万t/d高浓度苦咸水淡化工程投产;2001年华能威海电厂反渗透海水淡化装置投产;2002年天津海滋食品有限公司从美国引进多级闪蒸海水淡化装置投产。

海水淡化技术及发展状况简析

海水淡化技术及发展状况简析

一、海水淡化简介1、海水淡化的定义海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。

是实现水资源利用的开源增量技术,可以增加淡水总量,且不受时空和气候影响,水质好、价格渐趋合理,可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。

从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。

2、海水淡化的主要用途海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水,有时食用盐也会作为副产品被生产出来。

海水淡化在中东地区很流行,在某些岛屿和船只上也被使用。

3、海水淡化综合简介海水淡化是人类追求了几百年的梦想。

早在400多年前,英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。

从20世纪50年代以后,海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展,在已经开发的二十多种淡化技术中,蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平,并在世界各地广泛应用。

现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究,有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。

一座现代化的大型海水淡化厂,每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。

淡化水的成本在不断地降低,有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。

某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模,目前淡化水已经完全可用于农田灌溉。

4、海水淡化历史地球表面2/3的面积被水覆盖,但水储量的97%为海水和苦咸水,这些水是很丰富的。

但是,要利用海水必须经过淡化。

目前,全世界有一百二十多个国家和地区采用海水或苦咸水淡化技术取得淡水。

第一个海水淡化工厂于1954 年建于美国,现在仍在德克萨斯州的弗里波特(Freeport)运转着。

佛罗里达州的基韦斯特(Key West)市的海水淡化工厂是世界上最大的一个,它供应着城市用水。

表面看海水淡化很简单,只要将咸水中的盐与淡水分开即可。

最简单的方法,一个是蒸馏法,将水蒸发而盐留下,再将水蒸气冷凝为液态淡水。

这个过程与海水逐渐变咸的过程是类似的,只不过人类要攫取的是淡水。

另一个海水淡化的方法是冷冻法,冷冻海水,使之结冰,在液态淡水变成固态的冰的同时,盐被分离了出去。

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膜法热法海水淡化技术经济分析大连海水淡化工程研究中心华维国一、海水淡化方法概述:海水淡化是指从海水中获取淡水的技术和过程,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,目前淡化方法已达数十种,达到商业化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”,蒸馏淡化技术又分成多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏三种。

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,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。

蒸馏法所能处理的原料水比其它方法更加广泛,原水含盐量从几百毫克/升到几万毫克/升都可适应。

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。

以下对各种方法进行简介:(1)多级闪蒸技术(MSF)●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。

●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(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1-1。

多级闪蒸的造水比是指生产的淡水(蒸馏水)的重量与所消耗的加热蒸汽之比,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;日产淡水万吨级的装置,造水比多在10以上,日产淡水四~五万吨的装置造水比可达到13-14。

图1-1 多级闪蒸流程图(2)多效蒸馏技术(MED)●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。

连续产出淡化水。

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,前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,发展了低温多效蒸馏技术,其特点是盐水的蒸发温度不超过70℃,减缓了设备的腐蚀和结垢;并得到10效以上的造水比。

●工艺流程:海水在冷凝器中预热、脱气之后分成两股,一股排回大海,另外一股为进料液。

料液加入阻垢剂,引入到蒸发器温度最低的效组中。

喷淋系统把料液分布到顶排管上,自上向下的降膜过程中,一部分海水吸收了管束内冷凝蒸汽的潜热而汽化;冷凝液以淡化水导出,蒸汽进下一效组,剩余料液也泵入下一效组中,该效组的操作温度高于上一效组。

在新的效组中又重复了蒸发和喷淋过程,直到料液在温度最高的效组中以浓缩液的形式排出。

详见图1-2:图1-2 低温多效蒸馏工艺流程图(3)压汽蒸馏技术(VC)●基本原理:海水蒸发过程所产生的二次蒸汽,经压缩机增压,蒸汽饱和温度相应提高,再输入到蒸发器管束内,作为进料海水蒸发的热源,并自身冷凝为淡化水。

上述过程周而复始,连续生产。

压汽蒸馏按操作温度可分为常压压汽蒸馏和负压压汽蒸馏两种。

从结构上,又分为水平管降膜喷淋式和垂直管式两种形式;前一结构的优点是料液自液体分布器出来之后,在水平传热管上以薄膜的形式分布,又依靠重力向下实现再分布,由于液膜分布薄且均匀,因而传热系数高,并且蒸发器结构简单,在海水淡化领域得到广泛应用。

●工艺流程:进料海水用极少量阻垢剂预处理后,进入一个板式换热器,回收自蒸发器排放出的浓盐水和淡化水的热量。

之后,与循环的浓盐水混合,进入到蒸发器中,喷淋到水平传热管束的外表面上,喷淋量需刚好在管子表面形成连续的液膜,与管束内经压缩机增压的蒸汽(略低于浓盐水蒸发平衡压力)热交换。

管内蒸汽冷凝成淡水导出,管外一部分盐水产生蒸发,通过汽液分离器除去夹带的液滴之后,蒸汽进压缩机压缩并导入传热管束内。

如此构成了二次蒸汽的不断循环和潜热交换。

工艺流程见图1-3:图1-3 压汽蒸馏工艺流程图2、膜法海水淡化技术(1)电渗析技术(ED)●基本原理:电渗析以直流电为推动力,利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性,使一个水体中的离子通过膜迁移到另一个水体中的物质分离过程。

●主要特点:电渗析为无相变过程。

所耗电能主要用于迁移溶液中的电解质离子,所耗的电能与溶液浓度成正比,对于不导电的颗粒没有去除能力。

电渗析技术用于海水淡化时能耗大,大规模的海水淡化工程基本上不采用。

但将1000~3000毫克/升的苦咸水脱盐至500 毫克/升的饮用水是经济可行的。

(2)反渗透技术(RO)●基本原理:用一张只透过水而不能透过盐的半透膜将淡水和盐水隔开,淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧,这种现象称为渗透。

当渗透到盐水一侧的液面达到某一高度时,渗透的自然趋势被这一压力所抵消从而达到平衡。

这一平衡压力即为该体系的渗透压,如在盐水一侧加一个大于渗透压的压力,盐水中的水会透过半透膜到淡水处。

这种与自然渗透相反的水迁移过程称为反渗透。

●工艺流程:进料海水经预处理,去除悬浮固体及其它有害物。

然后经高压泵增压后,进入膜脱盐设备,产出的中间淡水产品进入后处理设施(按淡水不同用途选择,如作饮用水,需pH调节和加氯杀菌设备),精制成终产品淡水。

浓盐水自膜脱盐设备排出。

见图1-4:图1-4 反渗透工艺流程图二、热法(MED)膜法(RO)海水淡化系统构成1、系统组成和投资(1)热法系统:万吨级热法低温多效(MED-TVC)主系统及设备序号系统组件名称单位主要产地技术成熟度备注一海水预处理系统1 高效初次沉淀池套中国成熟2 混凝絮凝处理池套中国成熟3 污泥处理系统套中国成熟二海水淡化系统1 主蒸发/冷凝器套中国成熟2 凝汽器套中国成熟3 自动反洗过滤器台德国成熟4 盐水泵(浓盐水排)台德国成熟5 物料水泵台中国成熟6 成品水泵台中国成熟7 凝结水泵台中国成熟8 减温水泵台中国成熟三、热法膜法系统工程建设1、系统占地面积比较:低温多效工艺与反渗透工艺占地面积相当。

一般的理解,低温多效占地面积应该比反渗透大一些,因为反渗透的主机十分紧凑。

但由于反渗透的预处理工艺占地面积较大,实际上两种工艺的占地面积相差不大。

低温多效的工艺用泵安装在装置的下部,在某种程度上减少了占地面积。

2、系统所需厂房比较:采用热法低温多效工艺可以省略淡化设备的厂房。

低温多效设备可以露天布置,省去了厂房的投资。

目前已经建设完成的热法装置全部是露天布置,控制系统和换热器等精密设备放置在主换热器下面和侧面的控制设备室,一般面积不需要太大。

膜法的大部分设备都需要放置的专用厂房里,高压泵房需要单独设置,特别是预处理设施需要大量的土建工程支持。

3、系统设备安装工艺比较:热法工艺主要是大型换热设备,所以施工难度比膜法要大,运输条件有限制,设备安装费用比膜法高。

土建施工方面膜法用于需要建设厂房,所以膜法的土建成本比热法高。

4、系统外部工艺条件比较:热法工艺需要低温热源,在没有低品位热源的地方热法工艺没有任何优势,膜法工艺没有安装条件限制,只要有电源就可以实施膜法工艺。

5、系统建设周期比较:热法的主蒸汽器的设计需要根据安装淡化系统地区海水参数及蒸汽参数进行优化设计,根据设计结果开始主蒸发器的制造,所以建设周期较长。

膜法系统的反渗透膜组已经形成模块化,模组可根据造水量任意组合,系统组合方便,所以膜法系统建设周期短。

四、热法膜法系统运行1、热法膜法吨水运行成本分析1.1 固定成本分析:反渗透膜效率影响因素:在热法核心技术没有实现国产化之前,万吨级的热法海水淡化投资要比膜法高20%左右,由于热法核心技术的掌握和全部设备实现和国产化,目前万吨级的热法海水淡化系统与膜法的投资已经接近并相当,根据不同的地域投资额度在9500~11000万元之间变化,由于热法膜法系统的吨水投资额相当,所以分担固定成本费用的主要影响因素就要看热法膜法系统的年均造水量及运行效率,最后计算出两种工艺的在实际运行中的年吨水分摊的固定成本。

热法系统造水工艺主要靠大型的主蒸汽器蒸发换热实现的,只要换热传热过程稳定进行,外界因素不是影响热法系统造水量的主要因素。

膜法系统造水工艺主要靠过滤实现,过滤系统的元件质量和工作效率直接关系系统的运行效率,海水温度、反渗透膜的质量、预处理单元工作效率等因素都直接影响膜法系统的年造水量,外界因素是影响膜法系统造水量的主要因素。

我们在以往的膜法系统淡化水固定成本分析报告中,是把膜法系统处于理想状态,回避外界因素对造水量的影响,是按照系统的设计值常年不变的情况计算出来的。

但是我们通过对已投运的几个典型电厂膜法系统的多年运行数据进行统计分析,得出了外界因素对膜法系统年均造水量影响巨大。

下表为某电厂膜法系统年造水曲线:从上述曲线表可以看出,膜法系统由于受膜和海水温度等因素的影响,年实际出水量发生较大变化,远离设计曲线。

下表为某电厂热法系统年造水曲线:从上述曲线表可以看出,热法系统按照夏季海水温度20~30°设定主蒸发器的末端冷凝温度,在冬季运行时由于海水温度低于设计温度,使主蒸发器换热温差增大,提高了换热效率从而增加了造水出力,所以热法的年平均造水指数与设计值基本吻合。

我们在热法膜法系统淡化水固定成本分析报告中提出了热法膜法系统固定资产投资成本分析比较修正系数,简称:热膜固本修正系数,我们通过数年的统计分析和计算得出目前阶段“热膜固本修正系数”设定为0.8为宜;我们用两种淡化方法进行方案的论证和比较时,必须对固定资产投资进行修正后结论才具备科学性,否则我们的方案只能是理想状态,严重脱离实际。

在万吨级热法膜法淡化系统投资额相当的情况下,由于膜法的实际出水量与设计出水量约差20%,所以在同等规模的淡化系统中,膜法系统固定费用要多承担20%的固定资产折旧,必须对膜法的固定费用进行合理修正,这样才能核算出膜法淡化系统造水的实际成本,使得海水淡化技术方案更加公正、科学和合理。

装置投运率影响因素:海水淡化在客观上要求系统必须具备与之相适应的耐腐蚀性和严密性,这是系统的技术特点也是日常维护管理的重点、难点。

在海水淡化技术已经相当普及的今天要保证系统运行安全可靠,除了按着技术规范的要求严格把好系统元件的材质关外,大量的工作还是集中在日常的维护与管理上,下表为东北某电厂海水淡化系统投产以来的可靠性及系统停运时间表:项目02年3年4年5年6年7年8年9年停运小时16562030797181457685114462270停运率(%)18.923.29.120.76.69.716.526.01.3 造水成本修正(实际指标):《造水成本分析表》为设计数据,也称为理想设计,在实际工程系统中、特别是涉及海水淡化工艺选择方案的决策中必须对相关数据进行修正,否则数据的所报数据与实际运行不符。

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