膜法海水淡化系统

膜法海水淡化系统在华能营口电厂的应用

1前言

1.1海水淡化的现状

海水淡化是通过设备或装置去除海水中的盐获得淡水的工艺过程，海水淡化的方法分为热法和膜法。

经过数十年的发展，海水淡化工艺技术得到了长足发展，建设规模和市场格局也在逐渐发生改变。已经能够比较经济地通过对海水、苦咸水和再生水的脱盐大规模生产饮用淡水。

近十几年来，我国已建成或待建的海水淡化项目已达20多项，其形式多样。我国开展海水淡化的研究、建设和运行已经多年，积累了一些经验。

1. 2海水淡化的意义

随着地区经济的迅猛发展，淡水需求量持续增长，而淡水资源总量是有限度的，一味地索取势必会造成当地淡水资源更加短缺，为此，开发第二水源的意义就变得十分重大。大自然给予了丰富的海水资源，利用海水淡化来解决淡水资源匮乏的问题，前景十分广阔。如果利用海水淡化来解决电厂用水问题，开辟第二水源，不仅符合我国关于沿海地区积极利用海水淡化的产业政策，而且可为当地储备淡水资源，保证当地居民和工业用户的淡水需求，支持当地经济的可持续发展，具有良好的社会效益。

2海水淡化的方法原理及技术性能

海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有海水反渗透法（SWRO）和热力淡化法。热力法主要有多级闪蒸（MSF）、低温多效（LT-MED）和压汽蒸馏（TVC和MVC）等技术。

2.1海水反渗透（SWRO）淡化技术

由于RO膜材料的不断改进和膜价格的下降，海水反渗透SWRO系统越来越引起人们的关注，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，以及采用海水反渗透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 、大连华能电厂2000 m3/d等海水反渗透淡化系统也已运行多年。2005年大唐王滩发电厂25,920m3/d海水反渗透SWRO投运，2006年浙江玉环发电厂34,560 m3/d海水反渗透SWRO投运，2007年华能营口电厂二期9600 m3/d海水反渗透SWRO 投运。

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9～10kWh/m3，若有能量回收装置，则所需能耗为

3.0~

4.5kWh/m3。反渗透海水淡化应用30年来，能耗降低了三分之二。

2.2多级闪蒸（MSF）蒸馏法

MSF是蒸馏法海水淡化最常用的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸（MSF）海水淡化装置，是我国第一套大型的海水淡化装置。

MSF装置的优点是设备单机容量大、使用寿命长、出水品质好、热效率高。但由于装置浓缩海水的最高操作温度在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。

2.3低温多效（MED）蒸馏法

低温多效海水淡化技术是指盐水最高温度低于70℃、采用低温横管喷淋技术的淡化技术。低温多效蒸发器是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联布置，管内是加热蒸汽，喷射器把海水均匀喷淋在横管热交换器的管束上方，在横管表面形成薄膜流下，在此过程中海水得到除气并部分蒸发，热交换效率高。加热蒸汽被引入第一效，其冷凝热使几乎等量的海水蒸发，通过多次蒸发和冷凝，后面的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水，最后一效的蒸汽在海水冷凝器中冷凝。第一效冷凝液返回锅炉，而其他效及海水冷凝器的冷凝液收集后作为产品水。

低温多效海水淡化装置的运行温度小于70℃，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也较低。

2.4压汽蒸馏

压汽蒸馏的淡化工艺同低温多效（MED）蒸馏法，不同的是压汽蒸馏应用热耗非常低的热泵，用压缩蒸汽作为蒸发器热管束的加热蒸汽，是一种高效的蒸馏淡化法。压缩可采用蒸汽喷射器，称为热压缩（TVC）；或采用机械蒸汽压缩机，即机械压缩（MVC），是仅仅依靠电能的淡化技术，只要有电，就可以生产淡水，由于受压缩机的限制，其单台装置的容量较其他蒸馏装置小。

在低温多效（LT-MED）海水淡化装置系统中，如提供的加热蒸汽压力较高，为提高产水比，一般常采用LT-MED和热压缩（TVC）结合的淡化装置，即低温多效加蒸汽喷射器的淡化装置（MED+EC）。

2.5 主要海水淡化技术性能对比

根据国际淡化界的观点，主要海水淡化技术性能对比汇总见下表。

对海水淡化技术比较后得出：

1）海水反渗透（SWRO）与蒸馏法（MED 、MVC）相比，在产品水纯度上是有区别的，根据不同用水水质要求，可选择适宜的海水淡化方案。

2）海水反渗透（SWRO）消耗电能；MED主要消耗热能。从综合利用能源角度看MED可利用电厂余热热能。

3）海水反渗透（SWRO）装置的进口范围比蒸馏法（MED 、MVC）小，设备投资省，能量消耗低（采用能量回收装置后），建设周期短。

4）无论海水淡化规模大型、中型、小型，海水反渗透（SWRO）都适合，而多级闪蒸（MSF）、低温多效（MED）等适合较大型的海水淡化系统。

5）投资：10000 m3/d蒸馏法海水淡化装置投资约8000万元，同样规模的全膜法反渗透海水淡化装置投资约4000万元（就淡化装置而言）。反渗透海水淡化装置的投资仅为蒸馏法海水淡化装置投资的一半。

6）经济性：对于2台日产25000吨海水淡化装置，采用蒸馏法海水淡化工艺其造水成本为5.3~5.9元/吨淡水（就装置本身而言），采用反渗透法海水淡化工艺其造水成本约为4.0元/吨淡水。反渗透法海水淡化方法具有明显的经济效益。如考虑到应用热法可能对发电机组发电效率的影响，则从经济上反渗透优势更为明显。