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MSF
RO
主设备投资成本(M美元/MIGD)
4.5
5.5
4.0
蒸汽耗费(m3/MIGD)
15.8
23.7
 
电能丧失量(MW/MIGD)
1.225
1.225
 
能量耗费(kW·h/m3
1.8
4
5
(当量)电耗率(kW·h/m3
7.8
13.6
3.9
总电耗率(kW·h/m3
6.9
17.8
3.9
化学品成本(美元/yMIGD)
40000
40000
50000
劳力(美元/yMIGD)
40000
40000
50000
 
 
 
 
3。3需求要素
需求要素重要指生产规模,也就是所需的水量。可谓是断定最佳淡化方法的重要因素之一:制成饮用水的量(这种饮用水是建成后的工厂要生产的水)。
蒸馏法海水淡化的技巧指标与其装置规模密切相干,装置容量越大,其经济性就越强。MSF重要合适于大型和超大型淡化装置,目前MSF的最大单机容量高达50000m3/d。一般日产几千m3的海水淡化规模,对其所选甚少。LT-MED的规模较小,一般在日产1万m3以下,单机生产力在3000m3/d 左右。RO法无论大型、中型或小型都实用。虽然我国目前淡化水的吸收程度,需求量和装置规模都很小,但建设大型海水淡化装置和淡化厂势在必行。因此在自然 水资源极度缺乏的地区,无论建设海水淡化厂的资金如何,首先选用的是超大规模淡化工厂(鉴于历史原因大多数采用MSF)起源源不断地制作淡水供人们生存、 社会发展。
3.4技巧要素
RO 法为了持续可靠地进行水生产,需要为大批的耗用品(膜)和化学品制定大额的运行预算。欧美日等国家和地区是膜和膜组件的生产大国,如美国DuPont、 Filmtec、日本东洋纺、东丽公司、日东电工等膜制作商,使膜分别的海水淡化容量占领较高的比重,处理能力较大,所以这些国家和地区可以优先考虑RO 法。
另外,海水淡化急切需要采用新技巧、新工艺来进一步降低淡化成本、使能量和水符合匹配请求。因此集成技巧应运而生。能源装置、蒸馏装置和膜法RO装置相联合的集成技巧在不断优化,淡化与发电、制盐、产水和提取海洋元素相联合的过程,甚至核能淡化,都已得到高度器重。
4. 低温多效蒸发器与反渗透装置的综合技巧经济比较
在汽源充分的沿海火力发电厂,采用低温多效蒸发器与反渗透装置相比,其重要优点是:
1)进料海水过滤加药预处理简略,从而可简化过滤和加药系统;
2)出水水质比一级反渗透方法进步了30倍,若作为电厂的锅炉补给水可直接进入凝结水精处理装置;
3)由于低温减压蒸馏海水浓缩倍率为1.7左右,仍不会产生硫酸钙结垢及海水先通过离子陷井的良好就义阳极掩护作用,设备可1.5~5年清洗一次,检修周期长达20年;
4)负荷从110%到20%变更,可实现主动调节而无须操作人员介入,可靠性好;
5)运行费用低,其制水成本比反渗透每吨水低1~1。5元。
5. 展望
在我国,无论是沿海地区还是岛屿,限时限量供水的困境经常可见。据预测,在不远的将来沿海城市将相继进入严重缺水状态。随着水资源的日趋缺乏和经济发展,海水淡化将成为未来海岛淡水资源开发的首选,成为沿海地区解决供水不足的重要道路之一。
表 2给出了2005年我国重要沿海城市居民自来水价、工业自来水价和海水淡化综合成本的测算数据,以及2010年的预测数据。测算根据为,2005年前沿海 各大城市自来水的年涨价率平均约为16.5%,而2005~2010年沿海各大城市自来水的年涨价率按10.0%计。与此同时,随着海水淡化技巧的日益提 高,能耗及投资的不断降落,以及国家对发展海水淡化产业优惠政策的出台,2005~2010年海水淡化综合成本按年降低5.0%计。
表2 海水淡化综合成本与沿海重要城市自来水价的比较(元/m3
水价项目
2005年
2010年
居民自来水价
2.0~3.7
2.5~6.0
工业自来水价
2.7~5.0
4.3~8.0
海水淡化综合成本
4.5~5.5
3.6~4.5
由 表2可看出,2005年海水淡化综合成本明显高于居民自来水价,但与工业自来水价基础持平。所以,在此期间海水淡化利用于企业自备供水已是经济的、可行 的,但大规模利用于沿海城市的市政供水可行性不大,我国海水淡化技巧的利用现状也证实了这一分析。到2010年海水淡化综合成本不但低于工业用自来水价, 而且在居民自来水水价区间中。所以,在未来5年内海水淡化技巧仍将重要利用于海岛和沿海地区的工业企业,或与工业经济发展相干联的市政供水领域。到 2010年以后,海水淡化技巧利用于沿海居民供水也将是经济可行的,海水淡化技巧将不限于沿海岛屿和企业供水,而且将大规模地利用于市政供水。
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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巧,可以增长淡水总量,且不受时空和睦候影响,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固供水。 从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。 现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法,目前利用反渗透膜的反渗透法以其设备简略、易于掩护和设备模块化的优点迅速占领市场,逐步代替蒸馏法成为利用最广泛的方法。
海水淡化方法
冷冻法 
反渗透法 
太阳能法 
低温多效 
多级闪蒸 
电渗析法 
压汽蒸馏 
露点蒸发法 
水电联产 
热膜联产 
非加压渗透吸附法
多效蒸发 
  对于海水淡化,能耗是直接决定其成本高低的要害。40多年来,随着技巧的进步,海水淡化的能耗指标降低了90%左右(从26.4kwh/m3降到2.9kwh/m3),成本随之大为降低。目前我国海水淡化的成本已经降至4-7元/立方米,苦咸水淡化的成本则降至2-4元/立方米,如电厂的海水淡化成本为5元/立方米左右,河北省沧州市的苦咸水淡化成本为2.5元/立 方米左右。如果进一步综合利用,把淡化后的浓盐水用来制盐和提取化学物质等,则其淡化成本还可以大大降低。至于某些生产性的工艺用水,如电厂锅炉用水,由 于对水质请求较高,需由自来水进行再处理,此时其综合成本将大大高于海水淡化的一次性处理成本。可见,如果抛开政府补贴等政策性因素而单从经济技巧方面分 析,海水淡化尤其是苦咸水淡化的单位成本实际上是很有竞争力的。 
  在我国,由于受打算经济的影响,长期以来一直没有良性的水价形成机制,自来水的价格与价值严重背离,政府累赘着巨额补贴,自来水的价格广泛偏低,目前自来水的价格一般为1.5-2元/立方米,随着淡化技巧的不断进步和产业化规模效益的浮现,海水(苦咸水)淡化的成本将会越来越低。2000年10月朱熔基总理在南水北调座谈会上强调:"要建立合理的水价形成机制,逐步较大幅度进步水价,充分施展价格杠杆的作用"。随着淡水资源的日趋缺乏,各个城市节水措 施已经出台,履行自来水限量应用,超标加价。由此可以预感,在不久的将来,一方面海水淡化成本不断降低,另一方面自来水的价格不断上涨,两者将越来越接 近,自来水价格甚至将高于苦咸水淡化的成本,海水淡化的成本问题将得以解决。成本问题的解决将会对海水淡化的广泛利用及产业化过程产生极大的增进作用。 
   针对以上述情况,投入大批资金,人力物力对近年来国际上的海水淡化设备、海水淡化工艺进行了深入的研究,分析对照,同时根据国内市场需求,经济遭遇能 力,进行了相干考核。针对我国沿海地区、岛屿、海洋运输船及大批捕鱼船的具体情况,经过多年的研制,终于成功的设计生产出具有自主知识的海水淡化设备(专 利)产品,各项技巧指标高于国外技巧指标,工艺方面进行了优化,目前这套工艺凝结了大批的人力物力,经过大批的数据采集,样机设计,原材料的选择,各种材 质实验对照,在海上现场实验,改良所创造的问题,在工艺上完善不足,整合为现在比较完善工艺流程,降低运行成本,整机成本大大低于国外机型,生活水吨水成 本已突破3元大关,与目前自来水价格相当,生饮淡水生产成本也4.8元关,产品成本低于同类企业指标,本系统因没有采用加药环节,排出的脓水对环境没有任何污染。 国家重大环保技巧设备目录(2011) 目录中具体请求条款,我公司已经做在了具体请求的前面,考虑到了这方的请求,目前的工艺已经符合或超过了技巧请求内的各项指标,走在了海水淡化同仁的的前 端,随时随地可以规模化生产,并投放市场,整机操作简略化,外形小型化,工艺合理化,水质精良化,价格是自来水化,脓水排放零污染化,目前是海水利用率最 高化,50-60%淡水出水率,详细见下面具体介绍。 
 目前重要海 水淡化方法有多效蒸发(MED)、反渗透(RO)和多级闪蒸(MSF)等,而实用于大型的海水淡化的方法只有MED、MSF和RO。MED方法中低温多效 蒸馏(LT-MED)开发后在世界领域内迅速得到了较广泛的利用,与RO和MSF一起成为最具发展远景的海水淡化技巧。毕竟哪种方法最合适当地经济、社会 发展不是绝对的。
1。 目前重要淡化方法的技巧原理及利用
    近年来世界上海水淡化正向高效化、低能化和规模化的目标发展,MSF、LT-MED、RO更成为实用于大型化海水淡化技巧的主流。
MSF方法大规模商业化生产淡水已有30多年,技巧成熟,运行安全性高。
LT-MED其特点是将一系列的程度管降膜蒸发器串联起来并被分成若干效组,用必定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝,从而得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水。可作为锅炉的补充用水、生产过程的工艺用水或者大规模的市政饮用水供水。
RO重要利用领域有海水和苦咸水淡化,纯水和超纯水制备,工业用水处理,饮用水净化,医药、化工和食品等工业料液处理和浓缩,以及废水处理等。
 
2. 重要淡化方法的比较及发展方向
2.1 MSF
MSF具有工艺成熟,掩护量较小,运行可靠,对原水预处理请求低和应用寿命长,出水品德好等优点。MSF存在的最大问题就是性能比低,一般限制在11左右,造成更大的能量耗费,即耗电能较大,使得MSF比LT-MED成本高。
MSF海水淡化技巧体现如下的发展方向:
1)进步最高操作温度,寻找改良热量交换的新方法。通过薄管壁材料的选制,逐滴冷凝过程的改良尽可能减少热交换面积,进步热交换量等。
2)成功实现大型MSF装置。根据Leon Awerbuch报道,位于阿布扎比(Abu Dhabi)的苏威哈特厂(Shuwaihat),其单套装置的设计规模为76000m3/d。
3)采用新材料和管路优化设计进步效率。WDI公司采用效率高达95%的蒸汽压缩设备、带沟槽的薄钛管作为传热材料、特种混凝土作为蒸发器的壳体,明显地降低造水成本。
2。2 LT-MED
LT-MED是20世纪80年代开发出来的新技巧。它的特点是对原料海水的预处理请求不高、过程循环动力耗费小、生产的淡水水质高(盐度<5mg/L)。另外,该技巧减少制水成本的潜力很大,其造水比高,可超过15。
LT-MED海水淡化技巧发展方向如下:
1)装置规模的大型化和超大型化。美国的南加州正在打算建设日产淡水28400m3的LT-MED淡化工程,其淡化装置的总效数为30,造水比22,共有535个雷同的管束。
2)采用新工艺和新材料进步性能。对热过程的改良(即新工艺)采用NF技巧。新材料包含光滑铝合金管或铝合金波纹管制成的传热管材和特种混凝土等壳体材料。
3)与核能等新能源的联合。LT-MED能够应用反响堆供给的干净低品位热能。
4)若能解决结垢问题,LT-MED可向高温多效蒸馏迈进,以获得更高的造水比,达30。
2。3 RO
具有投资低、能耗低、建设周期短等优点,实用于建造各种规模的海水淡化工程。其突出优点就是成本较低,大约在0.50~0.70美元/m3淡化之间,这还取决于能源成本。
RO膜容易受到污染和结垢的影响(CaCO3,CaSO4,BaSO4),易被氧化剂(Cl2,HClO)氧化而造成侵害,因此对进入RO装置的水质请求较高,预处理较为严格。
RO海水淡化技巧最新研究动态包含以下几方面:
1)功或压力交换器和段间能量回收集成技巧的研究。PX或Aqualyng等新型高效能量回收器可使RO淡化过程本体电耗大约在2.6kW·h/m3淡水。
2)新型RO膜的研究。方向分为低压RO膜和高压RO膜。由于能量回收器效率不断进步,高压膜在海水淡化过程中的利用相对较多,而低压膜重要用于苦咸水淡化过程。
3)全膜法预处理工艺的研究。全膜法预处理较好地联合了MF、UF和NF预处理方法的优点,有效减少化学品添加量和RO膜组件的清洗次数,使操作过程更加环境友爱。
4)高回收率工艺的研究。BCS(brine conversion system)系统采用SWRO-级浓缩水作进料(含盐质量分数5。8%~8。7%),在8。0~10。0MPa操作压力下,回收率可以达到60%。
3。 最佳淡化方法的选择
毕竟选择哪种淡化方法,还要根据当地环境特点和运行目标,因地制宜,评估这种淡化方法是否最合适当地经济发展。一般选择海水淡化方法的根据重要包含以下要素:环境要素、经济要素、需求要素、技巧要素等。
3.1环境要素
环境要素重要包含海水因素、地理地位因素、能源储备因素等。
3.1.1海水因素
每 种淡化方法对海水温度的适应性不同。如RO合适温度为15~25℃;蒸馏法合适温度为0~35℃。对于RO过程,膜的透水量随水温的升高而增高。低温海水 粘度增大使膜孔压缩,产水量大幅度降落;而水温过高则加快膜的水解速度,使有机膜变软,易于压实。水温季节性节变更大的海域(如渤海中部,冬、春季均温为 5℃以下,夏季均温为25℃,显然不利于RO过程,而选择蒸馏法比较合适。由于冬季水温过低,将RO站建造在中国北方的最佳选择是用发电厂的冷却海水作为 其供水。
图1反响了进料海水盐浓度对RO、MSF的影响。可以看出,与MSF相比,盐浓度对RO的影响较大,MSF几乎实用于任何盐浓度的进料海水。RO法实用最大盐浓度是多少这个问题很少人研究,据Karelin报道,最大盐浓度不应超过100g/L。
海 水水质的污染程度对蒸馏法不敏感;但对RO而言,会使RO压力和单位电耗率增大,因此大大增长了RO的海水预处理难度和成本;对于较小的规模一般也容易处 理,而对大型淡化厂则有可能影响到总体的技巧方案。中东地区的海湾水有“四高”,即:高温(夏天高达40℃)、高菌藻、高石油污染和高盐度(总含盐量高达 40000mg/L),对RO是不利的,所以中东地区海水淡化多以MSF为主。目前也建立了大型的海水RO淡化厂,他们的预处理经验是值得借鉴的。
3.1.2地理地位因素
在没有充分汽源火电厂的海岛区,一般采用RO;如存在发电厂,则RO用发电厂的冷却海水作为其供水。在汽源充分的沿海火电厂,鉴于历史原因一般采用大型蒸馏淡化厂。
3.1.3能源储备因素
MSF 或MED需要汽和电作为能源;RO只需要电作为能源。蒸馏淡化厂利用汽轮机低压抽汽作为热源,或者与低温核能供热站直接连接。如有足够的可利用电源,而无 需自身发电,那么选择RO是具有吸引力的,因为其初始成本低、容易掩护且运行方法简略。如有丰富的天然资源(天然气、石油等),能源费用很低,则使蒸馏法 的运行成本降低,具有出口电能的优势。这也是中东地区对MSF尤其热衷的原因之一。值得一提的是,中东地区也是较早试用大型海水RO的地区,但在今后相当 长的时代,仍会以MSF为主。
除 天然气、液体燃料和化石燃料外,海水淡化的替代型能源重要包含核能、太阳能、风能、地热能、海洋能以及生物能等。其中核能淡化最有竞争力:中小型反响堆耦 合大规模淡化装置。反响堆的热量经多回路隔离,在MSF盐水加热器中加热盐水,或为MED供给首效加热蒸汽,即可实现与MSF或ME的耦合;利用核能发电 为RO供给电能,即可实现与RO的成功耦合。
3。2经济要素
影响海水淡化经济的因素很多,其中能耗问题是论证经济可行性最重要的指标之一。海水淡化技巧工艺的不同,需耗费不同情势的能量。下面以总体情况对重要海水淡化方法能耗与投资进行比较,见表1。通过表1可以得到以下结论:
1)MSF 和MED系统重要耗费热能,此外还需要少量电能,而RO系统只耗费电能。由于热、电的不等价性使惯例性能评价指标之间缺乏可比性。为此建立了以电量为基准 的统一的性能评价指标系统,它将脱盐系统所耗费的热能按实际技巧程度折算等价的电量(当量电耗量),以单位淡水产量的(当量)电耗率指标进行性能评价,如 表1所示。由(当量)电耗率和总电耗率得出耗能大小:MSF >MED >RO。
2)从主设备投资来看RO最低。但RO膜的产水率受海水温度影响,当水温较低时必须设置海水加热装置或者利用热量,这将大大增长其能量耗费。实际运行中,膜的反清洗也需耗费必定电量。因此,RO装置实际运行能量耗费要大于表1所示的数值。
 
表1 重要海水淡化方法能耗与投资比较
海水淡化方法
MED
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