海水淡化缓解淡水资源短缺问题 --中国水网--行业动态

记者付毅飞
“众所周知，淡水资源短缺已经成为二十一世纪的三大环境问题之一。因此，海水淡化和海水直接利用技术已成为各国非常重视的高新技术。”国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所总工程师阮国岭对记者说。
　　他介绍了我国在海水淡化领域的研究计划：“我国在‘九五’期间奠定了基础，‘十五’期间已完成了千吨级示范工程。进入‘十一五’，我们将把单套设备的海水淡化规模提升到日产25000吨，使该产业基本成形；计划到‘十二五’达到单套设备日产5万吨，可基本保证一个50万人城市的生活用水。在满足国内需求的同时，逐步参与国际市场竞争。”他表示，“现在看，这套计划正稳步推进。”

　　2006年11月，海水淡化与综合利用成套技术研究和示范项目正式立项，国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所承担了“5万吨/日低温多效蒸馏海水淡化成套技术与装备开发”课题，将针对我国海水淡化自主创新技术不能满足产业化发展需求的现状，力求实现“攻克大型海水淡化成套技术，重点突破单机25000吨/日低温多效蒸馏海水淡化工艺、设计、制造、运行等关键技术，形成自主创新技术、装备、标准和产业化体系，全面提升我国海水淡化核心竞争力，推进海水淡化产业的快速、可持续发展，为解决我国水资源短缺问题提供安全保障”这一总体目标。

　　5条路支撑4方面研究

　　阮国岭表示，该课题是集基础研究、仿真模拟、关键部件材料研发、中间试验、工程技术开发、标准制定、工程设计、制造、安装、运行为一体的综合性研究课题。

　　“综合各项研究内容的特点，可以概括为关键应用基础技术；辅助、配套技术；装备制造技术；工程设计及成套技术四个研究方面。”四个方面的研究工作均围绕示范工程及形成产业化成套技术展开，对此，阮国岭简要概述了课题的总体技术路线。

　　他表示，首先课题组计划在国家“九五”、“十五”攻关研究基础上，通过实验室研究及工业化中间试验，利用已建的千吨级示范工程，并借助数值模拟、仿真等技术手段，开展新型传热材料的开发及应用研究，优化海水喷淋系统、汽液分离装置、蒸汽热压缩器等关键部件，研发低温多效专用阻垢剂及蒸发器涂料防腐技术，以及装置智能化控制等技术。通过上述应用基础技术研究，解决建设大型海水淡化装置需要的关键技术。

　　其次，将依托3000吨/日示范工程设计、制造的经验以及10000吨/日工程设计基础，吸收和借鉴大型发电设备、换热设备的设计技术，在上述关键技术研究的基础上，开展大型低温多效海水淡化装置工艺、蒸发器结构、设备基础、整体布局、设备布置、取水及预处理、排水和后处理工艺设计等研究，形成大型低温多效蒸馏工程设计成套技术。

　　将建立大型低温多效淡化装置加工制造基地，结合示范工程，培育设备生产企业，开展设备加工技术研究。通过优化制造工艺流程，确定适宜的加工设备、辅助工艺和检测控制技术，实现优质、高效、低耗、灵活的生产制造方式。通过对新型制造工艺的研究，制定合理的加工制造工艺。借鉴大型容器设备的起重吊装工艺，定位、对接技术，钢结构安装技术，调整及检验技术，建立大型MED装置设备安装的施工工艺、操作规程，形成大型低温多效淡化工程施工能力。

　　“结合示范工程的建立及实现产业化后的技术推广，我们还将研发工程配套、辅助技术。”阮国岭说，“包括开展环境影响评价方法研究，根据低温多效海水淡化的温、浓排水及环境敏感目标，建立低温多效海水淡化环境影响评价指标体系和技术方法体系。开展低温多效海水淡化工程技术标准、低温多效海水淡化设备标准、海水淡化相关产品标准的研究，搭建低温多效海水淡化技术标准体系等。”

　　此外他还介绍，课题集成了国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所的技术、工程设计优势，东方汽轮机厂的装备加工设计、制造、技术转化及市场开拓优势，中国电力工程顾问集团科技开发公司的市场、规划审批和总体设计优势，共同成立专业的海水淡化装备制造公司。以该公司为主体，集成成套技术，在滨海城市结合滨海电厂建设建立示范工程，并开展运行技术研究及技术推广。

　　70摄氏度以内蒸发盐水

　　“目前能投入商业化使用的海水淡化技术主要有两类，一类是膜法，一类是蒸馏法。”阮国岭告诉记者。

　　他说，膜法海水淡化技术主要指反渗透法；蒸馏法海水淡化技术则包括多级闪蒸、低温多效蒸馏、压汽蒸馏三种方法。“在以上四种商业化的海水淡化方法中，低温多效蒸馏法是二十世纪八十年代才开发出来的新技术。它的特点是对原料海水的预处理要求不高、过程循环动力消耗小、生产的淡水水质高。因此该技术开发出来后便在世界范围内迅速得到了广泛的应用，是海水淡化最具发展前景的技术之一。

　　记者了解到，低温多效蒸馏海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度约70摄氏度的海水淡化技术，其特征是将一系列的水平管降膜蒸发器串联起来并被分成若干效组，用一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。

　　阮国岭详细介绍了该技术的工艺流程。他说，海水首先进入冷凝器中预热、脱气，而后被分成两股物流。一股作为冷却水排回大海，另一股作为蒸馏过程的进料。进料海水加入阻垢剂后被引入到蒸发器的后几效中。料液经喷嘴被均匀分布到蒸发器的顶排管上，然后沿顶排管以薄膜形式向下流动，部分水吸收管内冷凝蒸汽的潜热而蒸发。二次蒸汽在下一效中冷凝成产品水，剩余料液由泵输送到蒸发器的下一个效组中，该组的操作温度比上一组略高，在新的效组中重复喷淋、蒸发、冷凝过程。剩余的料液由泵往高温效组输送，最后在温度最高的效组中以浓缩液的形式离开装置。

　　生蒸汽被输入到第一效的蒸发管内并在管内冷凝，管外海水产生与冷凝量基本等量的二次蒸汽。由于第二效的操作压力要低于第一效，二次蒸汽在经过汽液分离器后，进入下一效传热管。蒸发、冷凝过程在各效重复，每效均产生基本等量的蒸馏水，最后一效的蒸汽在冷凝器中被海水冷凝。

　　第一效的冷凝液返回蒸汽发生器，其余效的冷凝液进入产品水罐，各效产品水罐相连。由于各效压力不同使产品水闪蒸，并将热量带回蒸发器。这样，产品水呈阶梯状流动并被逐级闪蒸冷却，回收的热量可提高系统的总效率。被冷却的产品水由产品水泵输送到产品水储罐。这样生产出来的产品水是平均含盐量小于5mg/l的纯水。

　　浓盐水从第一效呈阶梯状流入一系列的浓盐水闪蒸罐中，过热的浓盐水被闪蒸以回收其热量。经过闪蒸冷却之后的浓盐水最后经浓盐水泵排回大海。不凝气从每一效的冷凝管中抽出，最后在冷凝器富集，由真空泵抽出。

　　各种形式的低位热源皆可利用

　　“低温多效蒸馏海水淡化技术，可利用电厂、化工厂或低温核反应堆提供的低品位蒸汽，将海水多次蒸发和冷凝达到较高的造水比，特别适合于利用低位余热的大中型海水淡化使用。同时该技术生产的蒸馏水纯度极高，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。”阮国岭告诉记者，该技术在国外已有20多年的发展历史，目前最大装置产量为25000吨/日，已有数百台1000吨/日以上的装置在世界各地运行。

　　他表示，由于该技术具有明显的技术优势及装置组合的灵活性，使其可以利用各种形式的低位热源。“比如，与火力发电厂结合实现水电联产、利用柴油发电机的热量、与固体废物燃烧炉结合、利用工业冷却水和工业废气、利用太阳能和地热等，这都是目前已经取得成功的运行方式。”

　　阮国岭认为，该技术未来将向装置规模的大型化和超大型化方向发展。“该技术的指标与其装置规模密切相关，装置容量越大，其经济性就越强。”同时他认为，该技术另一发展趋势是采用新材料和新工艺来提高性能。

　　他还表示：“在世界范围内已经有13座与核电站结合的海水淡化厂。利用自主知识产权的低温核供热堆为海水淡化提供廉价能源，这也是具有发展前景的技术。”

　　■数字863

　　“5万吨/日低温多效蒸馏海水淡化成套技术与装备开发”课题自2006年11月起，预计至2010年11月结束，为期4年。

　　课题主要包括：关键应用基础技术；辅助、配套技术；装备制造技术；工程设计及成套技术4个研究方面。

　　课题计划完成新型传热材料、关键部件、专用药剂和防腐材料的研发，建立仿真培训平台，形成25000吨/日低温多效蒸馏海水淡化装备设计制造技术。同比千吨级示范工程，造价降低15%%（去除物价上涨因素）。

　　课题计划完成研究论文10篇以上，专利10项。

　　课题计划完成低温多效蒸馏海水淡化国家或行业标准3项，列入标准计划。

　　课题将形成大型低温多效蒸馏海水淡化成套技术，建立单机25000吨/日低温多效蒸馏海水淡化示范工程，工程规模达到5万吨/日。考核指标：产水水质TDS≤5mg/L；吨水电耗小于1.5kwh。课题将形成工程规模50000吨/日的低温多效蒸馏海水淡化示范基地。

　　课题计划建立一套低温多效海水淡化工业化中试装置，形成各种试验研究平台9台（套）。

　　截至2006年底，我国现有海水淡化规模约每日15万吨，而根据全国海水利用专项规划，到2010年，我国海水淡化规模将达到每日80至100万吨，2020年我国海水淡化能力达到每日250至300万吨。