膜法海水淡化系统在华能营口电厂的应用(一)

1、膜法海水淡化系统在华能营口电厂的应用（一 ）摘要： 利用海水淡化来解决淡水资源匮乏的问题， 前景十分广阔。 本文介绍和比较了几种常 用的海水淡化技术，着重说明了膜法海水淡化系统在华能营口电厂的应用。关键词：海水淡化；海水反渗透；华能营口电厂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。

2、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

3、，但适于产业化的主要有海水反渗透法（SWRQ）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R0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 6000m3/d 、山东威海电厂 2500m3/d 、大连华能电厂 2000m3/d 等海水反渗透淡化系统也已运行多年。

4、 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 34,560m3/d海水反渗透 SWRO投运，2007年 华能营口电厂二期 9600m3/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910kWh/m3，若 有能量回收 装置，则所 需能耗为 3.04.5kWh/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。

5、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 C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 C、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

6、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 C，远远低于 MSF装置的110 C,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，

7、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。比较

8、项目海水反渗透法SWRO蒸馏法高温低温MSFMED 和 TVCMVC产水纯度300500ppm操作温度 常温110C原料水预处理要求高不需要要求低要求低淡化消耗能量电能热能、电能热能、电能电能电耗3.04.5kWh/m34.0kWh/m31.5kWh/m3 0.5kWh/m3 热电综合能耗 3.04.5kWh/m3 8.5kWh/m3 5.5kWh/m3 6.310 kWh/m3 原料水利用率 3555% 1225% 1540% 1540% 腐蚀结垢倾向 较大较小较小建造材质要求 要求高要求低要求低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

9、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：10000m3/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

10、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 5.35.9 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。3 华能营口电厂海水淡化系统3.1 工程概况华能营口电厂， 一期工程已建成 2 台原苏联进口 320MW 超临界燃煤发电机组， 分别于 1996 年1月和1996年12月投产，二期工程建设 2台600MW超超临界机组，分

11、别于 2007年9 月和 10 月发电。电厂循环水采用海水直流供水系统， 锅炉补给水和部分工业水采用海水淡化取得， 一级海水 反渗透出力为 9600m3/d 。海水淡化用海水夏季取自循环水泵出口水， 冬季取自循环水排水。3.2 设计基础资料 华能营口电厂的海域位于渤海湾内，海水水质分析见下表： 样品编号及名称营口电厂坝西北侧海水采样日期2004 年 10 月 19 日 项目 检测结果 单位 项目 检测结果 单位 外观 半透明氢氧根0.00 mg/L CODMn11.44mgO2/L 重碳酸根164.7 mg/LPH值7.76碳酸根0 mg/L 电导率63000s/cm硝酸根150mg/LNa11000mg/L硫酸根2317 mg/L Cl 18000 mg/L 全固形物 43124 mg/L 全硬度 1/2(Ca+Mg) 115.56