海水淡化简介课件

海水淡化发展现状及主要技术简介海水淡化发展现状及主要技术简介1基本概念发展历史与现状主流技术分析蒸汽-压缩式淡化海水淡化基本概念海水淡化2淡水：含盐量<1g/L（NaCL)。海水：含盐量约为35g/L，其主要成分表如下：基本概念盐类NaCLMgCL2MgSO4CaSO4K2CO3CaCO3MgBr2总计含量g/L27.23.81.71.20.90.10.135比例%77.710.94.83.42.60.30.3100淡水：含盐量<1g/L（NaCL)。基本概念盐类NaCLMg3海水淡化基本技术分类如下：技术分类海水淡化基本技术分类如下：技术分类4超过50年的研究开发历史。1950-1985年，经历了发现、开发和商业化阶段。研究开发的重点是蒸馏法、冷冻法和膜法。1985年以后，蒸馏法中的多级闪蒸、低温多效和膜法中的反渗透成为主流。近年来，将蒸馏法和膜法耦合的技术越来越受到关注。国外发展与现状超过50年的研究开发历史。国外发展与现状5多级闪蒸法（MSF）：最成熟、应用最广泛、规模最大。多为海湾国家所采用。低温多效法（MED）：经过30多年的发展已趋于成熟。以色列IDE公司的低温多效装置（LT-MED）被认为是当前蒸馏法中最有竞争力的淡化设备。反渗透法（RO）：70年代后期建造了第一座海水淡化厂，随着反渗透膜和海水预处理技术的完善，目前已成为极具市场竞争力的技术，在欧洲和亚洲广泛使用。国外发展与现状多级闪蒸法（MSF）：最成熟、应用最广泛、规模最大。多为海湾6截至2005年底，世界上共有12300个淡化工程，总生产能力4700×104m3/d。中东地区，多级闪蒸法（MSF）的市场占有率超过70%；其他各洲，反渗透（RO）的市场占有率最高。见下图：国外发展与现状截至2005年底，世界上共有12300个淡化工程，总生产能力7主要趋势：1、多种技术共存互补、并行发展。2、工程规模大型化。已出现百万吨级的海水淡化工程（韩国斗山集团在沙特承建）。3、成本降低。目前淡化水的最低销售价格折合人民币已降至4元/吨。4、海水淡化与资源化利用形成产业链。海水淡化工程与发电厂相结合、与盐业制卤生产相结合。5、政府支持力度加强。国外发展与现状主要趋势：国外发展与现状8我国水资源严重短缺。据估算，2010-2020年，北方和沿海4省(市)缺水总量将分别达到166-255亿吨和273-293亿吨。海水淡化的市场潜力大。1958年，开始研究海水淡化技术。起步阶段为电渗析技术，1965年开始研究反渗透技术，1975年开始研究蒸馏技术。目前，反渗透技术装备方面，国内已具备了单机规模万吨级以上工程设计和建设能力；蒸馏技术装备方面，近年来在万吨级项目上有所突破。国内现状与进展我国水资源严重短缺。据估算，2010-2020年，北方和沿海9政策保障。海水淡化已被列入多项规划：《国民经济和社会发展“十一五”规划纲要》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》、《高技术产业发展“十一五”规划》、《国家“十一五”海洋科学和技术发展规划纲要》、《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发[2007]15号）。2005年8月，《海水利用专项规划》中提出，至2010年、2020年我国建成和在建的海水淡化工程的生产能力将分别达到100万吨/d、280万吨/d。2007年4月，科技部启动“海水淡化与综合利用成套技术研究和示范”项目，支持海水资源利用技术研究。国内现状与进展政策保障。海水淡化已被列入多项规划：《国民经济和社会发展“十102008年，我国已建成52套海水淡化装置。45套采用反渗透技术、4套采用低温多效技术、1套采用多级闪蒸技术、1套采用压汽蒸馏技术、1套采用电渗析技术。但装置总体使用率较低，有的还不到50%。目前，全国在建和待建的海水淡化工程总规模已达195.8万吨/d，分布见下图。国内现状与进展2008年，我国已建成52套海水淡化装置。45套采用反渗透技11国内现状与进展国内现状与进展12目前国内淡化的海水，基本上就地消化。海水淡化的市场应用前景，主要可分为3个方面：1、沿海电厂供水。同时利用电厂的电能和热能为海水淡化提供动力，实现水电联产。2、沿海城镇及工业供水。取代长距离输送，节约供水成本。另外，由于沿海地区降雨充沛，入海口水质含盐量降低，属于亚海水，其淡化成本要很多。根据已有数据，亚海水的吨水处理成本可降至2-2.5元。3、海水淡化产业链延长。淡化后的浓海水，可开发制盐、提溴、钾等产业。国内现状与进展目前国内淡化的海水，基本上就地消化。海水淡化的市场应用前景，13主要困难和差距：1、技术差距。主要体现在核心部件、材料装备的开发制造、系统设计和集成等方面。关键设备仍需进口，国内的反渗透膜仍需进口，还没有一家企业拥有蒸馏法日产万吨以上项目的全部自主知识产权和成套能力。2、规模差距。06年数据，我国海水淡化总产量只占世界0.3%。规模小，淡化成本难以降下来。3、实施机制。国内还没有专门的机构统筹协调，没有形成产业联盟。4、示范投入。国家投入不足，规模示范不够。5、推广机制。淡化海水面临着并入市政管网难和价格体系瓶颈等问题。国内现状与进展主要困难和差距：国内现状与进展14目前应用最广泛的、能达到商业化规模的主要有蒸馏法和反渗透法，即“热法”和“膜法”。其中热法中的多级闪蒸（MSF）、低温多效（MED）和膜法中的反渗透（RO）是目前国内外市场上主流的3种技术。三种技术工艺流程见下图。主流技术分析目前应用最广泛的、能达到商业化规模的主要有蒸馏法和反渗透法，15多级闪蒸（MSF）主流技术分析多级闪蒸（MSF）主流技术分析16低温多效（MED）主流技术分析低温多效（MED）主流技术分析17反渗透（RO）主流技术分析反渗透（RO）主流技术分析18三种技术总体比较见下表。主流技术分析三种技术总体比较见下表。主流技术分析19技术种类常用领域优势劣势多级闪蒸（MSF）多用于工业用水、发电用水（与火电厂或核电厂结合的大型或超大型海水淡化工程）1、单机容量大（最大可达到5万t/d），远超MED和RO法；2、对原料水预处理要求低；3、设备整体性强，易于大型化和超大型化。1、工程投资较高，为RO法的近2倍；2、设备占地面积大，动力消耗大，能耗高；3、设备的操作弹性小；4、传热管腐蚀穿孔后，将会污染水质。低温多效（MED）工业用水、发电用水和民用领域1、热效率比MSF高；2、操作弹性较大；3、产品水质好，可直接用于锅炉用水；4、防腐性能较好，预处理较简单，化学药剂消耗低；5、系统可靠，传热管泄漏时不会影响水质；6、设备启停较快。1、设备体积较大，成本较高；2、结垢很难清理。反渗透（RO）较适合民用、普通工业领域1、能耗低，工程投资及造水成本较低；2、防腐性能优越；3、单台装机容量较低,但易于单元式叠加；4、装置紧凑，占地较少，操作简单，维修方便。1、原料水的水质要求较高，预处理要求严格；2、运行成本较高，反渗透膜需要定期更换；3、产品水质较低。技术种类常用领域优势劣势多级闪蒸（MSF）多用于工业用水、发20（注：3=满意；2=中等；1=低质量、易出故障；0=性能不好）三种技术概念性比较序号比较项目MSFMEDRO1.产品水质3322.发展情况3323.预处理要求3324.操作人员要求2325.装置维护要求2226.运行稳定性3337.操作弹性2338.工艺可靠性232合计202318三种技术概念性比较序号比较项目MSFMEDRO1.产品水质321参考《火力发电厂化学设计技术规程条文说明》（DL/T5068-2006），3种技术的主要参数比较见下：三种技术主要参数比较项目MSFMEDRO产品水质（mg/L）5-105-10300-500操作温度（℃）≈110<705-45装置总能耗（kWh/m3）8.05.05.0-6.0（有能量回收）原水预处理不需要要求低要求高水利用率（%）12-2515-40<40腐蚀结垢倾向较大，要加酸和脱气较小建造材质要求高低参考《火力发电厂化学设计技术规程条文说明》（DL/T506822以15000吨/d的海水淡化工程为例，估算3种技术的设备投资成本如下：主流技术分析名称MSFMEDRO设备投资成本（万元）16000150008000以15000吨/d的海水淡化工程为例，估算3种技术的设备投资23同样以15000t/d的海水淡化工程为例，估算3种技术的单位造水成本，见下表：（注：3种淡化装置的年利用率均按95%计算，年生产天数为360天。）（注：3种淡化装置的年利用率按95%计算，年生产天数为360天。）主流技术分析项目MSFMEDRO化学药品消耗0.3220.1620.391热力消耗1.601.600电力消耗4.02.05.7人员工资福利0.0250.0250.038大修及检修维护费0.440.420.22管理费0.0040.0040.007膜更换费用000.923固定资产折旧1.351.270.90单位造水成本（元/吨）7.745.488.18同样以15000t/d的海水淡化工程为例，估算3种技术的单位243种主流海水淡化技术均是可行的，对于技术的选择目前并不存在“唯一的”最佳解决方案。通常情况下，单独设立的海水淡化厂适合采用反渗透法，有热电厂（或核能发电厂）配套的话，热法蒸馏技术更为经济可靠。主流技术分析3种主流海水淡化技术均是可行的，对于技术的选择目前并不存在“25直接利用热泵的蒸发器和冷凝器作为热源和冷源，结合闪发式蒸馏装置进行海水淡化。其中闭式热泵海水淡化系统主要由压缩机、封闭式热交换器、冷凝器、蒸发器、海水泵、和换热器等组成。如下图：开式热泵系统，可以简化设备，并降低投资和能耗。蒸汽-压缩式淡化（热泵式蒸馏）直接利用热泵的蒸发器和冷凝器作为热源和冷源，结合闪发式蒸馏装26蒸汽-压缩式淡化盐水蒸馏水卤水高压低压热T

（温度）=100oCP（压力）

=1.00atm（物理大气压）T=101oCP=1.04atm蒸汽-压缩式淡化盐水蒸馏水卤水高压低压热T（温度）=1027采用PROII进行模拟计算，分析开式热泵海水淡化系统中，不同换热温差下每吨淡化水的压缩能耗，其中压缩机绝热效率取75%，热泵蒸发压力设为100KPa。蒸汽-压缩式淡化换热温差(℃)12345蒸发温度(℃)99.83599.83599.83599.83599.835压缩后蒸汽温度(℃)104.27108.72113.41117.63122.09冷凝温度(℃)100.83101.83102.89103.83104.83压缩比1.03621.07351.11411.15151.1923压缩机功率