MED-TVC海水淡化技术在电厂中的应用

1MED-TVC海水淡化技术在电厂中的应用江苏双良空调设备股份有限公司张亚锋摘要本文介绍了海水淡化技术的主要工艺方法，分析了MED-TVC淡化工艺的技术特点，及该工艺在常规火力发电厂实现水电联产的技术优势。关键词MEDTVC海水淡化水电联产一概述全球水资源匮乏，且时空分布不均，水荒已成为影响居民生活、困扰工业企业生产和发展的一个重要问题。解决水资源可持续利用的战略原则是坚持“开源与节流并重，节流优先、治污为本、科学开源、综合利用”，海水淡化是解决沿海地区淡水紧缺的有效途径。据统计，海水淡化系统与生产量以每年10％以上的速度在增加。随着技术的日新月异，海水淡化已崭露出一个市场开发与社会应用前景极为广阔的新兴产业。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术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，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定供水。目前大型海水淡化的主流技术有利用热能的蒸馏法海水淡化，包括低温多效(LT-MED)、多级闪蒸(MSF)；有利用电能的反渗透海水淡化(SWRO)。海水淡化需要解决两个关键问题：能源和淡化装置的选择。而大规模海水淡化最经济可靠的能源之一就是利用电厂发电机组抽汽，具有最佳海水淡化能力和发展前景的技术之一就是低温多效蒸馏。二低温多效蒸馏技术1、低温多效蒸馏技术的概念是指盐水（蒸发浓缩后的海水）的最高蒸发温度不高于70℃的淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，后面一效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的淡化过程。22、蒸汽压缩喷射器（TVC）在低温多效过程中的应用TVC是以高压蒸汽为动力，将低压蒸汽压缩至较高的压力，实现低压蒸汽增压再利用的设备。对于常规火力发电机组，由机组抽汽供给海水淡化装置的生蒸汽往往具有较高的压力和温度，不符合LT-MED装置对蒸汽参数的要求，为有效利用具有较高温度、压力的汽轮机抽汽的有效能量，回收部分尾部低温低压二次蒸汽作为MED的热源，降低淡化装置热损失和泵耗，将TVC引入MED装置，大幅提高了MED的性能，提高了装置造水比，可取得较好的造水经济性。对于利用低温低压蒸汽（一般压力在0.2MPa以下）作为MED海水淡化装置热源的场合，TVC将不再适用。3、MED-TVC流程MED-TVC（平流布液）工艺流程图进料海水在冷凝器中被预热和脱气，之后被分成两股，一股作为冷却液排回大海，另外一股作为蒸馏过程的料液。喷淋系统把料液喷淋分布到各蒸发器中的顶排管上，在沿顶排管向下以薄膜形式自由流动的过程中，一部分3海水由于吸收了传热管内蒸汽冷凝的潜热而汽化。生蒸汽通过TVC引射尾部低温低压蒸汽，混合后作为第一效加热蒸汽，在管内冷凝，同时加热管外海水，产生了与冷凝量基本相同的蒸发，产生的二次蒸汽在穿过汽液分离器（保证蒸馏水纯度）后，进入下一效传热管内加热下一效喷淋海水；同时，蒸汽被冷凝，蒸馏水靠压差逐级流入蒸发器的下效蒸馏水系统中，闪蒸冷却以回收其热量，提高了系统的总效率。这种蒸发和冷凝过程沿着一串蒸发器的各效一直重复，每效都产生了相当数量的蒸馏水，最后一效蒸汽在冷凝器中被海水冷凝，同蒸发器收集蒸馏水作为产品水被引出，由产品水泵抽出并输送到储液罐中。需提出，来自汽机系统的蒸汽含有联氨等有毒物质，若产品水用作饮用水，则第一效蒸馏水需单独引出。同样，每一效蒸发器中被轻微浓缩的剩余料液靠压差逐级流入下一效浓盐水系统中，闪蒸冷却以回收其热量，最终经过冷却之后，经浓盐水泵打入大海。不凝性气体从每一根冷凝管中抽出，并从一效流到另一效。这些不凝性气体最后在排热冷凝器的最冷端富集，并用蒸汽喷射器或机械式真空泵抽出。4、MED-TVC技术特点（1）盐水蒸发温度不高于70℃，避免或减缓了设备的腐蚀和结垢。（2）热效率高，动力消耗小（吨水电耗在1.2kWh/m3左右），是蒸馏法中最节能的淡化工艺。（3）操作弹性大，负荷可从40％到110％变化，造水比不会下降。（4）产品水水质较好，可用于电厂锅炉补给水或大规模市政用水。（5）系统操作安全可靠，即便发生传热管泄漏，不会影响水质。（6）系统运动部件少，维护简单，可实现24小时无人操作。（7）前处理较简单，对于变化的海水水质有很强的适应性，化学药剂消耗较低。（8）初投资低于MSF，但一般高于SWRO，在热源廉价或海水预处理达不到SWRO要求时，优势明显。4、MED-TVC制水成本构成图：45、MED-TVC经济分析趋势图图1：6%7%1%10%1%26%33%16%药剂电力工资维修管理蒸汽折旧利息造水比（效数）分期还款操作维护费用总费用5图2：5、主流海水淡化技术对比表比较项目LT-MEDMSFSWRO产品水水质mg/L5-105-10300-500操作温度℃70≈1105-45消耗能量形式热能＋电能热能＋电能电能装置总能耗kWh/m35.08.03-5.5原水预处理要求低要求低要求高原水利用率%15-4012-2540运行操作弹性40％～110％80％～110％80％～110％运行操作简便性简单简单较复杂腐蚀结垢倾向较小较大，要加酸和脱气建造材质要求低高原材料投资化学品消耗可靠性设备寿命66、主流海水淡化技术发展趋势MSF技术最成熟、应用最广泛、规模最大，多集中在海湾国家，但诸多不经济性导致其近年发展缓慢。MED技术在国际上是一项成熟的技术，有300多套商用装置投入使用，取得30多年使用经验。随着技术不断进步，多效蒸发技术的结垢问题已得到较好的解决，再加上强化了传热，表现了更突出的优势，近年来，多效蒸馏保持了相当快的增长速度，LT-MED装置是当前蒸馏法中最有竞争力的淡化设备。SWRO技术在近十年来发展趋势较快，淡化水成本也降得最快，而且出现了日产万吨级的大型海水淡化装置。从脱盐的直接能耗来说，SWRO明显优于单目的的MED，但不明显优于双目的(热电造水)的MED。一般认为海水淡化装置容量超过日产6000t淡水时，双目的MED比SWRO更经济。三结论海水淡化水具有洁净、高纯度和供给稳定的特点，是安全可靠的高品位水源，可直接作为饮用水或经处理后作为锅炉补充水。.利用电厂低参数的蒸汽进行海水淡化，实现水电联产，不仅为电厂建设和顺利运行节约大量的淡水资源，而且淡化水海可以缓解当地淡水资源紧缺的局面。海水淡化技术正是开发利用和保护水资源的重要手段和有效方法，大力发展海水淡化产业，对缓解当代水资源短缺、供需矛盾日趋突出和环境污染日益严重等一系列重大问题具有深远的战略意义。