海水淡化方案比较

1【摘要】为了满足全厂淡水需要，提供投资少、运行成本低且技术可靠的海水淡化系统，本工程海水淡化系统拟定如下两个方案：方案一：“澄清过滤海水活性炭过滤器多介质过滤器海水保安过滤器海水高压泵海水反渗透装置（SWRO）用水点”。方案二：“澄清海水低温多效淡化装置（MED）淡水点”对于海水反渗透预处理部分，本工程拟定超滤和两级传统介质过滤两个方案进行比较；传统介质过滤方案运行经验丰富，维护简单，投资比超滤方案低约1010万元，年运行费用低约190.2万元。通过技术经济比较，反渗透海水淡化具有单机容量小、分组灵活、启动时间短，投资和运行费用低的优势，其中，投资低3800万元，年运行费用低149万元。故本工程海水淡化系统推荐方案为：“滤清海水活性炭过滤器多介质过滤器海水保安过滤器海水高压泵海水反渗透装置（SWRO）用水点”。1概述1.1工程概况1.1.1工程名称：某某电厂超超临界机组工程。1.1.2工程性质：新建工程。1.1.3建设规模：本工程拟建设2×1000MW超超临界燃煤发电机组，同步建设烟气脱硫、脱硝设施，并留有扩建条件。1.1.4电厂水源：本工程水源为海水，全厂所需淡水水源由海水淡化系统提供。1.1.5电厂年运行小时数为5500小时。1.1.6电厂主机及运行方式21.1.6.1本工程锅炉选用超超临界参数、一次中间再热、直流炉，采用平衡通风、切圆燃烧或前后墙对冲燃烧方式、固态排渣、露天布置、全钢架悬吊结构，本阶段推荐采用型锅炉。1.1.6.2汽轮机选用超超临界参数，一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、8级回热汽轮机。1.1.6.3汽轮发电机采用水－氢－氢冷却发电机。1.2厂址简述1.2.1厂址概述拟建厂址位于……1.2.2气象条件厂址处无长期气象观测资料，根据厂址所处地理位置，气象条件参考附近气象站资料。根据气象站1956～2005年气象观测资料统计，各气象要素特征值如下：累年平均气压（pa）：1001.4hPa极端最高气压（pa）：1025.1hPa极端最低气压（pa）：914.5hPa累年平均气温：16.3℃平均最高气温：19.9℃平均最低气温：13.9℃极端最高气温：38.8℃极端最低气温：－7.5℃累年平均相对湿度：81％累年最小相对湿度：4％累年平均水汽压：17.0hPa累年平均降水量：1413.1mm3最多年降水量：1916.2mm最少年降水量：805.2mm累年最大一日降水量：281.6mm（1976.5.25）累年最大一小时降水量：68.0mm累年最长连续降水日数：22d（1960.7.29～8.19）过程降水量：160.0mm累年最大积雪深度：18厘米累年平均风速：5.27m/s累年十分钟平均最大风速：40m/s（1979.08.24，ENE）累年瞬时最大风速：57.9m/s（1989.07.21，ENE）五十年一遇离地10米10分钟平均风速：43.8m/s2海水水源及水质2.1泥沙泥沙以悬沙为主，冬季含沙量高于夏季，大潮含沙量大于中小潮。2.2海水温度三门湾水温随季节变化而变化，从冬季到夏季，水温不断上升，7、8月份最高。夏季平均温度28℃左右，冬季平均温度9℃左右。2.3海水盐度盐度受沿岸和台湾暖流影响，表现为夏高冬低。平面分布表现为由湾口向湾内逐渐降低。2.4海水水质本工程海水水质取样地点为厂址前沿水域，取样深度为水面下0.5～1.0米。海水水质全分析见下表。海水水质总体较好，含盐量在2.5×104～3.35×104mg/l之间，其中PH，六价铬、砷、溶解氧、铜、总镉等指标符合一类海水水质要求；悬浮物、藻类、硅含量相对较低。4样品号项目711802805808单位天气晴晴晴晴－时间11∶4510∶508∶4014∶00－水温19.262030℃PH7.347.77.97.7－游离CO2011.821.220.2mg/L高锰酸盐指数1.561.631.751.73mg/L五日生化需氧量＜2.0＜2.0＜2.0＜2.0mg/L溶解氧7.6111.78.387.52mg/L全固形物2.53×1042.84×1042.98×1043.35×104mg/L悬浮物232313867mg/L溶解固形物2.53×1042.84×1042.97×1043.34×104mg/L矿物残渣2.43×1042.69×1042.83×1042.98×104mg/L灼烧减量2.16×1042.46×1049.9×1059.88×105mg/L钙离子238328483416mg/L镁离子826848950980mg/L钠离子7.79×1031.12×1048886.07×103mg/L钾离子406440390215mg/L总镉0.00030.0040.00060.004mg/L总铬＜0.004＜0.004＜0.004＜0.004mg/L六价铬＜0.004＜0.004＜0.004＜0.004mg/L铜＜0.002＜0.002＜0.002＜0.005mg/L砷＜0.004＜0.004＜0.0040.005mg/L总铁0.1260.5310.1181.38mg/L铝＜0.004＜0.004＜0.004＜0.004mg/L5样品号项目711802805808单位氯离子1.30×1041.45×1041.53×1041.81×104mg/L硫酸离子（SO42－）1.45×1031.91×1032.06×1032.27×103mg/L重碳酸离子（HCO3－）152141140140mg/L碳酸离子（CO32－）10.4000mg/L亚硝酸盐氮（N）1.140.564＜0.01＜0.01mg/L硝酸盐氮（N）0.080.5970.6080.986mg/L全硅（以SiO2计）4.724.824.315.41mg/L溶硅（以SiO2计）4.774.624.045.14mg/L胶硅（以SiO2计）0.550.20.270.27mg/L总硬度（CaCO3）4.00×1034.30×1034.96×1035.55×103mg/L碳酸盐硬度142116115115mg/L非碳酸盐硬度3.86×1034.18×1034.85×1035.44×103mg/L甲基橙碱度（CaCO3）133116115115mg/L酚酞碱度（CaCO3）8.66000mg/L电导率5.06×1044.23×1043.76×1044.50×104s/cm氟化物（以F－计）0.6190.890.8370.888mg/L汞＜0.0001＜0.0001＜0.0001＜0.0001mg/L氨氮0.0460.0470.043mg/L铅0.006＜0.002mg/L3海水淡化现状简述海水淡化技术在国际上得到迅速发展始于上世纪60年代，经过近几十年的发展，海水淡化技术已经相对比较成熟，其中，膜法和蒸馏法已成为主流技术。目前，能大规模投用于工业生产的主要有海水6反渗透（SWRO）、多级闪蒸（MSF）、低温多效蒸馏（TVC－MED）技术。海水反渗透（SWRO）淡化技术是将海水加压，使淡水透过选择性渗透膜的淡化方法。SWRO装置具有投资省、建设周期短、易于自动控制，适用于海水、苦咸水大中型规模的淡化工程，装置体积小，设备及操作简单，且在常温下操作，设备的腐蚀和结垢程度较轻。存在的问题是膜的寿命和抗污染，反渗透膜、高压泵、能量回收装置需进口，进口膜使用3～5年后需更换。由于RO膜材料的不断改进，SWRO系统发展迅速，已成为蒸馏海水淡化系统的主要竞争对手。多级闪蒸（MSF）是将加热至一定温度的盐水依次在一系列压力逐渐降低的容器中闪蒸汽化，然后将蒸汽冷凝制取淡水的过程。MSF装置具有设备单机容量大、使用寿命长、出水品质好、造水比高、热效率高等优点。但该装置海水的最高操作温度在110℃～120℃左右，对传热管和设备本体的腐蚀性比较大，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；设备操作弹性小，设计容量变化是其设计值的80％～110％，不适应于产水量要求可变的场合；另外，为了减轻结垢和腐蚀，对进入装置的海水必须加酸和脱气（脱除CO2和O2）处理，因而也增加了造水成本。低温多效蒸发（LT－MED）是由若干个单效蒸发器串联而成，仅第一效的蒸发器热源来自锅炉，其余各效蒸发器的热源都由其上一效的二次蒸汽提供，热利用率高。低温多效海水淡化装置的运行温度不超过70℃，远低于MSF装置的110℃，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较低，而热效率较高。MED装置的操作弹性大，负荷从40％～110％变化都属正常操作。另外，低温多效和蒸汽压缩（TVC）联合应用（TVC－7MED），可以进一步提供热效率，获得较高的造水比。就全球海水淡化装置而言，多级闪蒸和反渗透的应用最广，主要用于制水规模大、严重缺乏淡水的中东地区。多级闪蒸的总容量目前在海水淡化领域仍属第一，而反渗透技术由于具有无相变、节省能源的特点，发展速度最快，淡化成本也降的最快，其在海水淡化领域的总容量已经接近多级闪蒸的容量份额。1991～2001年间世界各地建设的不同海水淡化方法容量对比我国从1958年开始了海水淡化工程技术的研究工作。近20年来，已经实施了一批中小工程，截至目前，共有海水淡化工程20多项，其中在大连长海县、沧州化工股份有限公司、浙江嵊泗县和山东长岛县、山东黄岛发电厂、河北黄骅发电厂、大连石油七厂、天津经济技术开发区、河北王滩电厂建成或正在建设较大规模海水淡化工程。在西沙永兴岛、天津大港电厂、舟山嵊山岛等建有不同规模的海水淡化装置。中小型的以膜法为主，较大型的以蒸馏法为主，累计生产能力在日产3万吨左右。我院很早就开始设计过海水淡化项目，上述用于工业生产的海水淡化技术我院均已设计过，目前已投运多套膜法和蒸馏法海水淡化系统，积累了丰富的海水淡化设计运行经验，如，海水反渗透技术在印尼中爪洼电厂、印尼拉布湾电厂等已投运多年，运行良好，在印尼吉8利普多电厂正在设计安装中；日产6000吨的低温多效蒸发（LT－MED）技术在印尼龙湾电厂、印尼巴齐丹电厂已经调试完成并成功制水，正在试运行；日产50万吨的多级闪蒸（MSF）在迪拜2×660MW燃煤电厂可研阶段设计中已通过审查。4海水淡化方案4.1海水淡化出力根据电厂化学、脱硫、生活等淡水用量情况，本工程所需淡水量为353t/h，其中，锅炉补给水处理系统所需淡水量为77t/h。4.2海水淡化方案拟定本工程淡水量为353t/h，制水规模属中小型，考虑到多级闪蒸装置投资高、运行成本高，操作弹性小，不适用于中小水量淡化等情况，本工程不推荐采用多级闪蒸海水淡化方案。海水淡化系统拟定如下两个方案：方案一：滤清海水两级压力式过滤器海水反渗透装置（SWRO）淡水点。方案二：澄清海水低温多效淡化装置（MED）淡水点（1）方案一系统流程如下：滤清海水活性炭过滤器多介质过滤器海水保安过滤器海水高压泵海水反渗透装置（SWRO）用水点。后续锅炉补给水处理系统采用：淡水反渗透阳床阴床混床。系统中设置10台活性炭过滤器、10台多介质过滤器、4套120t/h海水反渗透装置，生产出来的淡水设置水质调整系统；后续锅炉补给水处理设备设置有2套65t/h反渗透装置，2列63t/h的一级除盐＋混床设备。9活性炭过滤器、多介质过滤器、离子交换除盐设备布置在海水淡化车间零米层，海水保安过滤器、高压泵、淡水泵、除盐水泵布置在车间零米层水泵间内，海水反渗透装置、能量回收装置、淡水反渗透装置布置在车间的4.8米层；淡水箱、除盐水箱、酸碱贮存设备布置在室外。正常情况下，9台活性炭过滤器、9台多介质过滤器、3套海水反渗透装置同时运行；活性炭过滤器、多介质过滤器反洗水、海水反渗透浓水随凝汽器冷却水一起排放。（2）方案二系统流程如下：澄清海水低温多效淡化装置（MED）淡水用水点。后续锅炉补给水处理系统采用：淡水阳床阴床混床。系统流程详见50－AF314C－A0202－H0211图。系统中设置2套出力为5000吨/天的低温多效淡化装