热法及膜法海水淡化经济性分析Word文档格式.docx
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多级闪蒸的造水比是指生产的淡水（蒸馏水）的重量与所消耗的加热蒸汽之比，是淡化厂经济效益的直接体现，通常小型装置的造水比较小，大型装置的造水比较高，如日产淡水几百吨或四、五千吨的装置，造水比一般为5-8左右；
日产淡水万吨级的装置，造水比多在10以上，日产淡水四～五万吨的装置造水比可达到13-14。
图1-1多级闪蒸流程图
（2）多效蒸馏技术（MED）
●基本原理：
将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，蒸汽进入第一效蒸发器，与进料海水热交换后，冷凝成淡化水；
海水蒸发，蒸汽进入第二效蒸发器，并使几乎同量的海水以比第一效更低的温度蒸发，自身又被冷凝。
这一过程一直重复到最后一效。
连续产出淡化水。
多效蒸馏分为低温和高温多效蒸馏。
高温多效蒸馏可安排更多的传热效数，以达到较高的造水比，其热效率较高。
但是，前几效盐水的蒸发温度较高，传热管易结垢且腐蚀速度快，因而对设备的材料要求高，需频繁清洗设备，对海水预处理要求也高。
针对高温多效蒸馏的缺点，发展了低温多效蒸馏技术，其特点是盐水的蒸发温度不超过70℃，减缓了设备的腐蚀和结垢；
并得到10效以上的造水比。
●工艺流程：
海水在冷凝器中预热、脱气之后分成两股，一股排回大海，另外一股为进料液。
料液加入阻垢剂，引入到蒸发器温度最低的效组中。
喷淋系统把料液分布到顶排管上，自上向下的降膜过程中，一部分海水吸收了管束内冷凝蒸汽的潜热而汽化；
冷凝液以淡化水导出，蒸汽进下一效组，剩余料液也泵入下一效组中，该效组的操作温度高于上一效组。
在新的效组中又重复了蒸发和喷淋过程，直到料液在温度最高的效组中以浓缩液的形式排出。
详见图1-2：
图1-2低温多效蒸馏工艺流程图
（3）压汽蒸馏技术（VC）
海水蒸发过程所产生的二次蒸汽，经压缩机增压，蒸汽饱和温度相应提高，再输入到蒸发器管束内，作为进料海水蒸发的热源，并自身冷凝为淡化水。
上述过程周而复始，连续生产。
压汽蒸馏按操作温度可分为常压压汽蒸馏和负压压汽蒸馏两种。
从结构上，又分为水平管降膜喷淋式和垂直管式两种形式；
前一结构的优点是料液自液体分布器出来之后，在水平传热管上以薄膜的形式分布，又依靠重力向下实现再分布，由于液膜分布薄且均匀，因而传热系数高，并且蒸发器结构简单，在海水淡化领域得到广泛应用。
进料海水用极少量阻垢剂预处理后，进入一个板式换热器，回收自蒸发器排放出的浓盐水和淡化水的热量。
之后，与循环的浓盐水混合，进入到蒸发器中，喷淋到水平传热管束的外表面上，喷淋量需刚好在管子表面形成连续的液膜，与管束内经压缩机增压的蒸汽（略低于浓盐水蒸发平衡压力）热交换。
管内蒸汽冷凝成淡水导出，管外一部分盐水产生蒸发，通过汽液分离器除去夹带的液滴之后，蒸汽进压缩机压缩并导入传热管束内。
如此构成了二次蒸汽的不断循环和潜热交换。
工艺流程见图1-3：
图1-3压汽蒸馏工艺流程图
2、膜法海水淡化技术
（1）电渗析技术（ED）
电渗析以直流电为推动力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，使一个水体中的离子通过膜迁移到另一个水体中的物质分离过程。
●主要特点：
电渗析为无相变过程。
所耗电能主要用于迁移溶液中的电解质离子，所耗的电能与溶液浓度成正比，对于不导电的颗粒没有去除能力。
电渗析技术用于海水淡化时能耗大，大规模的海水淡化工程基本上不采用。
但将1000～3000毫克/升的苦咸水脱盐至500毫克/升的饮用水是经济可行的。
（2）反渗透技术（RO）
用一张只透过水而不能透过盐的半透膜将淡水和盐水隔开，淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧，这种现象称为渗透。
当渗透到盐水一侧的液面达到某一高度时，渗透的自然趋势被这一压力所抵消从而达到平衡。
这一平衡压力即为该体系的渗透压，如在盐水一侧加一个大于渗透压的压力，盐水中的水会透过半透膜到淡水处。
这种与自然渗透相反的水迁移过程称为反渗透。
进料海水经预处理，去除悬浮固体及其它有害物。
然后经高压泵增压后，进入膜脱盐设备，产出的中间淡水产品进入后处理设施（按淡水不同用途选择，如作饮用水，需pH调节和加氯杀菌设备），精制成终产品淡水。
浓盐水自膜脱盐设备排出。
见图1-4：
图1-4反渗透工艺流程图
二、热法（MED）膜法（RO）海水淡化系统构成
1、系统组成和投资
（1）热法系统：
万吨级热法低温多效（MED-TVC）主系统及设备
序号
系统组件名称
单位
主要产地
技术成熟度
备注
一
海水预处理系统
1
高效初次沉淀池
套
中国
成熟
2
混凝絮凝处理池
3
污泥处理系统
二
海水淡化系统
主蒸发/冷凝器
凝汽器
自动反洗过滤器
台
德国
4
盐水泵（浓盐水排）
5
物料水泵
6
成品水泵
7
凝结水泵
8
减温水泵
9
海水加热器
10
成品水冷却器
11
物料水加热器
12
凝结水冷却器
13
预冷凝器
14
一级冷凝器
15
二级冷凝器
16
启动抽气器
17
一级主抽气器
18
一级辅助抽气器
19
二级抽气器
（2）膜法系统：
万吨级膜法（SWRO）海水淡化主系统及设备
初级沉淀处理
初级多介质过滤器
二级多介质过滤器
二级活性炭过滤器
保安过滤器（微滤）
国外
超滤给水泵
美国
超滤前置过滤器
深度研发
超滤装置
超滤反洗装置
化学清洗装置
柠檬酸加药装置
超滤产水箱
海水淡化高压泵
能量回收装置
反渗透膜组件
淡化装置辅助系统
反渗透给水泵
保安过滤器
反渗透冲洗泵
反渗透化学清洗装置
加药计量泵装置系统
水箱及及罐系统
二级反渗透给水泵
电控热工系统
（3）日产1万吨淡化系统投资估算表：
单位：
万元
内容
国外投资
中外合作
国产化
备注
热法
14000
12000
10000
膜法
13000
11000
无
（4）热法膜法技术现状：
热法我国已经拥有完全的自主知识产权、完善的科研创新体系，我国万吨级热法装备的技术水平已经处于国际领先地位。
膜法由于关键部件被国外垄断，所以膜法在我国就是系统集成，技术门槛很低，只要有市场随意一个工程公司就可以承担淡化工程。
我们膜法的技术创新体系建设在国外垄断公司的打压下，步履艰难，三大关键设备至今没有突破，中国的膜法海水淡化技术和市场完全被国外公司控制。
（5）热法膜法系统参数：
比较项目
海水反渗透（SWRO）
低温多效（LT-MED）
产品水水质mg/L
300-500
5-10
操作温度℃
5-45
<
70
装置总能耗kWh/m3
5.0-6.0（有能量回收）
5.0
原水预处理
要求高
要求低
水利用率%
40
15-40
腐蚀结垢倾向
较小
建造材质要求
低
三、热法膜法系统工程建设
1、系统占地面积比较：
低温多效工艺与反渗透工艺占地面积相当。
一般的理解，低温多效占地面积应该比反渗透大一些，因为反渗透的主机十分紧凑。
但由于反渗透的预处理工艺占地面积较大，实际上两种工艺的占地面积相差不大。
低温多效的工艺用泵安装在装置的下部，在某种程度上减少了占地面积。
2、系统所需厂房比较：
采用热法低温多效工艺可以省略淡化设备的厂房。
低温多效设备可以露天布置，省去了厂房的投资。
目前已经建设完成的热法装置全部是露天布置，控制系统和换热器等精密设备放置在主换热器下面和侧面的控制设备室，一般面积不需要太大。
膜法的大部分设备都需要放置的专用厂房里，高压泵房需要单独设置，特别是预处理设施需要大量的土建工程支持。
3、系统设备安装工艺比较：
热法工艺主要是大型换热设备，所以施工难度比膜法要大，运输条件有限制，设备安装费用比膜法高。
土建施工方面膜法用于需要建设厂房，所以膜法的土建成本比热法高。
4、系统外部工艺条件比较：
热法工艺需要低温热源，在没有低品位热源的地方热法工艺没有任何优势，膜
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