25万吨海水淡化方案低温多效.docx
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25万吨海水淡化方案低温多效
1.2设计规模和范围
1.2.1设计规模
本项目为制水站三期工程，设计规模为日产2.5万吨淡水。
按照2009年9月《某某发电厂一、二期日产20万吨海水淡化工程》可研报告的原则不设置海水预处理系统以及2011年8月某某研究院完成的概念设计，在预留的制水站场地内（三角地）可布置5套2.5万吨/日海水淡化设备，则三角地的设计规模按5套2.5万吨/日共计12.5万吨/日设计，其中本期新建1套2.5万吨/日海水淡化设备，按某某地区淡水市场的需求，近期扩建1套2.5万吨/日海水淡化设备，后续再扩建3套2.5万吨/日海水淡化设备。
本期设计新建1套2.5万吨/日海水淡化设备的同时，为后续建设4套2.5万吨/日海水淡化设备留有扩建条件，规划的规模将根据某海新区的用水规划分布实施。
1.2.2设计范围
（1）海水供水方案
（2）蒸汽供应方案及可靠性分析
（3）海水淡化设备容量选择
（4）供、配电方案
（5）控制系统方案
（6）化学水系统方案
（7）厂内淡水输送方案及供水可靠性分析
（8）制水站总体布置
（9）厂区管网布置
（10）投资估算、水价及经济效益分析
1.2.3设计分界
海水淡化装置成品淡水升压后外供，淡水供应管道的设计接口界限为厂区围墙外1m。
按《关于引某某电厂5万吨/日海水淡化供水管道铺设有关情况的说明》接口点设计压力0.8MPa。
1.5主要设计原则
1.5.1总的设计原则
（1）贯彻“安全可靠、经济实用、符合国情”的电力建设方针。
（2）严格执行国家和地方各项政策、法规和规定，符合规划要求。
（3）拟定合理的工艺系统，优化设备选型和配置，简化工艺系统、减少备用。
（4）技术经济论证事实求是。
1.5.2主要设计原则
（1）推荐采用低温多效海水淡化工艺。
（2）不设置海水预处理系统。
（3）本期海水取水系统、排水系统、供汽系统设计时均一并考虑扩建容量，按12.5万吨/日的规模设计管道，按一次建成考虑。
（4）本期淡水外供系统外供市政和XX两个用户，给XX供水保留目前的DN300的管道，容量为1万吨/日；给市政供水按本期新建1套2.5万吨/日设备、近期扩建1套2.5万吨/日设备，总容量为5万吨/日设计。
利用原有水池和泵房进行改造工作。
远期的扩建容量3×2.5万吨/日考虑新建淡水池和供水泵。
（5）海水淡化所需海水取自电厂一期工程循环水供水管网。
（6）海水淡化浓盐水排至一期工程虹吸井，并预留向盐厂提供浓盐水的接口。
（7）海水淡化所需蒸汽由电厂一、二期工程汽轮机中压缸末级抽汽提供。
（8）海水缓冲池和提升泵房按规划容量5套2.5万吨/日设备设计并建设，水泵按本期容量建设。
（9）考虑本期和近期规划，控制和电气设备集中布置在本期海水淡化综合设备间内，预留近期扩建1套2.5万吨/日设备的位置，厂房一次建成。
（10）海水淡化主设备及其基础按进行满水试验设计。
2淡水市场及水质要求
3厂址条件
3.3水源
3.3.1海水水源
某某发电厂建于某海之滨，紧邻某某港。
漳卫新河与宣惠河交汇的大口河在厂址西南侧入海；某海湾海域辽阔，水量充沛，电厂一、二期工程循环水系统采用海水直流供水系统，水源取自某某港港池。
制水站用水取自一、二期工程循环水供水管。
海水水质见下表：
序号
分析项目
海水水质指标
项目名称
单位
最大值
最小值
平均值
1
水温
℃
28.0
0.0
15.44
2
盐度
‰
31.742
31.568
31.66
3
pH
8.20
7.87
8.07
4
SS
mg/l
302.0
14.0
94.38
5
浊度
mg/l
190.0
1.2
31.04
6
含沙量
kg/m3
0.29
0.04
0.10
7
DO
mg/l
10.4
6.05
8.15
8
CODMn
mg/l
4.77
2.52
3.76
9
BOD5
mg/l
2.41
0.30
1.18
10
氨氮
mg/l
0.568
0.243
0.34
11
TOC
mg/l
6.4
0.25
5.90
12
油
mg/l
0.1
0.025
0.09
13
硫化物
mg/l
0.06
0.04
0.06
14
NH3
mg/l
未检出
未检出
未检出
15
碱度
mg/l（asCaCO3）
158.0
143.0
148.2
16
NO2-
mg/l
0.223
0.010
0.054
17
NO3-
mg/l
9.12
1.935
3.40
18
CO2
mg/l
4.84
4.82
4.84
19
Mg2+
mg/l
1312.67
1238.37
1275.32
20
Ca2+
mg/l
392.58
359.72
387.37
21
Na+
mg/l
8829.10
6325.0
6756
22
K+
mg/l
364.5
201.4
283.54
23
HCO3-
mg/l
192.82
174.54
181.83
24
CO32-
mg/l
0.00
0.00
0.00
25
SO42-
mg/l
3293.90
2625.80
2911.40
26
Cl-
mg/l
20393.68
19815.13
20069.31
27
TDS
mg/l
35859
35200
35560
28
色度
0
0
0
备注：
（1）上述水质指标测定的时间为2002年1～12月。
（2）目前海水取样是在港口和电厂没有运行的情况下进行，在港口和电厂正式运行后，对海水会有些污染，海水中浊度、CODMn、BOD5、氨氮、TOC、油、硫化物、NH3等指标的数值会有所增加。
（3）由于地处浅滩，滩面细颗粒粉沙质淤泥在风浪的作用下，极易被掀扬悬浮，随涨潮进入港池。
因此有较大风浪时，海水的含沙量和悬浮物较高，历史上附近海域含沙量曾经达到2～4kg/m3，平日为0.2～0.4kg/m3。
设计海水取水口实测月平均水温，见下表：
取样时间
取水位置的月平均水温（℃）
表层下1m
表层下6m
表层下10m
2001/12
0.73
0.73
0.74
2002/1
-0.34
-0.35
-0.36
2002/2
2.65
2.57
2.55
2002/3
7.07
7.09
6.97
2002/4
12.59
12.36
12.29
2002/5
18.54
18.10
18.04
2002/6
23.40
22.16
22.10
2002/7
27.24
26.98
26.94
2002/8
27.46
27.24
27.19
2002/9
22.69
22.49
22.45
2002/10
14.64
14.53
14.49
备注：
（1）电厂供水泵房取水深度为表层下6m处；
（2）电厂冷却水排水温度比取水水温度约高10℃。
3.3.2淡水水源
电厂淡水用水均采用海水淡化水。
3.4蒸汽汽源
一、二期工程四台汽轮发电机组具备额定工况下600t/h，最大工况下1000t/h的抽汽能力，可供海水淡化设备制淡水用汽。
4.2海水淡化工艺方案
4.2.1海水淡化工艺
当前世界上广泛采用的海水淡化方式可分为膜法和热法两种，膜法是将含盐海水加压经过反渗透膜，水通过反渗透膜，而盐分不能通过，将海水和淡水分离。
热法主要是蒸馏分离，由于蒸馏分离工艺方式或动力方式不同，采用最为广泛的有低温多效（MED）、多级闪蒸（MSF）和机械压缩（MVC）。
低温多效工作温度低，设备的腐蚀和结垢比较轻，防腐材料要求低，设备费用相对较低，除垢等工作量少；海水在换热面的低温侧，如发生泄漏，不污染成品水；造水比较高，产品水品质高；运行控制相对简单；负荷调节范围比较大，负荷调节范围在40～110%之间；单位制水电耗低。
多级闪蒸装置具有设备单机容量大、出水品质好、造水比高等优点。
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较大，必须采用价格昂贵的铜镍合金、特种不锈钢及钛材，因此设备造价高。
闪蒸海水在换热面的高温侧，如有泄漏成品水要受到污染，如水质不满足要求则需要强迫停机处理；调试工作量较大，但正常运行平稳，调节控制工作量很少。
另外，为了减轻结垢和腐蚀，对进入装置的海水必须加酸和进行脱气（脱除CO2和O2）处理，因而也增加了造水成本。
单位制水电耗大约是低温多效方式的两倍。
反渗透（RO）设备单机容量小，分组运行灵活，对用水负荷变化适应性强，可实现分水质供水，建设周期相对较短。
但其对海水预处理要求严格，日常运行维护和膜的更换量较大，制水电耗大，对海水温度适应性差。
目前，反渗透（RO）的配套设备性能有了新的发展，新型能量回收装置其转换效率高达89%～96%使能耗进一步下降。
除反渗透膜组件、高压泵、能量回收装置需要进口外，其他设备和器件均可以在国内加工制造。
随着膜技术的发展，膜的水通量不断提高，膜的寿命也在延长。
4.2.2本项目海水淡化工艺的选择
某某电厂建成初期对海水淡化工艺方式进行了广泛的调研和对比，某某电厂位于某海，冬季水温很低，水质较差，悬浮物、微生物及油污污染等不易控制，由于水质问题反渗透工艺对于某某地区使用需要对海水预处理及水质管理的工作量增加，该地区海水条件不适宜反渗透海水淡化工艺。
作为锅炉补给水，反渗透海水淡化产品水品质较差，需要二次反渗透处理，相对热法海水淡化产品水水质较高，可节省大量的再次水处理工作量，因此采用热法海水淡化工艺。
多级闪蒸和低温多效相比较，多级闪蒸工作温度高，需要对海水进行加酸脱气等预处理，设备的腐蚀及结垢比低温多效工艺严重，设备费用也相对较高，同时多级闪蒸设备的调试相对复杂，运行负荷调整范围小，设备腐蚀造成泄漏易造成产品水的污染。
经过通盘考虑，最终选定低温多效工艺方式。
某某一期工程引进法国SIDEM公司低温多效海水淡化装置，多年运行情况良好，设备可用率非常高，产品水品质高，运行稳定，控制简单，维护工作量小。
某某二期某某电厂实现了1.25万吨/日低温多效海水淡化装置的国产化制造和投产，设备的产水量、造水比和进口设备相比得到了改进，设备费用和工程造价得到降低，制水成本降低，取得了良好的效果。
对于某某电厂的海水条件和某某电厂海水淡化工程工艺方式的历史沿革考虑，本工程项目仍采用低温多效海水淡化工艺方式。
4.3海水淡化装置选型及技术条件
4.3.1海水淡化装置自主研发历程
低温多效蒸馏海水淡化技术（MED）具有淡化水品质高，设备构造简单，不受原海水浓度限制，对预处理无特殊要求等特点，是目前国际上海水淡化主流技术之一。
低温多效蒸馏技术的主要动力为低品质蒸汽，因此非常适合于有低品质热源的地区。
滨海电厂通过水电联产生产淡水，不但可以提供电厂自用水源，也可以向社会供水，水电联产海水淡化技术具有广阔的发展前景。
近年来，低温多效蒸馏技术已经成为建设大型淡化工厂的首选方案。
在某某集团公司的领导下，某某某某电力公司自2006年开始万吨级低温多效蒸馏海水淡化技术研发工作，并将“万吨级低温多效蒸馏海水淡化技术研发与应用”列入某某集团公司重大科技项目，通过低温多效海水淡化基础研究和应用技术研究，开发了TVC-MED设计计算软件，以及具有自主知识产权的万吨级海水淡化设计和制造技术，完成了万吨级低温多效蒸馏海水淡化装
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