2×5000吨_日低温多效海水淡化工程

低温多效海水淡化蒸发器安装施工要点摘要：中国水资源严重不足，且南多北少，分布不均衡，此外水资源不规范的开发利用，造成了大量水资源浪费。

近年来，我国经济发展迅速，工业生产使用后，水处理尚未达到排放标准即排放到自然，造成水资源污染，使得我国的淡水资源紧张局势更加严峻。

经济的快速发展和人们的过度浪费加剧淡水资源的短缺，海水的开发和利用越来越得到重视。

中国海域辽阔，海水资源丰富。

国内海水淡化系统日趋成熟，海水淡化技术是未来水资源获取的主流方向。

以大连恒力石化炼化公司公共工程3×1.5万吨/天海水淡化项目为例，介绍安装低温多效海水淡化关键控制点，解决了项目施工过程中突发问题。

关键词：海水淡化；蒸发器；安装1项目概况海水淡化项目位于大连长兴岛临港工业区西端恒力石化（大连）有限公司石化产业园西侧，场地为海域回填区，经过全面预处理。

该海水淡化项目及配套工程占地约568公顷，由三套低温多效海水淡化装置组成，单套产水量为15000吨/天。

本项目低温多效蒸发器海水淡化装置是采用“浸泡式蒸汽发生器+MED”形式的新式海水淡化设备，浸没式蒸汽发生器自身集间壁式换热与蒸汽发生的功能于一体，将厂区其他装置余热水作为热工质走管程进入浸没式蒸汽发生器内，从浸没式蒸汽发生器内换热管束管内流过，并由热水回水管道排出。

纯净的蒸馏水作为冷工质由补水口进入浸没式蒸汽发生器的壳程，在壳体内部，换热管束浸没在蒸馏水中，蒸馏水被换热管束内部的余热热水加热并蒸发形成蒸汽，产生的蒸汽作为MED装置的热源进入蒸发器的第一效室换热管内，第一效室换热管外部喷淋的海水与管内蒸汽换热，产生二次蒸汽进入下一效换热管内，并以此在各效蒸发器中分别产生二次蒸汽，并导入下一效作为热源蒸汽，每一效热源蒸汽与下一效物料海水换热后冷凝产生淡水。

最后，末效产生的蒸汽在凝汽器中释放的潜热加热进料海水，经过凝汽器被预热的海水再送至各效蒸发器，作为各效室内换热管喷淋物料海水使用。

1 前言1.1 概况我国淡水资源极为匮乏，全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中100多个城市严重缺水。

淡水资源短缺乃至水危机是我国经济社会可持续发展过程中的最大制约之一。

电厂在生产电能的同时，可利用其廉价的热和电，进行海水淡化，不仅可满足其工业用水的需要，而且还可为周边地区提供淡水水源。

在推动和利用海水淡化技术方面，电厂有着其得天独厚的有利条件。

因此滨海电厂配套建设海水淡化装置已成发展趋势。

1.2 水源及水质特点某电厂取水具有海域辽阔、水量充沛、海水较清、悬浮物及有害微生物少等特点，可大大节省海水取水成本及原料海水预处理成本。

海水水质分析报告如下：1.3 海水淡化规模根据建厂地区的缺水状况，电厂可针对性地提出水电联产的方案，目前可解决电厂的淡水用水，以后可根据需要适时配套建设大规模的海水淡化厂，为地方经济发展提供淡水资源保障。

本项目结合2×1000MW发电机组的建设规模，暂按配套建设2×104m3/d规模的海水淡化装置设计；并对总规模为40×104m3/d海水淡化厂作出展望。

本专题报告按本期工程厂内自用的2×104m3/d规模和规划容量的40×104m3/d的海水淡化站分别进行比较论述。

2 海水淡化技术概述海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有蒸馏法（俗称热法）和反渗透法（俗称膜法）。

蒸馏法主要有多级闪蒸(MSF)、低温多效蒸馏(LT－MED)技术。

2.1 蒸馏法淡化技术2.1.1 多级闪蒸(MSF)MSF是蒸馏法海水淡化最常用的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。

大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸(MSF)海水淡化装置，是我国第一套大型的海水淡化装置。

MSF的典型流程示意图见图2-1。

图2-1 盐水再循环式多级闪蒸（MSF）原理流程多级闪蒸过程原理如下；将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于该闪蒸室中的压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下，故热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分气化，从而使热盐水自身的温度降低，所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。

低温多效海水淡化原理低温多效海水淡化原理的主要过程包括蒸发、冷凝和凝结。

在蒸发过程中，热量被用来将海水转化为蒸汽，而盐和其他杂质则保留在液体中。

在冷凝过程中，蒸汽再次变成液体，释放出热量。

在凝结过程中，将低温的海水与冷凝水接触，使其再次蒸发，释放出更多的热量。

这样，能源被充分利用，从而减少了能源的消耗。

具体来说，低温多效海水淡化技术主要有以下几个关键步骤：首先，在多级蒸发器中，利用低温蒸发原理将海水加热到比沸点低的温度。

由于蒸发器内的压力较低，水分子会从液态转变为气态，形成蒸汽。

同时，由于蒸发过程中热量的吸收，水中的盐和杂质会被保留在液体中，从而实现淡化海水的目的。

其次，在冷凝器中，将蒸汽冷却，使其再次变成液体。

这个过程中，蒸汽释放出的热量被吸收，用于加热海水和蒸发器。

这样，能源得到了有效利用。

然后，在凝结器中，将低温的海水与冷凝水接触，使其再次蒸发。

在这个过程中，海水中的热量被冷凝水吸收，同样地，冷凝水在蒸发的过程中释放出热量，从而继续提供能量。

这种多重效应的产生有助于提高低温多效海水淡化技术的能源利用效率。

最后，通过将多级蒸发器、冷凝器和凝结器连接在一起，并根据需求循环使用的方法，可以实现海水的淡化。

整个系统的设计可以根据需要进行调整，以适应不同的应用场景和海水淡化需求。

低温多效海水淡化技术具有能源利用高效、产水量大、操作稳定等优点，广泛应用于海水淡化领域。

然而，该技术在实际应用过程中也存在一些问题，如设备成本较高、操作复杂等。

因此，科学家和工程师们正在不断努力改进和优化该技术，以提高其实际应用的效果和经济性。

低温多效蒸馏海水淡化成本分析目前，我国是联合国公认的世界13个最贫水国家之一。

世界性的淡水危机，为海水淡化技术发展提供了广阔的市场，海水淡化技术的应用成为解决淡水资源危机的有效方法。

低温多效蒸馏(LT-MED)是海水淡化技术目前的主流技术之一，其原料海水的最高蒸发温度一般低于70℃，其特征是将一系列的水平管降膜蒸发器或垂直管降膜蒸发器串联起来并被分成若干效组，用一定量的蒸汽输入，通过多次的蒸发和冷凝，从而得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水的海水淡化技术。

淡化后的水含盐量小于 5 mg/L。

因其具有产品水水质好、预处理简单、腐蚀和结垢风险小、单机制水能力大以及技术经济性好等特点，得到了越来越多的应用，市场占有率逐步提高；但LT-MED技术的推广受成本限制极大,因此，降低制水成本是LT-MED技术研究的热点，也是进一步推广应用LT-MED技术的必要条件。

1工程概况某发电厂一期安装2-600 MW国产亚临界燃煤发电机组，二期安装2-660 MW国产超临界燃煤发电机组，循环水系统采用海水直流供水系统。

电厂利用4台机组抽汽，采用海水淡化工艺制取淡水，实施水电联产。

日产25000 m3淡水的海水淡化装置所需蒸汽由电厂一、二期工程汽轮机中压缸末级抽汽提供，原料海水由循环水供水管取水。

采用配置蒸汽热压缩器(TVC)的横管降膜低温多效蒸馏(LT-TVC-MED)海水淡化工艺,装置可以在40%～100%工况下运行。

主设备由串列式水平布置的10效蒸发器组成，在第7效的末端抽汽。

蒸发器采用多支座卧式直列布置在钢架上。

装置主要参数见表1。

2低温多效蒸馏技术成本分析低温多效蒸馏海水淡化的成本是一个比较复杂的问题，受多种因素的影响，如项目地理位置、气候条件、海水水质、海水随季节的温度分布及可利用的能源等诸多因素均影响着海水淡化的制水成本。

本文针对特定项目的具体方案进行成本分析。

海水淡化工程单位水量成本费用可分解为固定成本和可变成本。

可编辑修改精选全文完整版中国海水淡化的发展及应用目前，海水淡化解决了全球2 亿多人的饮水问题，海水淡化水已成为海湾国家的重要水源之一。

我国人均淡水资源占有量约2100 立方米，仅为世界平均水平的28%，目前全国城市中有约2/3 缺水，约1/4 严重缺水，水资源短缺已成为制约经济社会持续发展的重要因素之一[1]。

随着工业化进程的不断加快，水资源短缺形势将更加严峻。

发展海水淡化产业具有重要的战略意义和现实意义。

常用的局部地区缺水解决方案有远程调水、地下取水、建造水库等, 但是长期使用造成了水源枯竭、浪费土地、地面下沉和破坏生态等诸多弊端, 且均属于淡水存量调整, 不能从根本上解决淡水危机。

另外雨水的收集利用、废水回用和加强水资源的立法管理等也可以缓解部分地区的淡水短缺。

但是, 海水淡化作为一种开辟新水源的相对成熟的技术, 已成为世界上公认的解决缺水的最佳方案。

1、中国海水淡化发展概况我国海水淡化技术的研究始于1958年, 经过多年科技攻关发展, 技术取得重大突破, 获得一批重要成果, 形成一批专业队伍, 培养一批专门人才, 具备了海水淡化大发展的基本条件。

2004年建成投产的具有自主知识产权的3000吨/日低温多效海水淡化示范工程和2003年建成投产的5000吨/ 日反渗透海水淡化示范工程, 其吨水成本均低于5 元, 其中蒸馏法海水淡化装备的造价低干国外同类设备30%一50% [2]。

这些示范工程充分显示, 我国的海水淡化技术已与国际接轨, 蒸馏法和反渗透法两大主流海水淡化技术已达到国际先进水平, 成为世界上少数几个掌握海水淡化技术的国家之一。

到目前为止, 全国建成运行的海水淡化水总产量约为5 万立方米/ 日(苦咸水淡化水产量为2.8 万立方米/ 日)。

近几年, 国家对海水淡化事业高度重视。

几个万吨级、十万吨级的海水淡化工程正在建设中。

预计在未来的5一10 年时间里, 我国海水淡化的总规模将达到100万吨/ 天, 这种发展速度在国际上是前所未有的。

海水淡化迎来黄金发展期淡水资源危机日益加重。

据有关国际组织预测，生活在缺水国家的人口将从1990年的1.32亿增加到2025年的6.53亿（按照低人口增长预测）和9.04亿（按照高人口增长预测）之间。

到2050年，预测生活在缺水国家中的人口将增加到10.6亿和24.3亿之间，约占全球预测人口的13%～20%。

目前，海水淡化已遍及全世界一百二十多个国家和地区，主要市场集中在中东、美国等地区，亚洲国家如日本、新加坡、韩国、印尼与中国等也都在积极发展海水淡化产业。

全球有海水淡化厂1.4万多座，海水淡化日产量约3500万吨左右，其中80%用于饮用水，解决全球1亿多人的供水问题。

据统计，全球海水淡化系统与产量以每年10％以上的速度在增加。

海水淡化已经成为世界许多国家解决缺水问题普遍采用的一种战略选择，其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。

随着我国城镇化率的提升、城市用水告急和沿海工业对淡水需求的增多，近些年来海水淡化在中国发展异常迅猛。

目前我国已经具备了万吨级海水淡化的工程能力，虽然规模不大且主要以反渗透法为主，但结合我国的实际情况来看，低温多效+水电联产在我国有很大的应用空间。

随着我国政府对海水淡化工程支持力度的加大，预计未来5～10年我国海水淡化市场将步入黄金成长期。

我国淡水资源虽然总量丰富，但是人均短缺，且污染严重，淡水资源前景不容乐观。

我国具备丰富的海水资源，且相对于南水北调工程而言，海水淡化具备竞争优势。

海水淡化技术已经成熟，且受到国家政策的扶植。

我们认为随着我国海水淡化产业正在走出技术瓶颈和政策瓶颈的困扰，将会进入前所未有的战略机遇期。

1 海水淡化产业链海水淡化产业链上游包括反渗透膜材料及组件、蒸发器、高压泵、能量回收装置、热交换管等生产制造；中游是海水淡化工程的设计、制造和安装等工程承包服务；下游则是钢铁冶金、石化化工、电力、造纸等用水企业。

图1 海水淡化产业链2 国内外海水淡化发展现状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。

加快海水淡化事业发展推进海洋强国建设国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所（以下简称淡化所）于成立，是目前我国唯一专门从事海水淡化与综合利用公益技术、共性技术、产业化关键技术和发展战略研究的国家级公益类非营利性科研机构，是“国家海水及苦咸水利用产品质量监督检验中心”和“国家海水利用工程技术研究中心”的依托单位。

建所以来，淡化所先后承担完成了“八五”“九五”“十五”“十一五”国家科技攻关以及省部级重大科技项目100余项，现已形成海水淡化、海水直接利用、海水化学资源综合利用、海水利用监测与检测、膜技术和水处理（工程、产品）、海岛水资源保护与利用、海水利用发展战略等研究领域，全面为国家“海水利用的研究、应用与管理”提供技术支撑。

淡化所先后荣获国家科学技术进步二等奖、海洋创新成果一等奖等国家及省部级科技奖励20余项，拥有发明专利100余项，并建成青岛黄岛3000吨/日低温多效海水淡化示范工程，化工系统天津碱厂2500立方米/小时、电力系统深圳福华德28000立方米/小时、浙江宁海20万立方米/小时海水循环冷却示范工程，青岛46万平方米海水冲厕示范工程，万吨级海水提镁示范工程，百吨级硼酸镁晶须中试线，百吨级层状氢氧化镁铝中试线等一大批国家重大科技示范工程。

淡化所自主设计完成的2 × 4500吨/日和4×3000吨/日低温多效海水淡化设备已成功出口印度尼西亚，建成了西沙永兴岛、西沙琛航岛、三亚东瑁洲岛、青岛灵山岛等一批海岛海水（苦咸水）淡化工程以及中国海监船用海水淡化装置，形成岛（船）用海水淡化系列产品。

淡化所具备国家海洋行业工程甲级设计、海域使用论证、工程咨询以及海洋功能区划编制等资质，通过ISO9001质量管理体系认证和ISO/ IEC17025实验室管理体系认证，设有博士后科研工作站，拥有国内一流的海水利用科研检测能力和一支高素质、专业配置齐全的科技队伍。

海水淡化是解决水资源短缺的重要途径水资源是基础性自然资源和战略性经济资源，也是生态与环境的控制性要素，水资源的可持续利用是关系到经济社会发展的重大战略问题。

海水淡化现状与未来海水淡化技术主要有蒸发法，膜法（反渗透、电渗析）和冷冻法。

与蒸发相比，膜法淡化海水具有投资省、能耗低（7 kW×h/m3，而蒸发法为65 kW×h/m3）[1]，占地少、建设周期短、操作简便、易于自控、启动迅速等优点。

膜法主要指反渗透（RO）技术，它利用半透膜，在压力下允许水透过而使盐分和杂质被截留的技术。

因此，膜法，特别是以反渗透（RO）技术为主的膜技术，自30年前进入海水淡化技术市场以来，其工程应用一直呈上升趋势。

以亚洲地区的日本为例，目前全日本已安装的海水淡化装置总生产能力为1.09´106m3淡水/日,其中，反渗透装置生产能力便占了90%。

近年来，日本每年平均发展反渗透日的速度发展以新建一座生产能力为50,000-60,000 m3淡水/日的速度海水淡化技术[2]。

日本现有187座用于海岛饮用水的反渗透海水淡化装置，总生产能力为123 ,000 m3淡水/日。

到目前为止，于1996-1997年间建成的一座最大的反渗透海水淡化工厂处理能力为40 000 m3淡水/日。

预计到2005年底，一座正在建设中有着更大生产能力（50,000 m3淡水/日）的反渗透海水淡化工厂将投入运行。

海水淡化是当今世界竞相研究与应用的高新技术，除上述提及的亚洲日本外，北美的美国，欧洲的英国、西班牙、法国等国，以及中东的以色列等国的反渗透技术也已经相当发达，并且相继形成了海水淡化产业。

目前，英国的反渗透技术正以8-10%的年增长速度快速发展[3]。

在英国，因为膜技术在水处理行业的广泛应用，已出现许多专门从事膜清洗的专业性公司。

英国一家膜清洗公司从他们飞速发展的业务中预测，再经过50年的时间，今后人类所有的饮用水恐怕都要经过膜处理后才能饮用[3]。

这不仅仅是因为膜能够截留像盐分这样的化学物质，而且它也能截留病原菌与病毒。

相形之下，我国的海水淡化技术虽研究始于上世纪的50年代，经过近半个世纪的发展也有了长足进展和一些经验，但由于国人对反渗透等淡化技术应用的认识仅停留在过高的生产成本上，所以，目前以反渗透为主的海水淡化技术在国内还没有形成大规模应用的局面。