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膜法热法海水淡化技术经济分析大连海水淡化工程研究中心华维国一、海水淡化方法概述：海水淡化是指从海水中获取淡水的技术和过程，通过脱除海水中的大部分盐类，使处理后的海水达到生活和生产用水标准的水处理技术，目前淡化方法已达数十种，达到商业化规模的主要有反渗透法和蒸馏法，也就是常说的“膜法”和“热法”，蒸馏淡化技术又分成多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏三种。
1、蒸馏法淡化技术蒸馏法又称蒸发法，是最早采用的淡化技术。
早期主要用于少量蒸馏水的生产和制糖工业的料液浓缩，近代工业逐渐用于电厂和大型工业锅炉供水。
蒸馏法与膜法不同，经蒸发所得的水就是蒸馏水，水质较高，产品水的含盐量（总固溶物）可以降到5ppm以下。
蒸馏法所能处理的原料水比其它方法更加广泛，原水含盐量从几百毫克/升到几万毫克/升都可适应。
蒸馏法海水淡化的装置类型较多，主要的有：多级闪蒸海水淡化、多效蒸发海水淡化和压汽蒸馏海水淡化。
以下对各种方法进行简介：（1）多级闪蒸技术(MSF)● 基本原理多级闪蒸是将海水加热到一定温度后，引入到一个闪蒸室，其室内的压力低于海水所对应的饱和蒸汽压，部分海水迅速汽化，冷凝后即为所需淡水；另一部分海水温度降低，流入另一个压力较低的闪蒸室，又重复蒸发和降温的过程。
将多个闪蒸室串联起来，室内压力逐级降低，海水逐级降温，连续产出淡化水。
● 工艺流程经过澄清和加氯消毒处理的海水，首先送入排热段作为冷却水。
离开排热段的大部分冷却海水又排回海中，小部分作为进料海水（补给海水），经预处理后，从排热段末级闪蒸室流入第一级闪蒸室，如技术原理所说明的那样，逐级降压，海水逐级降温，连续产出淡化水。
见图1-1。
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。
海水淡化技术产业化的技术经济分析引言随着全球水资源日益紧缺，海水淡化技术成为解决淡水短缺问题的重要手段。
海水淡化技术的发展与应用对于维持社会生产生活的正常运行具有重要意义，同时也对技术经济产生了巨大影响。
本文将对海水淡化技术的产业化以及技术经济进行分析和探讨。
1. 海水淡化技术的产业化现状海水淡化技术是指利用各种方法将海水中的盐分和杂质去除，转变为适用于人类生产和生活的淡水。
目前海水淡化技术已经逐步实现产业化，并得到广泛应用。
其中常见的海水淡化技术主要包括膜法、热法和化学法等。
1.1 膜法海水淡化技术膜法海水淡化技术是目前应用最为广泛的海水淡化方法之一。
其通过使用特殊膜层，利用渗透性的差异将盐分和杂质从海水中分离出来。
膜法海水淡化技术具有能耗低、稳定性高、适用范围广等优点，已经在海水淡化领域取得了显著的成果。
1.2 热法海水淡化技术热法海水淡化技术是利用蒸发和冷凝原理，通过热能输入将海水蒸发，然后再使蒸汽冷凝成淡水。
这种方法虽然能够快速分离盐分，但能耗较高，运行成本相对较高，在实际应用中受到一定限制。
1.3 化学法海水淡化技术化学法海水淡化技术主要包括电渗析、异相电解和化学沉淀等方法。
这些方法往往与其他技术结合使用，能够有效地去除海水中的盐分和杂质。
化学法海水淡化技术在工业生产领域和紧急灾害救援方面具有重要应用前景。
2. 海水淡化技术产业化的意义海水淡化技术产业化对社会的可持续发展具有重要意义。
以下列举了海水淡化技术产业化的几个重要意义：2.1 解决淡水资源短缺问题全球淡水资源短缺已成为一个普遍问题，而大量的海水资源却未得到有效利用。
海水淡化技术的产业化将有助于满足日益增长的淡水需求，缓解淡水资源紧缺的问题。
2.2 促进海水资源的可持续利用海水淡化技术的产业化可以有效促进海水资源的可持续利用。
通过将海水转化为淡水，可以大大减少对淡水资源的依赖，并实现海水资源的循环利用，减少对环境的负面影响。
2.3 推动相关技术的研发与创新海水淡化技术的产业化将促进相关技术的研发与创新。
太阳能海水淡化实验系统的热经济分析摘要:本文对太阳能海水淡化实验系统还进行了热经济学分析。
在确定了淡水单价的基础上,以年度化热经济成本最小为目标函数,分析了年度化热经济成本与闪蒸压力、蒸发压力和最高海水温度的关系。
关键词:热经济学分析太阳能海水淡化热经济学是把火用分析法与经济因素以及优化原理有机结合起来的一门交叉学科。
近年来随着人们节能意识的增强,热经济学得到了飞速发展[1-3]。
1 系统的热经济学模型利用热经济学原理,根据太阳能海水淡化系统的各设备物流关系,得出图1所示的热经济学分析图。
图中Cs、Czh、Cln分别为闪蒸室、蒸发器、冷凝器的非能量年度化费用,包括初投资、运行费、维修费、折旧费等;Exhot代表从太阳能集热系统输出进入闪蒸室的具有最高海水温度的海水火用流,火用单价为chot;Exv1代表闪蒸室输出的水蒸汽火用流,火用单价分别cv1;Exv2代表蒸发器输出的水蒸汽火用流,火用单价分别cv2;Exd1代表蒸发器凝结排出的淡水的火用流,火用单价为cd1;Exd2代表冷凝器凝结排出的淡水的火用流,火用单价为cd2;Exbs代表闪蒸室输出的闪蒸后的海水火用流,火用单价为cbs;Exout代表蒸发器输出的蒸发后的海水火用流,火用单价为cout;Exc代表输入冷凝器的冷却水的火用流,单价为火用cc;Exco代表冷凝器排出的冷却水的火用流,火用单价为cco。
忽略真空泵、循环泵、排水泵、海水泵等的火用流。
由现金流量平衡原理,得闪蒸室、蒸发器、冷凝器的成本方程分别为:将太阳能海水淡化系统年度化热经济成本CT最小作为目标函数,即[4～5]:本次实验中,冷凝器排出冷却水和蒸发器排出浓海水没有再次利用,所以该火用流的火用单价cco和cout可认为是0。
则得系统目标函数为:2 淡水火用单价的计算在热经济学分析中认为系统中,能量消耗和非能量消耗越接近始端越小[6]。
同时,将太阳能集热器和热水罐合并为一个太阳能集热系统,热水管的火用损失忽略不计。
膜法海水淡化系统膜法海水淡化系统在华能营口电厂的应用1前言1.1海水淡化的现状海水淡化是通过设备或装置去除海水中的盐获得淡水的工艺过程，海水淡化的方法分为热法和膜法。
经过数十年的发展，海水淡化工艺技术得到了长足发展，建设规模和市场格局也在逐渐发生改变。
已经能够比较经济地通过对海水、苦咸水和再生水的脱盐大规模生产饮用淡水。
近十几年来，我国已建成或待建的海水淡化项目已达20多项，其形式多样。
我国开展海水淡化的研究、建设和运行已经多年，积累了一些经验。
1. 2海水淡化的意义随着地区经济的迅猛发展，淡水需求量持续增长，而淡水资源总量是有限度的，一味地索取势必会造成当地淡水资源更加短缺，为此，开发第二水源的意义就变得十分重大。
大自然给予了丰富的海水资源，利用海水淡化来解决淡水资源匮乏的问题，前景十分广阔。
如果利用海水淡化来解决电厂用水问题，开辟第二水源，不仅符合我国关于沿海地区积极利用海水淡化的产业政策，而且可为当地储备淡水资源，保证当地居民和工业用户的淡水需求，支持当地经济的可持续发展，具有良好的社会效益。
2海水淡化的方法原理及技术性能海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有海水反渗透法（SWRO）和热力淡化法。
热力法主要有多级闪蒸（MSF）、低温多效（LT-MED）和压汽蒸馏（TVC和MVC）等技术。
2.1海水反渗透（SWRO）淡化技术由于RO膜材料的不断改进和膜价格的下降，海水反渗透SWRO 系统越来越引起人们的关注，现也已成为蒸馏法海水淡化系统的主要竞争对手。
目前在世界上已有许多使用一级海水反渗透系统从海水制取饮用水的海水淡化厂，以及采用海水反渗透SWRO装置加离子交换方式制取锅炉用水的实例。
我国大亚湾核电厂6000 m3/d、山东威海电厂2500m3/d 、大连华能电厂2000 m3/d等海水反渗透淡化系统也已运行多年。
2005年大唐王滩发电厂25,920m3/d海水反渗透SWRO投运，2006年浙江玉环发电厂34,560 m3/d海水反渗透SWRO投运，2007年华能营口电厂二期9600 m3/d海水反渗透SWRO 投运。
热法太阳能海水淡化技术及系统研究热法太阳能海水淡化技术及系统研究摘要：随着全球水资源压力的增大，海水淡化技术作为解决淡水短缺问题的有效手段受到广泛关注。
热法太阳能海水淡化技术相对于其他海水淡化技术，具有能量利用率高、操作稳定性好等优点，成为当前研究的热点。
本文综述了热法太阳能海水淡化技术的研究进展，包括工作原理、系统设计、关键技术等方面的内容，并对其未来发展方向进行了展望。
1. 引言水是维持生命和社会发展的重要资源，然而淡水资源短缺却是全球面临的一大难题。
根据联合国的统计，全球约有20%的人口面临水资源短缺的问题。
在这个背景下，海水淡化技术成为满足水资源需求的重要手段之一。
2. 热法太阳能海水淡化技术原理热法太阳能海水淡化技术利用太阳能产生热量，将海水加热蒸发，然后通过冷凝器将蒸汽冷凝为淡水。
其基本原理是利用太阳能作为热源，通过传热和相变过程分离海水中的盐分和其他杂质。
具体来说，热法太阳能海水淡化技术包括蒸发、冷凝和盐水排放等几个步骤。
3. 热法太阳能海水淡化系统设计热法太阳能海水淡化系统包括太阳能收集系统、蒸发系统、冷凝系统、盐水排放系统等部分。
太阳能收集系统主要由太阳能集热器、传热介质、太阳能转化设备等组成。
蒸发系统中主要包括加热器、蒸发器和盐水排放器等部分。
冷凝系统主要由冷凝器和蒸汽冷凝收集器等组成。
盐水排放系统主要用于处理剩余盐水。
4. 关键技术研究热法太阳能海水淡化技术存在一些关键技术问题，如热能损失、蒸发器热阻问题、结构材料选择等。
其中，热能损失是影响系统效率的重要因素，通过优化系统设计和采用高效导热材料可以有效解决。
蒸发器热阻问题可以通过增加传热面积和改进换热方式来改善。
此外，研究开发高温抗腐蚀、高导热性能的新型材料对于提高系统性能也具有重要意义。
5. 热法太阳能海水淡化技术发展前景热法太阳能海水淡化技术具有能量利用率高、操作稳定性好等优点，因此在解决淡水短缺问题中具有广阔的应用前景。
一、海水淡化简介1、海水淡化的定义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。
从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。
2、海水淡化的主要用途海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。
海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。
3、海水淡化综合简介海水淡化是人类追求了几百年的梦想。
早在400多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。
从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展,在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。
现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。
一座现代化的大型海水淡化厂，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。
淡化水的成本在不断地降低，有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。
某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模，目前淡化水已经完全可用于农田灌溉。
4、海水淡化历史地球表面2/3的面积被水覆盖，但水储量的97％为海水和苦咸水，这些水是很丰富的。
但是，要利用海水必须经过淡化。
目前，全世界有一百二十多个国家和地区采用海水或苦咸水淡化技术取得淡水。
第一个海水淡化工厂于1954 年建于美国，现在仍在德克萨斯州的弗里波特（Freeport）运转着。
佛罗里达州的基韦斯特（Key West）市的海水淡化工厂是世界上最大的一个，它供应着城市用水。
表面看海水淡化很简单，只要将咸水中的盐与淡水分开即可。
最简单的方法，一个是蒸馏法，将水蒸发而盐留下，再将水蒸气冷凝为液态淡水。
这个过程与海水逐渐变咸的过程是类似的，只不过人类要攫取的是淡水。
另一个海水淡化的方法是冷冻法，冷冻海水，使之结冰，在液态淡水变成固态的冰的同时，盐被分离了出去。
海水淡化原理及方法综述摘要介绍了海水淡化的原理和多级闪蒸、反渗透种常用的海水淡化方法，并且简要回顾了我国海水淡化的研究和技术应用情况。
关键词海水淡化多级闪蒸反渗透水对于人类的生存与发展具有重要意义，而能被人类利用的淡水资源仅占全球水总储量的0．77%。
随着淡水资源短缺的形势日趋严峻，人们寄希望于新的淡水资源的开发。
海水淡化作为开发新的淡水资源的重要手段日益受到重视。
1 海水淡化的原理海洋水占全球水总储量的96．5%，而人类有近七成居住在距大海不到10公里的地方，因此海水淡化成为新水源开发的必然趋势。
海水淡化就是将海水脱除盐分变为淡水的过程。
1．1 海水的水质特点［1］海水水质的主要特点是：1)含盐量高，一般在35 g/左右；)腐蚀性大；3)海水中动、植物多；4)海水中各种离子组成比例比较稳定（见表1）；（5）pH变化小，海水表层pH在8．1~8．3范围内，而在深层pH则为7．8左右。
1．海水淡化方法分类及其原理根据分离过程，海水淡化主要包括蒸馏法、膜法、冷冻法和溶剂萃取法等。
蒸馏法海水淡化是将海水加热蒸发，再使蒸气冷凝得到淡水的过程，又可分为多级闪蒸、多效蒸发和压气蒸馏。
膜法海水淡化是以外界能量或化学势差为推动力，利用天然或人工合成的高分子薄膜将海水溶液中盐分和水分离的方法，由推动力的来源可分为电渗析法、反渗透法等。
冷冻法海水淡化是将海水冷却结晶，再使不含盐的碎冰晶体分离出并融化得到淡水的过程［3］。
溶剂萃取法海水淡化是指利用一种只溶解水而不溶解盐的溶剂从海水中把水溶解出来,然后把水和溶剂分开从而得到淡水的过程［3］。
海水淡化的历史可以追溯到公元3世纪，当时的水手用海绵吸收海水蒸发出的水蒸气，然后将凝结的淡水挤出以供旅途之需。
海水淡化真正实现装机应用是在18世纪后期。
最早的海水淡化处理厂于1881年在地中海马耳他岛上建成，岛上的饮用水大部分来源于海水淡化处理［4］。
现代海水淡化方法的早期研究开发中，蒸馏法特别是多级闪蒸法应用最为广泛。
海水淡化行业分析报告海水淡化是指采用各种技术手段将海水，如蒸发、多级膜法、电渗析、反渗透等工艺进行处理，净化后将淡化水应用于人类生活和生产活动中的过程。
随着近年来人口增加、经济发展和气候变化等因素的影响，淡水资源的短缺问题越来越凸显，海水淡化行业作为一种解决淡水资源短缺的手段，发展前景广阔。
一、分类特点海水淡化行业可以分为装备研发、海水淡化设备制造和海水淡化项目投资等领域。
该行业的特点是重技术、重资本，涉及领域广泛，包括化学、机械、制造、环保、电力、建筑等多个产业。
随着技术的进步和成本的下降，海水淡化技术逐渐成熟和普及，行业未来发展潜力巨大。
二、产业链海水淡化行业主要包括以下环节：海水采集、海水处理、淡水储存、配套设施建设、水资源复用等。
其中海水处理是产业链的核心环节，包括反渗透、电渗析、多级膜法、蒸发等多种技术方法。
三、发展历程海水淡化技术于20世纪初期就已经开始发展，并在第二次世界大战后通过多种途径推广到全球各地。
20世纪70年代后期，随着沙特阿拉伯的海水淡化项目的成功推进，该技术开始进入商业化阶段。
自此以后，随着全球水资源短缺问题的加剧，海水淡化技术逐渐受到越来越多国家和地区的推崇和应用。
四、行业政策文件及其主要内容为加快海水淡化技术的推广和应用，各国政府和国际组织频繁发布相关政策文件，加强政策支持。
中国政府也相继出台了相关政策文件，如《水污染防治行动计划》、《节水优先行动计划》等，主要内容包括加强海水淡化技术研发与推广，提高海水淡化技术的管理运行水平，完善海水淡化政策法规等。
五、经济环境随着各国政府对于海水淡化技术的大力支持，海水淡化行业具有广阔的市场前景。
据统计，截至2021年，全球海水淡化装备市场规模达到了203.7亿美元，预计到2026年将达到340.7亿美元。
尤其是在水资源短缺、自然灾害频发、海岛国家等特定地区，海水淡化行业的市场前景更是一片广阔。
六、社会环境随着全球人口的不断增长，各国实现水资源可再生利用，尤其是通过海水淡化技术可为人们提供可靠的淡水资源和保障人民生产生活需要的必要手段。
新生水水源發展(一)主持人：駱尚廉教授專題報告海水淡化技術發展、經濟性及開發利用問題和對策引言人：張振章總工與談人：朱文生董事長2010/10/15前言z海水淡化技術發展已超過40年，早期以多級閃蒸法(MSF) 為主，之後採用逆滲透法(RO) 逐漸增加，後者已成為目前主要工法。
轉變之關鍵主要為壓力能量回收技術自早期「踩水車同軸傳送」之觀念進化為極高效率「精密陶瓷直接接觸回收」所致，因此操作營運造水成本大幅降低，也促成近幾年來海水淡化廠設置量成指數成長的熱絡現象。
台灣因為土地與能源成本較高，因此除了少數電廠有餘熱可以自足而採用加熱工法(thermal process) 之外，大部份已設置之海水淡化廠皆採用逆滲透工法。
一、海水淡化逆滲透處理工法z圖一為目前傳統前處理逆滲透工法之典型處理流程圖，前處理採用傳統FeCl3混凝沉澱方式，另外還有一種前處理方法是採用超過濾(UF) 過濾方式，兩者各有優缺點，不過採用後者有愈來愈多的趨勢，尤其是超過萬噸級以上大規模BOT海水淡化廠。
傳統前處理逆滲透處理流程圖前處理產品水海水海水澄清池原水供水槽高壓泵回收傳動裝置能量回收渦輪濃縮水FeCl 3混凝劑NaOCl 殺菌劑NaOCl 殺菌劑NaHSO 3除氯還原劑NaOCl 消毒劑Cartridge filter 保護濾心SWRO 逆滲透膜組件≦7 MPa *)+BWRO TDS<250 ppm*) 僅限於捲式逆滲透膜元件圖一二、國際城市水價比較z表一為2006年幾個國際城市水價比較表，右側是以US$ 1.0 = NT$ 34估算之數值。
由表中數字可以瞭解，絕大多數的國家城市2006年水價都比我國高，只有大陸天津水價與我國相當。
z表二為2008年幾個國際城市水價比較表，右側也是以US$ 1.0 = NT$ 34估算之數值。
由表中數字可以瞭解，經過兩年，水價漲了許多，巴黎漲了一倍，雪梨從不到1美元/m3漲了將近4倍，因為那兩年澳洲大旱所致。
海水淡化技术经济可行性优化方法近年来，随着全球水资源的日益紧缺，海水淡化技术逐渐成为解决淡水资源不足的关键手段之一。
然而，海水淡化技术在实际应用中仍然面临着成本高昂的挑战。
因此，针对海水淡化技术的经济可行性进行优化，成为实现可持续发展的关键。
本文将探讨一些海水淡化技术经济可行性优化的方法。
首先，改进海水淡化设备技术是提高经济可行性的关键。
传统的海水淡化技术主要包括多级闪蒸、多级逆渗透等，这些技术在高成本、低效率方面存在一些问题。
因此，研发更高效、更节能的海水淡化设备是优化经济可行性的重点。
目前，一些新型的膜材料、渗透蒸发和压力转化等技术被广泛研究和应用，这些新技术能够有效提高海水淡化设备的蒸发效率和能源利用效率，从而降低了成本，提高了经济可行性。
其次，优化海水淡化技术的能源利用是提高经济可行性的关键。
传统的多级逆渗透海水淡化技术需要大量的能源供应，这在很大程度上导致了高成本，并且对环境造成了一定的影响。
因此，寻找更可持续的能源供应方式，成为优化经济可行性的重要途径。
目前，一些研究机构和企业正在研发利用太阳能、风能、潮汐能等可再生能源进行海水淡化的技术。
这些技术能够大幅度降低能源成本，提高经济可行性，并且对环境友好，有望成为未来海水淡化技术发展的重要方向。
此外，改进海水淡化技术的运营管理也是优化经济可行性的重要途径。
海水淡化厂的运营和管理对维持设备的正常工作和提高经济可行性至关重要。
通过优化运营管理，可以减少能源和水资源的浪费，提高设备的利用率和工作效率，降低运营成本。
目前，一些先进的自动化控制系统和监测技术被广泛应用于海水淡化厂，这些技术能够实时监测设备的运行状态和性能，及时发现问题并采取相应措施。
同时，合理制定运营计划和管理机制，能够优化设备的使用频率和能源消耗，提高经济可行性。
另外，政府和企业的政策支持和投资也是优化海水淡化技术经济可行性的关键。
政府在政策法规、税收优惠等方面给予海水淡化技术以支持，能够降低技术引入和运营的成本。
一、几种工业应用的海水淡化方法：Ⅰ：反渗透法（膜法）Ⅱ：多级闪蒸法（热法）Ⅲ：多效蒸发法（热法）Ⅳ：电渗析法（膜法）反渗透法（膜法）：90年代，超低压、高脱盐率、的全芳香族聚酰胺膜开发进入市场。
1、反渗透法（膜法）：分离水RO基本原理：渗透——当溶液与纯溶剂被半透膜分开，半透膜两侧压力相等时，纯溶剂通过半透膜进入溶液侧使溶液浓度变低的现象。
从两个方向通过半透膜的溶剂分子数目相等时，渗透达到平衡。
渗透压——恰好能阻止纯溶剂侧的溶剂分子通过半透膜进入溶液侧的外压。
渗透压取决于溶液系统及浓度，且与温度有关。
反渗透——如果加在溶液侧的压力超过渗透压，则溶液中的溶剂分子进入纯溶剂内的过程。
不同浓度的海水及浓缩海水有不同的渗透压：盐度：30.72 氯度：17 π（大气压）：22.29盐度表示每千克水中所含的溶解的盐类物质的量。
可以理解为水中盐的浓度。
盐度的单位：溶解度，100克水，20度时，所能溶解的盐的克数。
RO膜分离的必要条件：具有高选择性和高渗透性的半透膜；操作压力必须高于溶液的渗透压。
2、多级闪蒸：（热法）闪蒸及多级闪蒸闪蒸是在蒸发之前用外来热源如一定温度的蒸汽对海水进行加热，但并不沸腾，然后通往闪蒸罐，罐内的压力维持在一定真空度下，这样进来的热溶液处于一种过热的状态，海水便急速汽化（此即“闪急”名称的由来）。
蒸汽急速离开海水，而盐则留在液体中，这就叫闪急蒸发，简称闪蒸。
多级闪蒸是充分利用温度差，将热溶液的降温分为若干级，在若干个串联的闪蒸釜内逐级进行闪蒸，当然各级闪蒸釜的压力也是逐级降低的。
多级闪蒸工作原理：将原料海水加热到一定的温度后引入闪蒸室，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。
多级闪蒸就是以此原理为基础，使热盐水依次流经若干压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发降温，同时盐水也逐级增浓，直到其温度接近（但高于）天然海水温度。
热泵循环海水淡化系统的计算分析摘要：对现有的热法海水淡化方法进行评述，并对《热泵循环海水淡化系统》提出的海水淡化系统进行详细计算，通过对此系统的设计计算，得出结论：热泵循环海水淡化系统能耗不低，相比直接压汽蒸馏和反渗透，均无节能优势。
系统能耗偏高的主要原因在于，两种工质通过间壁换热，由于换热温差损失了大量的可用能。
文中选择的热泵采用离心热泵，R123冷媒，使本文更接近实际情况。
关键词：海水淡化；热泵；计算经过半个世纪的发展，目前的海水淡化的技术已经比较成熟，大规模海水淡化也已经商业化，2000年全世界淡化水生产能力达到日产2700万吨，并以7％～8％的年增长率攀升[1]。
海水淡化的两个主要方法分为热法和膜法，热法对海水水质要求低，出水的水质好，系统工作时维护少，但是需要电厂蒸汽、工业余热等廉价热源；膜法只使用电能，建设周期短，随着技术创新，吨水耗电不断降低。
在国内，海水淡化刚刚兴起，海水淡化公司雨后春笋般的成长起来，有以自主研究起家的天津海水淡化研究所，以消化吸收国外技术起家的滨海环保装备，以处理污水和苦咸水起家的无数反渗透装置厂家。
1 现有热法海水淡化系统特点目前主要的热法海水淡化方法有多级闪蒸(MSF)、多效蒸馏(MED)和压汽蒸馏(VC)。
1.1 多级闪蒸经过加热的海水，依次在压力逐级降低的多个闪蒸室中循环和蒸发，蒸发得到的蒸汽通过间壁式换热器加热循环的海水，收集蒸汽的冷凝水做为需要的产品淡水。
多级闪蒸在海湾国家采用较多，通常与火力发电站联合建设与运行，以汽轮机低压抽汽作为热源，其优势是海水结垢倾向小、运行可靠、易于大型化。
但由于海水加热过程换热效率低，因此换热面积大初投资很高；闪蒸属于相变过程，其需要的巨大热量由海水传递，需要大量循环海水，动力系统能耗大。
1.2 多效蒸馏在蒸发器中，通过外部热源使海水通过降膜蒸发，海水依次经过多个串联的蒸发器，前一效蒸发的二次蒸汽作为下一效的加热蒸汽，并冷凝成为所需的产品淡水。
海水淡化产业外部成本经济性分析及实证研究
高波;郭菊娥;孟庆才
【期刊名称】《中国海洋大学学报（社会科学版）》
【年(卷),期】2012(000)004
【摘要】随着我国经济的快速发展,部分城市供水短缺问题日益严重,海水淡化是缓解沿海地区水源紧张的有效途径.文中探析了海水淡化的外部性问题并建立了外部成本测算模型.外部成本主要指海水淡化过程中的能量消耗成本、浓盐水及淡化水利用后污水的排放对环境的影响及使用海水水体的价值转换.基于资源外部成本、环境外部成本和机会成本理论分别给出了海水淡化外部成本的测算模型,并结合青岛百发海水淡化项目对其外部成本进行了实际测定(1.42元/m3),为海水淡化项目的全成本测算奠定了理论基础,对沿海城市发展海水淡化提供成本决策参考.
【总页数】5页(P33-37)
【作者】高波;郭菊娥;孟庆才
【作者单位】西安交通大学管理学院,陕西西安710049;西安交通大学管理学院,陕西西安710049;山东科技大学经济管理学院,山东青岛266510
【正文语种】中文
【中图分类】D509
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5.江苏省房地产业与旅游产业关联分析及耦合协调实证研究 [J], 席蔚榕;汪俊辉;王秀丽;兰小机;赵鑫
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膜法热法海水淡化技术经济分析大连海水淡化工程研究中心华维国一、海水淡化方法概述：海水淡化是指从海水中获取淡水的技术和过程，通过脱除海水中的大部分盐类，使处理后的海水达到生活和生产用水标准的水处理技术，目前淡化方法已达数十种，达到商业化规模的主要有反渗透法和蒸馏法，也就是常说的“膜法”和“热法”，蒸馏淡化技术又分成多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏三种。
1、蒸馏法淡化技术蒸馏法又称蒸发法，是最早采用的淡化技术。
早期主要用于少量蒸馏水的生产和制糖工业的料液浓缩，近代工业逐渐用于电厂和大型工业锅炉供水。
蒸馏法与膜法不同，经蒸发所得的水就是蒸馏水，水质较高，产品水的含盐量（总固溶物）可以降到5ppm以下。
蒸馏法所能处理的原料水比其它方法更加广泛，原水含盐量从几百毫克/升到几万毫克/升都可适应。
蒸馏法海水淡化的装置类型较多，主要的有：多级闪蒸海水淡化、多效蒸发海水淡化和压汽蒸馏海水淡化。
以下对各种方法进行简介：（1）多级闪蒸技术(MSF)●基本原理多级闪蒸是将海水加热到一定温度后，引入到一个闪蒸室，其室内的压力低于海水所对应的饱和蒸汽压，部分海水迅速汽化，冷凝后即为所需淡水；另一部分海水温度降低，流入另一个压力较低的闪蒸室，又重复蒸发和降温的过程。
将多个闪蒸室串联起来，室内压力逐级降低，海水逐级降温，连续产出淡化水。
●工艺流程经过澄清和加氯消毒处理的海水，首先送入排热段作为冷却水。
离开排热段的大部分冷却海水又排回海中，小部分作为进料海水（补给海水），经预处理后，从排热段末级闪蒸室流入第一级闪蒸室，如技术原理所说明的那样，逐级降压，海水逐级降温，连续产出淡化水。
见图1-1。
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)●基本原理：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。
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)●基本原理：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)●基本原理：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。
●工艺流程：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 反渗透工艺流程图热法系统造水工艺主要靠大型的主蒸汽器蒸发换热实现的，只要换热传热过程稳定进行，外界因素不是影响热法系统造水量的主要因素。
膜法系统造水工艺主要靠过滤实现，过滤系统的元件质量和工作效率直接关系系统的运行效率，海水温度、反渗透膜的质量、预处理单元工作效率等因素都直接影响膜法系统的年造水量，外界因素是影响膜法系统造水量的主要因素。
我们在以往的膜法系统淡化水固定成本分析报告中，是把膜法系统处于理想状态，回避外界因素对造水量的影响，是按照系统的设计值常年不变的情况计算出来的。
但是我们通过对已投运的几个典型电厂膜法系统的多年运行数据进行统计分析，得出了外界因素对膜法系统年均造水量影响巨大。
下表为某电厂膜法系统年造水曲线：从上述曲线表可以看出，膜法系统由于受膜和海水温度等因素的影响，年实际出水量发生较大变化，远离设计曲线。
下表为某电厂热法系统年造水曲线：（1）产水指标修正：《造水成本分析表》中为了统一比较，我们只给出了热法膜法系统产出水指标数值，没有考虑在后续的化学水单元继续处理所需要的费用。
如果海水淡化系统所产淡水直接为市政管网供水的话，热法膜法的出水都已达到饮用标准，无需再处理，如果海水淡化系统所产水用于电厂锅炉补水，则膜法和热法的产水指标对电厂化学水处理单元的继续处理费用有较大影响。
东北某电厂的化学水单元取水有两种方式：市政管网取水和海水淡化装置取水。
由于市政管网水经过化学水处理单元的预处理后的水质与淡化水水质差距较大，所以化学水处理单元在处理这两种不同水质的水时实际消耗的费用就存在很大差别。
化学水单元在处理市政水并达到电厂锅炉补水用水标准的费用在7～9元，而处理膜法淡化装置所产水（TDS=120-400ppm）费用在4～6元之间，如果加上淡化水的淡化费用8.895元的话，膜法淡化水作为电厂锅炉补给水的实际费用为12元左右。
热法系统淡化水就是蒸馏水，水指标为TDS≤5ppm。
目前我国火电厂35万机组的锅炉补水指标为TDS≤0.1ppm，膜法出水指标为150～200ppm之间，与电厂锅炉补水指标相差近2000倍，而热法系统的淡化水指标与锅炉补水只差50倍，使热法淡化水继续深度处理成为锅炉补水的用费大为降低，热法淡化水可以直接进入电厂锅炉补水的精密处理单元，计算处理费用不到1元，膜法为4～6元，淡化水作为电厂锅炉补水，热法与膜法相比具有明显的价格优势。
（2）膜更换时间修正：《造水成本分析表》中对膜的更换是理想设计数据（美国陶氏标准），该标准对膜法系统的预处理系统建设及运行有着严格要求，但是在我们的实际工作中很难达标。
我们通过调查发现，就目前中国海域的水质条件，管理一流的电厂也没能实现五年才换一次膜的设计要求，管理比较好的电厂也是四年才换一次膜，如果坚持按照设计规范五年更换一次膜的话，淡化装置造水也是建立在能耗大幅上升基础上。
电厂在需要大笔资金进口反渗透膜和与推迟换膜从而增加造水能耗这两者之间左右权衡。
不管膜换与不换，随着膜的污染加重，膜法的造水能耗也在不断提高，但我们在《造水成本分析表》中假设膜法的造水电耗是个常数，根据实际需要进行修正。
《造水成本分析表》中第9项膜更换年限修正后为：0.97×5/4=1.2125元。
该表中膜法造水能耗的增加值没有考虑，我们通过对实际造水电耗数据进行统计发现，造水能耗的增加值与反渗透膜透过率的下降值基本吻合。
（3）实际产水量的修正：膜法工艺由于工作方式的限制，其反渗透膜的工作效率每年平均下降10%左右，从投运开始就不能按照设计出水量造水，如果我们按照五年更换一次膜的话，到更换反渗透膜时装置的实际造水量只能达到设计值的50%。
反渗透膜的透过率与海水温度有直接关系，一般要求海水温度在15～30℃范围之间，若低于15℃，反渗透膜组的产水降低，运行压力明显增高，耗电量增大。
实际上海水温度每下降1°膜的透过率下降3%。
若超过30℃，产水电导度将升高，膜组脱盐率下降，膜的污染程度加快。
因此，海水温度最好控制在20～25℃。
综上所述，膜法装置的实际造水量最多只能达到设计值的80%，设计1万吨/小时系统，我们只能按照8000吨的实际数据统计和成本核算：上表中第15项折旧费修正后为：1.26×1.25=1.575元；按照装置投运率对折旧费再修正为：1.575×1.25=1.969元。
下表为东北某电厂万吨级膜法海水淡化实际运行数据：热法化学药品费用合计：0.162元。
膜法装置的化学药品加入量为：聚合氯化铁5ppm，次氯酸钠4ppm，亚硫酸氢钠5ppm，阻垢缓蚀剂（FLOCON/SHMP）2ppm。
水的回收率为45%，海水反渗透的吨水化学药品费用分别为：聚合氯化铁，0.023元；次氯酸钠，0.009元；亚硫酸氢钠，0.022元；阻垢剂，0.253元；清洗剂，0.034元；离子交换再生药剂费，0.05元。
膜法化学中的活性炭消耗占据药品费用绝大部分，我们在膜法方案中很少涉及。
五、热法膜法系统维护●热法系统的检修特点：热法系统实际就是电厂蒸汽系统末端的凝汽器，电厂里典型的换热设备，由于是低温低压所以运行安全可靠，维持真空状态对设备内部的防腐有保护作用，一般没有特殊情况的话作为主要设备的蒸发器处于密封态不易打开，所以低温多效系统没有大修计划，只根据造水量、水质参数及运行参数等的变化情况确定主设备是否检修。
热法系统的大修主要是换管补漏、防腐处理，由于蒸汽侧压力高于海水侧，蒸馏水往海水侧泄露，换热管的泄露只能影响造水量，蒸馏水的品质不会受到影响，所以通过监控造水比的变化就可以准确判断设备是否需要大修了，在正常运行参数的情况下如果造水比变化较大时，说明有泄露结垢等问题，设备需要大修了。
一般情况下，热法的主蒸发器与电厂凝汽器的大修同时进行。
