01.熱法及膜法海水淡化技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

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1、膜法熱法海水淡化技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析大連海水淡化工程研究中心華維國(guó)一、海水淡化方法概述：海水淡化是指從海水中獲取淡水的技術(shù)和過(guò)程，通過(guò)脫除海水中的大部分鹽類，使處理后的海水達(dá)到生活和生產(chǎn)用水標(biāo)準(zhǔn)的水處理技術(shù)，目前淡化方法已達(dá)數(shù)十種，達(dá)到商業(yè)化規(guī)模的主要有反滲透法和蒸餾法，也就是常說(shuō)的“膜法”和“熱法”，蒸餾淡化技術(shù)又分成多級(jí)閃蒸、多效蒸餾和壓汽蒸餾三種。1、蒸餾法淡化技術(shù)蒸餾法又稱蒸發(fā)法，是最早采用的淡化技術(shù)。早期主要用于少量蒸餾水的生產(chǎn)和制糖工業(yè)的料液濃縮，近代工業(yè)逐漸用于電廠和大型工業(yè)鍋爐供水。蒸餾法與膜法不同，經(jīng)蒸發(fā)所得的水就是蒸餾水，水質(zhì)較

2、高，產(chǎn)品水的含鹽量（總固溶物）可以降到5ppm以下。蒸餾法所能處理的原料水比其它方法更加廣泛，原水含鹽量從幾百毫克/升到幾萬(wàn)毫克/升都可適應(yīng)。蒸餾法海水淡化的裝置類型較多，主要的有：多級(jí)閃蒸海水淡化、多效蒸發(fā)海水淡化和壓汽蒸餾海水淡化。以下對(duì)各種方法進(jìn)行簡(jiǎn)介：（1）多級(jí)閃蒸技術(shù)(MSF)l基本原理多級(jí)閃蒸是將海水加熱到一定溫度后，引入到一個(gè)閃蒸室，其室內(nèi)的壓力低于海水所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓，部分海水迅速汽化，冷凝后即為所需淡水；另一部分海水溫度降低，流入另一個(gè)壓力較低的閃蒸室，又重復(fù)蒸發(fā)和降溫的過(guò)程。將多個(gè)閃蒸室串聯(lián)起來(lái)，室內(nèi)壓力逐級(jí)降低，海水

3、逐級(jí)降溫，連續(xù)產(chǎn)出淡化水。l工藝流程經(jīng)過(guò)澄清和加氯消毒處理的海水，首先送入排熱段作為冷卻水。離開(kāi)排熱段的大部分冷卻海水又排回海中，小部分作為進(jìn)料海水（補(bǔ)給海水），經(jīng)預(yù)處理后，從排熱段末級(jí)閃蒸室流入第一級(jí)閃蒸室，如技術(shù)原理所說(shuō)明的那樣，逐級(jí)降壓，海水逐級(jí)降溫，連續(xù)產(chǎn)出淡化水。見(jiàn)圖1-1。多級(jí)閃蒸的造水比是指生產(chǎn)的淡水（蒸餾水）的重量與所消耗的加熱蒸汽之比，是淡化廠經(jīng)濟(jì)效益的直接體現(xiàn)，通常小型裝置的造水比較小，大型裝置的造水比較高，如日產(chǎn)淡水幾百噸或四、五千噸的裝置，造水比一般為5-820左右；日產(chǎn)淡水萬(wàn)噸級(jí)的裝置，造水比多在10以上，日產(chǎn)淡水

4、四～五萬(wàn)噸的裝置造水比可達(dá)到13-14。圖1-1多級(jí)閃蒸流程圖（2）多效蒸餾技術(shù)(MED)l基本原理：將一系列的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)，蒸汽進(jìn)入第一效蒸發(fā)器，與進(jìn)料海水熱交換后，冷凝成淡化水；海水蒸發(fā)，蒸汽進(jìn)入第二效蒸發(fā)器，并使幾乎同量的海水以比第一效更低的溫度蒸發(fā)，自身又被冷凝。這一過(guò)程一直重復(fù)到最后一效。連續(xù)產(chǎn)出淡化水。多效蒸餾分為低溫和高溫多效蒸餾。高溫多效蒸餾可安排更多的傳熱效數(shù)，以達(dá)到較高的造水比，其熱效率較高。但是，前幾效鹽水的蒸發(fā)溫度較高，傳熱管易結(jié)垢且腐蝕速度快，因而對(duì)設(shè)備的材料要求高，需頻繁清洗設(shè)備，對(duì)海水預(yù)處理要求

5、也高。針對(duì)高溫多效蒸餾的缺點(diǎn)，發(fā)展了低溫多效蒸餾技術(shù)，其特點(diǎn)是鹽水的蒸發(fā)溫度不超過(guò)70℃，減緩了設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢；并得到10效以上的造水比。l工藝流程：20海水在冷凝器中預(yù)熱、脫氣之后分成兩股，一股排回大海，另外一股為進(jìn)料液。料液加入阻垢劑，引入到蒸發(fā)器溫度最低的效組中。噴淋系統(tǒng)把料液分布到頂排管上，自上向下的降膜過(guò)程中，一部分海水吸收了管束內(nèi)冷凝蒸汽的潛熱而汽化；冷凝液以淡化水導(dǎo)出，蒸汽進(jìn)下一效組，剩余料液也泵入下一效組中，該效組的操作溫度高于上一效組。在新的效組中又重復(fù)了蒸發(fā)和噴淋過(guò)程，直到料液在溫度最高的效組中以濃縮液的形式排出。詳見(jiàn)

6、圖1-2：圖1-2低溫多效蒸餾工藝流程圖（3）壓汽蒸餾技術(shù)(VC)l基本原理：海水蒸發(fā)過(guò)程所產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)增壓，蒸汽飽和溫度相應(yīng)提高，再輸入到蒸發(fā)器管束內(nèi)，作為進(jìn)料海水蒸發(fā)的熱源，并自身冷凝為淡化水。上述過(guò)程周而復(fù)始，連續(xù)生產(chǎn)。壓汽蒸餾按操作溫度可分為常壓壓汽蒸餾和負(fù)壓壓汽蒸餾兩種。從結(jié)構(gòu)上，又分為水平管降膜噴淋式和垂直管式兩種形式；前一結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是料液自液體分布器出來(lái)之后，在水平傳熱管上以薄膜的形式分布，又依靠重力向下實(shí)現(xiàn)再分布，由于液膜分布薄且均勻，因而傳熱系數(shù)高，并且蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在海水淡化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。l工藝流程：進(jìn)

7、料海水用極少量阻垢劑預(yù)處理后，進(jìn)入一個(gè)板式換熱器，回收自蒸發(fā)器排放出的濃鹽水和淡化水的熱量。之后，與循環(huán)的濃鹽水混合，進(jìn)入到蒸發(fā)器中，噴淋到水平傳熱管束的外表面上，噴淋量需剛好在管子表面形成連續(xù)的液膜，與管束內(nèi)經(jīng)壓縮機(jī)增壓的蒸汽（略低于濃鹽水蒸發(fā)平衡壓力）熱交換。管內(nèi)蒸汽冷凝成淡水導(dǎo)出，管外一部分鹽水產(chǎn)生蒸發(fā)，通過(guò)汽液分離器除去夾帶的液滴之后，蒸汽進(jìn)壓縮機(jī)壓縮并導(dǎo)入傳熱管束內(nèi)。如此構(gòu)成了二次蒸汽的不斷循環(huán)和潛熱交換。工藝流程見(jiàn)圖1-3：20圖1-3壓汽蒸餾工藝流程圖2、膜法海水淡化技術(shù)（1）電滲析技術(shù)(ED)l基本原理：電滲析以直流電為推動(dòng)

8、力，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性，使一個(gè)水體中的離子通過(guò)膜遷移到另一個(gè)水體中的物質(zhì)分離過(guò)程。l主要特點(diǎn)：電滲析為無(wú)相變過(guò)程。所耗電能主要用于遷移溶液中的電解