熱法及膜法海水淡化經(jīng)濟(jì)性分析

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)和過程，通過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，也就是常說的“膜法”和“熱法”，蒸餾淡化技術(shù)又分成多級閃蒸、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)較高，產(chǎn)品水的含鹽量（總固溶物）可以降到5ppm以下。

2、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。以下對各種方法進(jìn)行簡介：（1）多級閃蒸技術(shù)(MSF)l 基本原理多級閃蒸是將海水加熱到一定溫度后，引入到一個閃蒸室，其室內(nèi)的壓力低于海水所對應(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，流入另一個壓力較低的閃蒸室，又重復(fù)蒸發(fā)和降溫的過程。將多個閃蒸室串聯(lián)起來，室內(nèi)壓力逐級降低，海水逐級降溫，連續(xù)產(chǎn)出淡化水。l 工藝流程經(jīng)過澄清和加氯消毒處理的海水，首先送入排熱段作為冷卻水。離開排熱段

3、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，從排熱段末級閃蒸室流入第一級閃蒸室，如技術(shù)原理所說明的那樣，逐級降壓，海水逐級降溫，連續(xù)產(chǎn)出淡化水。見圖1-1。多級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5-8左右；日產(chǎn)淡水萬噸級的裝置，造水比多在10以上，日產(chǎn)淡水四五萬噸的裝置造水比可達(dá)到13-14。圖1-1 多級閃蒸流程圖（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，蒸汽進(jìn)入第一效蒸

4、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，因而對設(shè)備的材料要求高，需頻繁清洗設(shè)備，對海水預(yù)處理要求也高。針對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：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

5、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

6、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)簡單，在海水淡化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。l 工藝流程：進(jìn)料海水用極少量阻垢劑預(yù)處理后，進(jìn)入一個板式換熱器，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)，通過汽

7、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。工藝流程見圖1-3：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力，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性，使一個水體中的離子通過膜遷移到另一個水體中的物質(zhì)分離過程。l 主要特點(diǎn)：電滲析為無相變過程。所耗電能主要用于遷移溶液中的電解質(zhì)離子，所耗的電能與溶液濃度成正比，對于不導(dǎo)電的顆粒沒有去除能力。電滲析技術(shù)用于海水淡化時能耗大，大規(guī)模的海水淡化工程基本上不采用。但將10003000毫克/升的苦咸水脫鹽至500 毫克/升的

8、飲用水是經(jīng)濟(jì)可行的。（2）反滲透技術(shù)(RO)l 基本原理：用一張只透過水而不能透過鹽的半透膜將淡水和鹽水隔開，淡水會自然地透過半透膜至鹽水一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透到鹽水一側(cè)的液面達(dá)到某一高度時，滲透的自然趨勢被這一壓力所抵消從而達(dá)到平衡。這一平衡壓力即為該體系的滲透壓，如在鹽水一側(cè)加一個大于滲透壓的壓力，鹽水中的水會透過半透膜到淡水處。這種與自然滲透相反的水遷移過程稱為反滲透。l 工藝流程：進(jìn)料海水經(jīng)預(yù)處理，去除懸浮固體及其它有害物。然后經(jīng)高壓泵增壓后，進(jìn)入膜脫鹽設(shè)備，產(chǎn)出的中間淡水產(chǎn)品進(jìn)入后處理設(shè)施（按淡水不同用途選擇，如作飲用水，需pH調(diào)節(jié)和加氯殺菌設(shè)備），精制成終產(chǎn)品淡水。濃鹽水自

9、膜脫鹽設(shè)備排出。見圖1-4：圖1-4 反滲透工藝流程圖二、熱法（MED）膜法（RO）海水淡化系統(tǒng)構(gòu)成1、系統(tǒng)組成和投資（1）熱法系統(tǒng)：萬噸級熱法低溫多效（MED-TVC）主系統(tǒng)及設(shè)備序 號系統(tǒng)組件名稱單 位主要產(chǎn)地技術(shù)成熟度備注一海水預(yù)處理系統(tǒng)1高效初次沉淀池套中 國成 熟2混凝絮凝處理池套中 國成 熟3污泥處理系統(tǒng)套中 國成 熟二海水淡化系統(tǒng)1主蒸發(fā)/冷凝器套中 國成 熟2凝汽器套中 國成 熟3自動反洗過濾器臺德 國成 熟4鹽水泵(濃鹽水排)臺德 國成 熟5物料水泵臺中 國成 熟6成品水泵臺中 國成 熟7凝結(jié)水泵臺中 國成 熟8減溫水泵臺中 國成 熟9海水加熱器套中 國成 熟10成品水冷卻器

10、套中 國成 熟11物料水加熱器套中 國成 熟12凝結(jié)水冷卻器套中 國成 熟13預(yù)冷凝器套中 國成 熟14一級冷凝器套中 國成 熟15二級冷凝器套中 國成 熟16啟動抽氣器套中 國成 熟17一級主抽氣器套中 國成 熟18一級輔助抽氣器套中 國成 熟19二級抽氣器套中 國成 熟（2）膜法系統(tǒng)：萬噸級膜法（SWRO）海水淡化主系統(tǒng)及設(shè)備序 號系統(tǒng)組件名稱單 位主要產(chǎn)地技術(shù)成熟度備注一海水預(yù)處理系統(tǒng)1初級沉淀處理套中 國成 熟2初級多介質(zhì)過濾器臺中 國成 熟3二級多介質(zhì)過濾器臺中 國成 熟4二級活性炭過濾器臺中 國成 熟5保安過濾器（微濾）套國 外成 熟6超濾給水泵套美 國成 熟7超濾前置過濾器套美

11、國深度研發(fā)8超濾裝置套美 國深度研發(fā)9超濾反洗裝置套美 國深度研發(fā)10化學(xué)清洗裝置套中 國成 熟11檸檬酸加藥裝置套中 國成 熟12超濾產(chǎn)水箱套中 國成 熟二海水淡化系統(tǒng)1海水淡化高壓泵套德 國成 熟2能量回收裝置套德 國成 熟3反滲透膜組件套美 國成 熟4淡化裝置輔助系統(tǒng)套中 國成 熟5反滲透給水泵套德 國成 熟6保安過濾器套中 國成 熟7反滲透沖洗泵臺中 國成 熟8反滲透化學(xué)清洗裝置臺中 國成 熟9加藥計量泵裝置系統(tǒng)套中 國成 熟10水箱及及罐系統(tǒng)套中 國成 熟11二級反滲透給水泵套德 國成 熟12電控?zé)峁は到y(tǒng)套中 國成 熟（3）日產(chǎn)1萬噸淡化系統(tǒng)投資估算表： 單位：萬元內(nèi) 容國外投資中外

12、合作國產(chǎn)化備 注熱 法140001200010000膜 法1300011000無（4）熱法膜法技術(shù)現(xiàn)狀：熱法我國已經(jīng)擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)、完善的科研創(chuàng)新體系，我國萬噸級熱法裝備的技術(shù)水平已經(jīng)處于國際領(lǐng)先地位。膜法由于關(guān)鍵部件被國外壟斷，所以膜法在我國就是系統(tǒng)集成，技術(shù)門檻很低，只要有市場隨意一個工程公司就可以承擔(dān)淡化工程。我們膜法的技術(shù)創(chuàng)新體系建設(shè)在國外壟斷公司的打壓下，步履艱難，三大關(guān)鍵設(shè)備至今沒有突破，中國的膜法海水淡化技術(shù)和市場完全被國外公司控制。（5）熱法膜法系統(tǒng)參數(shù)：比較項目海水反滲透（SWRO）低溫多效（LT-MED）產(chǎn)品水水質(zhì)mg/L300-5005-10操作溫度5-45<

13、;70裝置總能耗kWh/m35.0-6.0(有能量回收)5.0原水預(yù)處理要求高要求低水利用率 %<4015-40腐蝕結(jié)垢傾向較小建造材質(zhì)要求低三、熱法膜法系統(tǒng)工程建設(shè)1、系統(tǒng)占地面積比較：低溫多效工藝與反滲透工藝占地面積相當(dāng)。一般的理解，低溫多效占地面積應(yīng)該比反滲透大一些，因?yàn)榉礉B透的主機(jī)十分緊湊。但由于反滲透的預(yù)處理工藝占地面積較大，實(shí)際上兩種工藝的占地面積相差不大。低溫多效的工藝用泵安裝在裝置的下部，在某種程度上減少了占地面積。2、系統(tǒng)所需廠房比較：采用熱法低溫多效工藝可以省略淡化設(shè)備的廠房。低溫多效設(shè)備可以露天布置，省去了廠房的投資。目前已經(jīng)建設(shè)完成的熱法裝置全部是露天布置，控制系

14、統(tǒng)和換熱器等精密設(shè)備放置在主換熱器下面和側(cè)面的控制設(shè)備室，一般面積不需要太大。膜法的大部分設(shè)備都需要放置的專用廠房里，高壓泵房需要單獨(dú)設(shè)置，特別是預(yù)處理設(shè)施需要大量的土建工程支持。3、系統(tǒng)設(shè)備安裝工藝比較：熱法工藝主要是大型換熱設(shè)備，所以施工難度比膜法要大，運(yùn)輸條件有限制，設(shè)備安裝費(fèi)用比膜法高。土建施工方面膜法用于需要建設(shè)廠房，所以膜法的土建成本比熱法高。4、系統(tǒng)外部工藝條件比較：熱法工藝需要低溫?zé)嵩?，在沒有低品位熱源的地方熱法工藝沒有任何優(yōu)勢，膜法工藝沒有安裝條件限制，只要有電源就可以實(shí)施膜法工藝。5、系統(tǒng)建設(shè)周期比較：熱法的主蒸汽器的設(shè)計需要根據(jù)安裝淡化系統(tǒng)地區(qū)海水參數(shù)及蒸汽參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)

15、計，根據(jù)設(shè)計結(jié)果開始主蒸發(fā)器的制造，所以建設(shè)周期較長。膜法系統(tǒng)的反滲透膜組已經(jīng)形成模塊化，模組可根據(jù)造水量任意組合，系統(tǒng)組合方便，所以膜法系統(tǒng)建設(shè)周期短。四、熱法膜法系統(tǒng)運(yùn)行1、熱法膜法噸水運(yùn)行成本分析1.1 固定成本分析：反滲透膜效率影響因素：在熱法核心技術(shù)沒有實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化之前，萬噸級的熱法海水淡化投資要比膜法高20%左右，由于熱法核心技術(shù)的掌握和全部設(shè)備實(shí)現(xiàn)和國產(chǎn)化，目前萬噸級的熱法海水淡化系統(tǒng)與膜法的投資已經(jīng)接近并相當(dāng)，根據(jù)不同的地域投資額度在950011000萬元之間變化，由于熱法膜法系統(tǒng)的噸水投資額相當(dāng)，所以分擔(dān)固定成本費(fèi)用的主要影響因素就要看熱法膜法系統(tǒng)的年均造水量及運(yùn)行效率，最后計

16、算出兩種工藝的在實(shí)際運(yùn)行中的年噸水分?jǐn)偟墓潭ǔ杀?。熱法系統(tǒng)造水工藝主要靠大型的主蒸汽器蒸發(fā)換熱實(shí)現(xiàn)的，只要換熱傳熱過程穩(wěn)定進(jìn)行，外界因素不是影響熱法系統(tǒng)造水量的主要因素。膜法系統(tǒng)造水工藝主要靠過濾實(shí)現(xiàn)，過濾系統(tǒng)的元件質(zhì)量和工作效率直接關(guān)系系統(tǒng)的運(yùn)行效率，海水溫度、反滲透膜的質(zhì)量、預(yù)處理單元工作效率等因素都直接影響膜法系統(tǒng)的年造水量，外界因素是影響膜法系統(tǒng)造水量的主要因素。我們在以往的膜法系統(tǒng)淡化水固定成本分析報告中，是把膜法系統(tǒng)處于理想狀態(tài)，回避外界因素對造水量的影響，是按照系統(tǒng)的設(shè)計值常年不變的情況計算出來的。但是我們通過對已投運(yùn)的幾個典型電廠膜法系統(tǒng)的多年運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出了外界因

17、素對膜法系統(tǒng)年均造水量影響巨大。下表為某電廠膜法系統(tǒng)年造水曲線：從上述曲線表可以看出，膜法系統(tǒng)由于受膜和海水溫度等因素的影響，年實(shí)際出水量發(fā)生較大變化，遠(yuǎn)離設(shè)計曲線。下表為某電廠熱法系統(tǒng)年造水曲線： 從上述曲線表可以看出，熱法系統(tǒng)按照夏季海水溫度2030°設(shè)定主蒸發(fā)器的末端冷凝溫度，在冬季運(yùn)行時由于海水溫度低于設(shè)計溫度，使主蒸發(fā)器換熱溫差增大，提高了換熱效率從而增加了造水出力，所以熱法的年平均造水指數(shù)與設(shè)計值基本吻合。我們在熱法膜法系統(tǒng)淡化水固定成本分析報告中提出了熱法膜法系統(tǒng)固定資產(chǎn)投資成本分析比較修正系數(shù)，簡稱：熱膜固本修正系數(shù)，我們通過數(shù)年的統(tǒng)計分析和計算得出目前階段“熱膜固本

18、修正系數(shù)”設(shè)定為0.8為宜；我們用兩種淡化方法進(jìn)行方案的論證和比較時，必須對固定資產(chǎn)投資進(jìn)行修正后結(jié)論才具備科學(xué)性，否則我們的方案只能是理想狀態(tài)，嚴(yán)重脫離實(shí)際。在萬噸級熱法膜法淡化系統(tǒng)投資額相當(dāng)?shù)那闆r下，由于膜法的實(shí)際出水量與設(shè)計出水量約差20%，所以在同等規(guī)模的淡化系統(tǒng)中，膜法系統(tǒng)固定費(fèi)用要多承擔(dān)20%的固定資產(chǎn)折舊，必須對膜法的固定費(fèi)用進(jìn)行合理修正，這樣才能核算出膜法淡化系統(tǒng)造水的實(shí)際成本，使得海水淡化技術(shù)方案更加公正、科學(xué)和合理。裝置投運(yùn)率影響因素：海水淡化在客觀上要求系統(tǒng)必須具備與之相適應(yīng)的耐腐蝕性和嚴(yán)密性，這是系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)也是日常維護(hù)管理的重點(diǎn)、難點(diǎn)。在海水淡化技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)普及的今

19、天要保證系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，除了按著技術(shù)規(guī)范的要求嚴(yán)格把好系統(tǒng)元件的材質(zhì)關(guān)外，大量的工作還是集中在日常的維護(hù)與管理上，下表為東北某電廠海水淡化系統(tǒng)投產(chǎn)以來的可靠性及系統(tǒng)停運(yùn)時間表：項 目02年03年04年05年06年07年08年09年停運(yùn)小時16562030797181457685114462270停運(yùn)率(%)18.923.29.120.76.69.716.526.0我們的統(tǒng)計資料表明：膜法系統(tǒng)的故障點(diǎn)均集中在高壓泵、變頻器和管路的腐蝕與漏泄上。其中2005、2009年因設(shè)備計劃檢修分別停運(yùn) 816、912小時。必須承認(rèn)：平均80%的利用率遠(yuǎn)不能滿足大型火電企業(yè)的可靠性和供水要求。熱法淡化裝置實(shí)

20、際上等同于電廠凝汽器的換熱設(shè)備，低溫低壓、安全可靠、運(yùn)行便利、維護(hù)方便，我們只要按照運(yùn)行規(guī)程操作的話，低溫多效熱法淡化裝置的年利用率平均在95%以上，所以熱法最大的特點(diǎn)就是安全可靠。在固定資產(chǎn)的折舊一項的實(shí)際核算中我們還需要認(rèn)真考慮膜法設(shè)備的投運(yùn)率這個數(shù)據(jù)，根據(jù)收集到的多個電廠膜法裝置的停運(yùn)數(shù)據(jù)，我們確定膜法裝置投運(yùn)率系數(shù)為0.8，如果我們核算膜法淡化裝置的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，膜法裝置實(shí)際工作效率需要修正為：實(shí)際工作效率 = 熱膜固本修正系數(shù)×膜法裝置投運(yùn)率 = 0.8×0.8 = 0.64在有些運(yùn)行和管理狀況不好的電廠，膜法裝置實(shí)際分?jǐn)偟墓潭ǔ杀具€要高，甚至超過了80%以上，所

21、以固定成本已經(jīng)成為淡化水核算水成本的主要部分和最大影響因子。1.2 造水成本分析表序 號內(nèi) 容膜 法熱 法1裝置型式反滲透膜(SWRO)低溫多效(LT-MED)2產(chǎn)水量10000m3/d10000m3/d3產(chǎn)品水質(zhì)TDS=120-400ppmTDS5ppm4占 地6000m25500m25動 力電蒸汽+電6靜態(tài)投資80009000萬85009500萬制 水 成 本（元/噸）7蒸汽費(fèi)0.002.148活性炭藥劑日常維0.390.1629膜更換及大修費(fèi)1.200.0010電 費(fèi)1.985(5*0.397)0.48(1.2*0.397)11人工費(fèi)1.470.15212檢修費(fèi)1.900.1013小計經(jīng)

22、營成本6.9722.9014設(shè)計運(yùn)行年限20年30年15折舊費(fèi)1.261.28(按20年折舊)16財務(wù)成本0.620.6817其他費(fèi)用0.030.0518攤銷費(fèi)0.010.0119總成本費(fèi)用8.8924.921.3 造水成本修正（實(shí)際指標(biāo)）：造水成本分析表為設(shè)計數(shù)據(jù)，也稱為理想設(shè)計，在實(shí)際工程系統(tǒng)中、特別是涉及海水淡化工藝選擇方案的決策中必須對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，否則數(shù)據(jù)的所報數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行不符。（1）產(chǎn)水指標(biāo)修正：造水成本分析表中為了統(tǒng)一比較，我們只給出了熱法膜法系統(tǒng)產(chǎn)出水指標(biāo)數(shù)值，沒有考慮在后續(xù)的化學(xué)水單元繼續(xù)處理所需要的費(fèi)用。如果海水淡化系統(tǒng)所產(chǎn)淡水直接為市政管網(wǎng)供水的話，熱法膜法的出水都

23、已達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，無需再處理，如果海水淡化系統(tǒng)所產(chǎn)水用于電廠鍋爐補(bǔ)水，則膜法和熱法的產(chǎn)水指標(biāo)對電廠化學(xué)水處理單元的繼續(xù)處理費(fèi)用有較大影響。東北某電廠的化學(xué)水單元取水有兩種方式：市政管網(wǎng)取水和海水淡化裝置取水。由于市政管網(wǎng)水經(jīng)過化學(xué)水處理單元的預(yù)處理后的水質(zhì)與淡化水水質(zhì)差距較大，所以化學(xué)水處理單元在處理這兩種不同水質(zhì)的水時實(shí)際消耗的費(fèi)用就存在很大差別?；瘜W(xué)水單元在處理市政水并達(dá)到電廠鍋爐補(bǔ)水用水標(biāo)準(zhǔn)的費(fèi)用在79元，而處理膜法淡化裝置所產(chǎn)水（TDS=120-400ppm）費(fèi)用在46元之間，如果加上淡化水的淡化費(fèi)用8.895元的話，膜法淡化水作為電廠鍋爐補(bǔ)給水的實(shí)際費(fèi)用為12元左右。熱法系統(tǒng)淡化水就是

24、蒸餾水，水指標(biāo)為TDS5ppm。目前我國火電廠35萬機(jī)組的鍋爐補(bǔ)水指標(biāo)為TDS0.1ppm，膜法出水指標(biāo)為150200ppm之間，與電廠鍋爐補(bǔ)水指標(biāo)相差近2000倍，而熱法系統(tǒng)的淡化水指標(biāo)與鍋爐補(bǔ)水只差50倍，使熱法淡化水繼續(xù)深度處理成為鍋爐補(bǔ)水的用費(fèi)大為降低，熱法淡化水可以直接進(jìn)入電廠鍋爐補(bǔ)水的精密處理單元，計算處理費(fèi)用不到1元，膜法為46元，淡化水作為電廠鍋爐補(bǔ)水，熱法與膜法相比具有明顯的價格優(yōu)勢。（2）膜更換時間修正：造水成本分析表中對膜的更換是理想設(shè)計數(shù)據(jù)（美國陶氏標(biāo)準(zhǔn)），該標(biāo)準(zhǔn)對膜法系統(tǒng)的預(yù)處理系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行有著嚴(yán)格要求，但是在我們的實(shí)際工作中很難達(dá)標(biāo)。我們通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，就目前中國海

25、域的水質(zhì)條件，管理一流的電廠也沒能實(shí)現(xiàn)五年才換一次膜的設(shè)計要求，管理比較好的電廠也是四年才換一次膜，如果堅持按照設(shè)計規(guī)范五年更換一次膜的話，淡化裝置造水也是建立在能耗大幅上升基礎(chǔ)上。電廠在需要大筆資金進(jìn)口反滲透膜和與推遲換膜從而增加造水能耗這兩者之間左右權(quán)衡。不管膜換與不換，隨著膜的污染加重，膜法的造水能耗也在不斷提高，但我們在造水成本分析表中假設(shè)膜法的造水電耗是個常數(shù)，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行修正。造水成本分析表中第9項膜更換年限修正后為：0.97×5/4=1.2125元。該表中膜法造水能耗的增加值沒有考慮，我們通過對實(shí)際造水電耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，造水能耗的增加值與反滲透膜透過率的下降值基

26、本吻合。（3）實(shí)際產(chǎn)水量的修正：膜法工藝由于工作方式的限制，其反滲透膜的工作效率每年平均下降10%左右，從投運(yùn)開始就不能按照設(shè)計出水量造水，如果我們按照五年更換一次膜的話，到更換反滲透膜時裝置的實(shí)際造水量只能達(dá)到設(shè)計值的50%。反滲透膜的透過率與海水溫度有直接關(guān)系，一般要求海水溫度在1530范圍之間，若低于15，反滲透膜組的產(chǎn)水降低，運(yùn)行壓力明顯增高，耗電量增大。實(shí)際上海水溫度每下降1°膜的透過率下降3%。若超過30，產(chǎn)水電導(dǎo)度將升高，膜組脫鹽率下降，膜的污染程度加快。因此，海水溫度最好控制在2025。綜上所述，膜法裝置的實(shí)際造水量最多只能達(dá)到設(shè)計值的80%，設(shè)計1萬噸/小時系統(tǒng)，我

27、們只能按照8000噸的實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計和成本核算：上表中第15項折舊費(fèi)修正后為：1.26×1.25=1.575元；按照裝置投運(yùn)率對折舊費(fèi)再修正為：1.575×1.25=1.969元。下表為東北某電廠萬噸級膜法海水淡化實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)：內(nèi) 容設(shè) 計 值實(shí) 際 值出 水 率夏季值出水量400噸/小時36090%冬季值出水量400噸/小時18045%（4）造水其他成本：由于膜的壽命和膜裝置的限制，使得膜法在大規(guī)模處理海水中仍處于不利地位。因?yàn)榉礉B透法的制水成本受膜壽命和裝置規(guī)模的不利影響超過了膜法裝置低能耗所帶來的好處，一般認(rèn)為海水淡化裝置容量超過日產(chǎn)6000t淡水時，熱法比膜法要更經(jīng)濟(jì)

28、。我們進(jìn)一步分析如下：海水的預(yù)處理進(jìn)入蒸餾裝置的海水無需進(jìn)行預(yù)處理，僅設(shè)置海水過濾網(wǎng)即可。而進(jìn)入海水反滲透裝置的海水需進(jìn)行絮凝澄清、過濾和加氯等預(yù)處理。并且由于反滲透的水利用率低，所以預(yù)處理系統(tǒng)龐大，投資也較高，占地面積也大。其他配套設(shè)施對于新建電廠，熱法需要啟動蒸汽，因此啟動鍋爐的容量應(yīng)該考慮滿足淡化設(shè)施的需要，啟動鍋爐的補(bǔ)充水應(yīng)考慮一套單獨(dú)的水處理設(shè)施用于啟動；另外，由于沒有備用設(shè)備，需要淡水水源作為工業(yè)用水的備用水源。而膜法不需要啟動蒸汽，機(jī)組啟動時，給水水溫較低，對淡化設(shè)備出力稍有影響，并不影響機(jī)組的啟動用水，不需要考慮額外的啟動設(shè)施；淡化設(shè)備考慮有足夠的備用出力，可以滿足設(shè)備檢修時的

29、用水的需要?；瘜W(xué)藥品消耗熱法加入聚磷酸鹽類阻垢分散劑5ppm/噸，水的回收率為50%，每噸淡水消耗阻垢分散劑10.0克，每噸淡水消耗阻垢分散劑0.10元。周期性的加入液氯作殺生劑，平均加量以1ppm計，殺生劑價格1000元/噸，每噸淡水消耗殺生劑0.002元。熱法裝置每年清洗一次，清洗劑的消耗量根據(jù)結(jié)垢程度決定，根據(jù)原料水條件以及國內(nèi)外清洗劑消耗量的經(jīng)驗(yàn)，清洗劑的消耗平均以3000公斤/年計算，其價格以15000元/噸計算，每噸淡水消耗清洗劑0.06元。熱法化學(xué)藥品費(fèi)用合計：0.162元。膜法裝置的化學(xué)藥品加入量為：聚合氯化鐵5ppm，次氯酸鈉4ppm，亞硫酸氫鈉5ppm，阻垢緩蝕劑（FLOC

30、ON/SHMP）2ppm。水的回收率為45%，海水反滲透的噸水化學(xué)藥品費(fèi)用分別為：聚合氯化鐵，0.023元；次氯酸鈉，0.009元；亞硫酸氫鈉，0.022元；阻垢劑，0.253元；清洗劑，0.034元；離子交換再生藥劑費(fèi)，0.05元。膜法化學(xué)中的活性炭消耗占據(jù)藥品費(fèi)用絕大部分，我們在膜法方案中很少涉及。五、熱法膜法系統(tǒng)維護(hù)l 熱法系統(tǒng)的檢修特點(diǎn)：熱法系統(tǒng)實(shí)際就是電廠蒸汽系統(tǒng)末端的凝汽器，電廠里典型的換熱設(shè)備，由于是低溫低壓所以運(yùn)行安全可靠，維持真空狀態(tài)對設(shè)備內(nèi)部的防腐有保護(hù)作用，一般沒有特殊情況的話作為主要設(shè)備的蒸發(fā)器處于密封態(tài)不易打開，所以低溫多效系統(tǒng)沒有大修計劃，只根據(jù)造水量、水質(zhì)參數(shù)及運(yùn)

31、行參數(shù)等的變化情況確定主設(shè)備是否檢修。熱法系統(tǒng)的大修主要是換管補(bǔ)漏、防腐處理，由于蒸汽側(cè)壓力高于海水側(cè)，蒸餾水往海水側(cè)泄露，換熱管的泄露只能影響造水量，蒸餾水的品質(zhì)不會受到影響，所以通過監(jiān)控造水比的變化就可以準(zhǔn)確判斷設(shè)備是否需要大修了，在正常運(yùn)行參數(shù)的情況下如果造水比變化較大時，說明有泄露結(jié)垢等問題，設(shè)備需要大修了。一般情況下，熱法的主蒸發(fā)器與電廠凝汽器的大修同時進(jìn)行。小修主要是針對系統(tǒng)的附屬設(shè)備開展的，由于各流程主泵都留有備用，所以熱法裝置的運(yùn)行可靠性很高，可靠性與電廠的凝汽器相當(dāng)。小修的工作量也很少。熱法系統(tǒng)的噸水檢修費(fèi)用為0.10元。l 膜法系統(tǒng)的檢修特點(diǎn)：膜法系統(tǒng)由于工藝特點(diǎn)，所以淡化

32、水處理流程長，環(huán)節(jié)多，特別是預(yù)處理流程占整個流程的一大半，轉(zhuǎn)動設(shè)備、精密電子設(shè)備以及控制設(shè)備多，如變頻控制器等，所以故障發(fā)生的概率就大，尤其是高壓泵和能量回收裝置運(yùn)行在高壓狀態(tài)，運(yùn)行環(huán)境差故障率高，目前我國的膜法裝置的投運(yùn)率低與這些關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)有直接關(guān)系。膜法裝置基本為半年維修檢查一次，平時缺陷隨時處理。每次換膜就要大修一次，小修和日常維護(hù)不斷，特別是高壓泵的大修費(fèi)用居高，膜法系統(tǒng)的噸水檢修費(fèi)用為1.90元。六、膜法系統(tǒng)預(yù)處理問題討論膜法的反滲透膜設(shè)計壽命為5年，由于我國海水水質(zhì)差、以及目前我國引進(jìn)的預(yù)處理工藝主要為國外工藝，水土不服，我國按照自己海域特點(diǎn)研發(fā)的膜法海水淡化預(yù)處理工藝在起

33、步中，所以目前膜法系統(tǒng)的預(yù)處理單元運(yùn)行情況不好，沒有達(dá)到設(shè)計效果，給后端的反滲透膜造成很大負(fù)擔(dān)，所以我國的膜法系統(tǒng)的換膜時間一般平均為3年，這大幅增加了造水成本，使得大多膜法系統(tǒng)的造水固定成本就已到45元以上，從而使的淡化水走進(jìn)百姓生活用水費(fèi)用居高不下。而低溫多效海水淡化工藝對于海水的水質(zhì)要求較為寬松，因此海水預(yù)處理工藝簡單。海水的取水可以與電廠海水循環(huán)水口取水，對于水質(zhì)較好的海域（比如大連的黃海海域等）在進(jìn)入裝置之前只進(jìn)行簡單的篩網(wǎng)過濾，絮凝沉降等工藝可以省略。國家開發(fā)投資公司為籌建天津北疆電廠海水淡化項目，于2005年4月對海水淡化技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美進(jìn)行了考察，其中對反滲透膜的生產(chǎn)和技術(shù)工藝等

34、進(jìn)行認(rèn)真分析和論證，考察內(nèi)容介紹如下：美國海德能（Hydranautics）公司成立于1963年，1970年進(jìn)入反滲透領(lǐng)域，持續(xù)不斷地開發(fā)出了許多新的膜組件和膜處理工藝，確定了一系列膜分離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，其產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，總計產(chǎn)水量超過100萬m3/d；目前是分離膜制造行業(yè)中產(chǎn)品規(guī)格及品種最多、生產(chǎn)規(guī)模最大的卷式反滲透膜開發(fā)生產(chǎn)專業(yè)廠商。1987年，海德能公司成為日本日東電工集團(tuán)的一部分?？疾靾F(tuán)參觀了海德能公司膜工廠，聽取了有關(guān)負(fù)責(zé)人關(guān)于公司背景、產(chǎn)品和經(jīng)營活動的詳細(xì)介紹。與公司技術(shù)部門就反滲透膜原件結(jié)構(gòu)、反滲透系統(tǒng)設(shè)計、膜原件污染及清洗技術(shù)、壓力容器探查方法等海水淡化技術(shù)進(jìn)行了交流。公司

35、負(fù)責(zé)人特別介紹了海水淡化膜法預(yù)處理、海水脫硼、海德能公司開發(fā)的部分兩級法海水淡化等新技術(shù)和提高海水進(jìn)水水溫等新工藝，給我們留下了較深刻的印象。1.該公司新研制出了一種脫硼的膜組件。海水中含硼較高（mg/l），一般反滲透膜的脫硼效率較差(<77%)，達(dá)不到世界衛(wèi)生組織要求的飲用水含硼小于0.5 mg/l的標(biāo)準(zhǔn)（飲用硼含量超標(biāo)的水會引起腹痛）。新開發(fā)的組件在PH為78時，脫硼率可達(dá)88%92%，通過使用部分二級海水淡化流程，其產(chǎn)出水含硼指標(biāo)可達(dá)到世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)的要求,該技術(shù)已在塞浦路斯5萬m3/d的海水淡化工程中應(yīng)用。2.該公司推薦微濾（從性能上講相當(dāng)于我國的超濾）作為海水反滲透的主要預(yù)處

36、理工藝流程，利用該工藝流程可以大大縮小預(yù)處理的占地面積，提高反滲透膜組件的壽命，延長反滲透膜組件的換膜周期。3.考察團(tuán)與海德能公司的技術(shù)人員交流了美國弗羅里達(dá)州Tampa 海灣反滲透海水淡化工程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。海德能公司認(rèn)為設(shè)計日產(chǎn)量10萬m3的該海水淡化工程不能正常運(yùn)行的主要原因在于把發(fā)電廠的冷卻海水用作反滲透的進(jìn)水，由于冷卻后海水溫度升高而使生物活性增強(qiáng)，造成保安過濾器的快速堵塞和反滲透膜的污堵（保安過濾器濾芯一旦堵死，反滲透膜產(chǎn)量顯著下降、頻繁清洗），其深層原因是針對這種海水的預(yù)處理不足。2004年為此專門召開了國際會議商討對策，會后形成了兩種改造方案。一是采用膜法預(yù)處理系統(tǒng)；二是用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行改造。以上內(nèi)容我們可以看出，膜法的預(yù)處理工藝要根據(jù)不同的水質(zhì)選擇不同的工藝路線，我國膜法系統(tǒng)的造水成本居高不下、反滲透膜換膜周期縮短、實(shí)際產(chǎn)水能力只能達(dá)到設(shè)計能力的60%左右，主要原因就是對預(yù)處理的工藝研究不夠、對預(yù)處理的技術(shù)儲備不足、對預(yù)處理在整個系統(tǒng)中的作用理解不夠和運(yùn)行不當(dāng)，我們的膜法系統(tǒng)的預(yù)處理研究嚴(yán)重滯后。目前很多研究機(jī)構(gòu)開始重視膜法系統(tǒng)的預(yù)處理工藝的研究工作，針對不同海域和水質(zhì)調(diào)整預(yù)處理工藝，而不是一味的照搬西