海水淡化工藝方案

前言概況我國(guó)淡水資源極為匱乏，全國(guó)660多個(gè)城市中，有400多個(gè)城市缺水，其中100配套建設(shè)海水淡扮裝置已成進(jìn)展趨勢(shì)。水源及水質(zhì)特點(diǎn)特點(diǎn)，可大大節(jié)約海水取水本錢及原料海水預(yù)處理本錢。海水水質(zhì)分析報(bào)告如下：送樣單位批送樣單位批號(hào)：樣品類型：海水檢測(cè)依據(jù)：GB17378.4-2023檢測(cè)環(huán)境：檢測(cè)溫度25.5攝氏度濕度63%分析編號(hào)101238101239分析編號(hào)101238101239原 號(hào)碼頭取水口原號(hào)碼頭取水口水 溫18.619.1NO-3.003.003鹽 度‰29.626.3NO-0.100.102色 度未檢出未檢出HCO-1381403SS8078CO2-0.000.003濁 度< 3< 3Ba2+<0.01<0.01含沙量kg/m30.100.12Sr2+<0.001<0.001DO3.424.15Mn2+<0.01<0.01高錳酸鹽指數(shù)CODMn1.541.64pH7.858.02BOD5.866.75fCO24.1518.6452氨 氮<0.01<0.01非碳酸鹽硬度mmol/l104104TOC0.280.2碳酸鹽硬度mmol/l1.181.16油0.0360.024負(fù)硬度mmol/l0.000.00硫化物<0.01<0.01甲基橙堿度mmol/l1.151.15化學(xué)需氧量(O29.258.76酚酞堿度mmol/l0.000.00K+524436灼燒減量45823864Na+51865241酸 度mmol/l0.250.20Ca2+670664全硅量(SiO22.001.00Mg2+14571421溶硅量(SiO21.800.96Fe2＋0.000.00膠硅量(SiO20.200.04Fe3＋0.000.02全固形物3675239156Al3＋<0.01<0.01溶解固形物3683239243NH3<0.01<0.01總硬度mmol/l105107Cl-Cl-SO2-41635234281647835962×1000MW40×104m3/d淡化廠作出展望。本專題報(bào)告按本期工程廠內(nèi)自用的2×104m3/d規(guī)模和規(guī)劃容量的40×海水淡化技術(shù)概述〔俗稱熱法滲透法〔俗稱膜法。蒸餾法主要有多級(jí)閃蒸(MSF)、低溫多效蒸餾(LT－MED)技術(shù)。蒸餾法淡化技術(shù)多級(jí)閃蒸(MSF)2080的海水淡扮裝置多數(shù)承受MSF技術(shù)。大港電廠二期工程引進(jìn)了美國(guó)的多級(jí)閃蒸(MSF)海水淡扮裝置，是我國(guó)第一套大型的海水淡扮裝置。MSF2-1。2-1鹽水再循環(huán)式多級(jí)閃蒸〔MSF〕原理流程所產(chǎn)生的蒸汽冷凝后即為所需的淡水。率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但該裝置海水的最高操作溫度在110℃~120℃左右，對(duì)傳材，因此設(shè)備造價(jià)高；設(shè)備的操作彈性小，多級(jí)閃蒸的操作彈性是其設(shè)計(jì)值的80%～110%，不適應(yīng)于產(chǎn)水量要求可變的場(chǎng)合。低溫多效蒸餾(LT－MED)低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)是指鹽水最高溫度不超過(guò)70℃的淡化技術(shù)，是20世紀(jì)80藝，壓縮可承受蒸汽噴射器，稱為熱壓縮TVC；或承受機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)，即機(jī)械壓縮MVC多效加蒸汽壓縮噴射器〔LT－MED－TVC〕工藝。2-2LT－MED－TVC2-2LT－MEDTVC低，而熱效率較高。110%不會(huì)使造水比下降。熱壓縮裝置，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的熱效率。的。海水反滲透(SWRO)淡化技術(shù)2070RO膜材料的不斷改進(jìn)，以及能量回收效率的不斷提高，SWRO技術(shù)越來(lái)越引起人們的關(guān)注，現(xiàn)也已成為蒸餾海水淡化系統(tǒng)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。2-3。預(yù)處理預(yù)處理保安過(guò)濾器反滲透膜組件除氯復(fù)原劑混凝劑高壓泵殺菌劑電動(dòng)機(jī)消毒劑殺菌劑能量回收濃水海水澄清池原水池產(chǎn)品水圖2-3 典型的海水反滲透工藝流程圖(SWRO)系統(tǒng)所需的能量打算于進(jìn)水的含鹽量、系統(tǒng)的濃縮倍率、3.5～6kW?h/m3。SWRO設(shè)備和器件均可以在國(guó)內(nèi)加工制造，設(shè)備投資以及制水本錢相對(duì)較低。海水淡化工藝主要技術(shù)性能比照常用的海水淡化工藝主要技術(shù)性能見(jiàn)表2-1。2-1海水淡化工藝技術(shù)比較海水淡化工藝比較SWROLT－MED－TVCMSF產(chǎn)品水水質(zhì)(mg/L)200500110110電耗(kW?h/m3)3.56.0121.54〔有能量回收〕裝置熱耗190400190400〔kJ/kg〕進(jìn)水預(yù)處理需設(shè)置完善的預(yù)處理系統(tǒng)要求進(jìn)水濁度20mg/L300mg/L進(jìn)水水質(zhì)要求較低海水利用率35％55%25％40％〔含冷卻水量〕〔或回收率〕排出海水的濃度1.61.9原海水的1.51.8倍 原海水的1.72.2倍倍最大單機(jī)產(chǎn)水量相對(duì)較小68190 91000〔m3/d〕海水淡化工藝比較海水淡化工藝比較SWROLT－MED－TVCMSF操作彈性〔％〕不限40～11080～110從表2-1〔熱〕耗的不同等。蒸餾SWROSWRO用率高，因此取水量較少。在變工況力量上，SWROLT－MED－TVCMSF對(duì)于蒸餾法工藝推舉選用LT－MED－TVCSWROLT－MED－TVC兩種工藝進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合各淡水用戶的用水需求確定海水淡化工藝。電廠海水淡化方案選擇海水淡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件40X104m3/d淡化規(guī)模分別進(jìn)展比較。反滲透膜法〔SWRO〕海水淡化技術(shù)方案(方案一)海水反滲透預(yù)處理系統(tǒng)的選擇的預(yù)處理方式不同。〔澄清、過(guò)濾〔活性炭過(guò)濾器、多介質(zhì)過(guò)濾器微濾、超濾、納濾〕等。〔超濾〕對(duì)海水中的膠體、懸浮顆且技術(shù)占地面積小，操作、維護(hù)簡(jiǎn)潔。，海水反滲透淡化系統(tǒng)預(yù)處理可承受直接超〔微〕濾裝置。海水淡化系統(tǒng)設(shè)置工藝流程海水—自清洗過(guò)濾器—超濾—海水反滲透—淡水箱—用戶SWRO：2X104m3/d；4X104m3/d機(jī)容量：200m3/h；400m3/h設(shè)備套數(shù)：550反滲透海水淡化的回收率：40%~45%產(chǎn)品水水質(zhì)：TDS(固體溶解物總量)300~500mg/L設(shè)計(jì)水溫：15℃~35℃淡化站布置〔構(gòu)加藥間、過(guò)濾間、水泵間、配電間等，室外設(shè)置各類水箱(池)等設(shè)施。海水淡化站占地分別約105m×50m，105mX400m。低溫多效〔LT－MED－TVC〕蒸餾法海水淡化技術(shù)方案(方案二)淡化工藝流程氯酸鈉加藥系統(tǒng)，以對(duì)進(jìn)入的海水進(jìn)展殺菌滅藻處理。工藝流程為：海水——海水取水泵——MED/池——用戶：2X104m3/d；4X104m3/d單機(jī)容量：10000m3/d；25000m3/d造水比：12.5TDS(固體溶解物總量)5mg/L。67t/h；1334t/h0.55MPa〔暫定300℃海水淡化站布置130m×80m；180m×560m。海水淡化方案的經(jīng)濟(jì)比較自用型海水淡化廠的經(jīng)濟(jì)比較對(duì)于與發(fā)電工程配套的自用型20230m3/d海水淡扮裝置，熱法耗汽量約為經(jīng)濟(jì)比較僅針對(duì)其對(duì)發(fā)電廠本身的上網(wǎng)電價(jià)及煤耗的影響來(lái)進(jìn)展。比較計(jì)算的條件年發(fā)電量按發(fā)電年利用小時(shí)5500h計(jì)算，為110×108kW?h。廠用電5％考慮。3.5kW?h/m30.5kW?h/m3〔為便于計(jì)算比較，淡水反滲透電耗按淡化站產(chǎn)淡水量進(jìn)展了折算4.0kW?h/m33〕工程投資依據(jù)近期國(guó)內(nèi)海水淡化工程的實(shí)施狀況，LTMEDTVC800010000?d/m3，SWRO40005000?d/m3，淡水反滲5000?d/m3，方10000?d/m3。運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用兩個(gè)方案的發(fā)電局部修理費(fèi)用根本一樣。海水淡扮裝置的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用：1.20元/m3淡水(包括淡水反滲透局部)0.20/m3淡水其它條件標(biāo)煤價(jià)：1000/噸53.24/噸計(jì)電費(fèi)：廠用電價(jià)按0.29元/kWh計(jì)算。固定資產(chǎn)折舊年限取25年；海水反滲透設(shè)施使用年限相對(duì)低溫多效設(shè)備較20按電廠實(shí)際耗水量計(jì)算運(yùn)行費(fèi)用主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)按上述條件，兩個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-1。工程4-1單位海水淡化方案經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方案一方案二海水淡化站投資萬(wàn)元1289022890制水本錢(元/噸)5.158.39從表4-1數(shù)據(jù)可以看出：與方案二相比，方案一具有投資省、制水本錢低的優(yōu)點(diǎn)。外供型海水淡化方案的經(jīng)濟(jì)比較經(jīng)濟(jì)比較模式外供淡水時(shí)，海水淡化方案的經(jīng)濟(jì)比較方法有兩種。一種是僅就不同的淡凹凸以及發(fā)電量的不同對(duì)發(fā)電局部〔廠〕的經(jīng)濟(jì)效益的影響沒(méi)有考慮?；谏鲜龇治?，本報(bào)告提出其次種比較模式，馬上發(fā)電局部與制淡水局部第一種方法的問(wèn)題。比較計(jì)算的條件1000MW5500h廠用電率1〕5%2〕5.66%1.5kW?h/m3財(cái)務(wù)分析的其它條件〕投資方內(nèi)部收益率：10％〕4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0/m3計(jì)算相應(yīng)的電價(jià)按上述條件，兩個(gè)方案的技術(shù)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-2。年供淡水量104m年供淡水量104m312666.6712666.67工程單位方案一〔SWRO〕方案二〔LT-MED-TVC〕發(fā)電局部萬(wàn)元924659.94924659.94總投資海水淡化局部萬(wàn)元211024.58427577.67合計(jì)萬(wàn)元1135684.521352237.61發(fā)電出力MW2×10002×857.74年發(fā)電量108kW?h110104.31年供電量108kW?h100.0796.510.28260.23581.0418.815297.71241.1813.18106.91310.89348.09平均發(fā)電標(biāo)煤耗kg/kW?h制淡水能〔標(biāo)煤〕耗kg/m平均發(fā)電標(biāo)煤耗kg/kW?h制淡水能〔標(biāo)煤〕耗kg/m3供電局部104t/a年耗煤量供淡水局部104t/a合計(jì)104t/a不含稅含稅不含稅含稅4.55.07328.31383.671011.195.05.64321.96376.261011.195.56.2315.61368.841011.196.06.77309.25361.421011.196.57.33302.9354.011011.197.07.9296.55346.591011.194.064.59333.79390.061011.19注水價(jià)電價(jià)〔元/MWh〕投資方內(nèi)部收益率投資回收期〔元/m水價(jià)電價(jià)〔元/MWh〕投資方內(nèi)部收益率投資回收期〔元/m3〕 備注〔％〕 〔年〕水價(jià)電價(jià)〔元/MWh〕投資方內(nèi)部收益率投資回收期〔元/m3〕 備注〔％〕 〔年〕不含稅含稅不含稅含稅4.55.08387.95453.251011.195.05.65381.37445.561011.195.56.21374.78437.871011.196.06.77368.19430.181011.196.57.34361.61422.491011.197.07.9355.02414.81011.198.619.72333.79390.011011.19注注：本行數(shù)據(jù)是以假定本工程不設(shè)海水淡化時(shí)的電廠計(jì)算電價(jià)來(lái)計(jì)算水價(jià)。SWRO方案LT-MED-TVC方案4504304103903703503303102902702504.505.005.506.00 6.507.00〕/元，〕/元，稅含不〔價(jià)電上述計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，兩個(gè)方案在經(jīng)濟(jì)效益一樣的條件下，隨著水價(jià)上升，電價(jià)隨之下降；的電價(jià)下，方案一的水價(jià)明顯低于方案二的水價(jià)；由于方案二的制水能耗遠(yuǎn)大于方案一的制水能耗，兩個(gè)方案在年供水量3.56×108kW?h37.2×104t〔標(biāo)煤84.7×104t。更高，即與方案一的水價(jià)差距會(huì)更大。海水淡化工程實(shí)例近年來(lái)，隨著電廠的建設(shè)，我國(guó)間續(xù)投產(chǎn)了多項(xiàng)配套的海水淡化工程，表工程實(shí)例。5-1蒸餾法海水淡化工程實(shí)例工程首鋼京唐鋼鐵廠海水淡化工程工程首鋼京唐鋼鐵廠海水淡化工程天津北疆發(fā)電廠一期海水淡化工程工程名稱單機(jī)容量〔m3/d〕總?cè)萘俊瞞3/d〕海水淡化工藝海水預(yù)處理工藝大港電廠海水淡化工程30006000MSF僅加酸、脫氣黃島電廠海水淡化工程黃驊電廠一期海水淡化30003000LT-MED-TVC無(wú)預(yù)處理1000020230LT-MED-TVC混凝沉淀1250050000LT-MED-TVC混凝沉淀25000 202300 LT-MED-TVC5-2反滲透法海水淡化工程實(shí)例微砂加速混凝沉淀單機(jī)容量總?cè)萘亢Ｋに嚭ＫA(yù)處理工藝〔m3/d〕〔m3/d〕3000/100003000/10000SWRO自清洗過(guò)濾器+超濾360010800SWRO自清洗過(guò)濾器+超濾576034560SWRO應(yīng)沉淀池+浸沒(méi)式超濾21600SWRO混凝澄清裝置+超濾24009600SWRO反響沉淀池+多介質(zhì)過(guò)濾+細(xì)砂過(guò)濾424012720