(中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司 辽宁沈阳 110179)
摘要：目前，海水淡化技术已经形成一个具有广阔发展前景的新型产业，对社会发展和人民生活水平的提高起到了积极的推动作用。本文针对海水淡化技术的几种方案进行了分析，以供参考。
关键词：海水；淡化技术；方案
1海水淡化现状及发展趋势
“蒸馏法”和“反渗透法”作为世界各国普遍采用海水淡化技术，是目前海水淡化产业化发展的两种主要技术路线。现阶段，海水淡化在世界上呈现大规模发展的趋势，工厂规模和单机容量均向着大型化方向发展，蒸馏法海水淡化工厂规模最大为100万t/d，反渗透法海水淡化工厂规模也达到33万t/d（以色列Ashkelon）。
今后海水淡化的发展趋势主要在：①降低淡化水成本；②与发电厂结合实现水电联产；③装置规模不断扩大，实现标准化设计和工厂内组装；④热膜结合，同时不断采用新的预处理技术；⑤关注环境问题，减少或避免浓水排放；⑥研发淡化新技术，提供可持续水源。
2海水淡化常用工艺
2.1蒸馏法
蒸馏是迄今为止最古老的方法。第一个大型的商业化的蒸馏装置是从化学工业（如制糖工业）的多效蒸发器（ME）的开发设计演化而来的。由于海水中结垢因子的存在导致了对化学工业中蒸发器的设计的修改，随着不断的设计改进，目前主要的蒸馏法海水淡化工艺主要有多级闪蒸（MSF）和低温多效蒸发（LT-MED）工艺。
①多级闪蒸（MSF）：从1965年起出现的MSF成为了主要的海水淡化工艺，直到能源成本大量上涨才降低了其应用到大规模海水淡化项目的速度。多级闪蒸的原理如下：将原料海水加热到一定温度后（热盐水）引入闪蒸室，由于该闪蒸室中的压力低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压力，故就被加热的海水（热盐水）进入闪蒸室后立即成为过热水而急速的部分汽化，使自身的温度降低，产生的蒸汽由在冷凝管束中的低温海水吸收热量而凝结，成为所需的淡水。多级闪蒸就是使热盐水逐级流经若干个压力依次降低的闪蒸室，盐水浓度逐级变浓，蒸发盐水逐级降温，直至最后排出浓盐水温度稍高于天然海水。其特点为在淡水凝结时，只有冷凝管外侧有水的相变。MSF工艺能量消耗除电能外，冷却水及盐水也带走了部分热能。②多效蒸馏（MED）：多效蒸馏（MED）是另外一种热法海水淡化工艺，它由多个蒸发效串联组成，蒸汽在传热管一侧冷凝生成淡水，同时放出的热使传热管另一侧的海水蒸发生成蒸汽，并进入下一效作为加热蒸汽对海水进行加热蒸发产生淡水。为解决蒸发器的结构腐蚀和材料成本问题，在上世纪六十年代末期开始发展低温多效蒸馏（LT-MED）海水淡化工艺。
低温多效蒸馏（LT-MED）海水淡化技术是指盐水最高温度低于70℃、采用低温横管喷淋的淡化技术。MED和MSF方法的主要区别在于每一效（或每一级）的蒸汽冷凝释放热量的回收方式的不同：在MSF中，余热用来增加再循环盐水的温度，而在MED中，余热使相应量的海水蒸发。低温多效装置各效间一般是采用水平组合方式，而采用横管、薄膜蒸发结构证明是最好的技术。
低温多效海水淡化工艺由于设计采用低温运行（最高盐水温度70℃），可以使用较为经济的换热管和蒸发器壳体，如铝合金热传导管、塑料工艺管道和涂环氧涂料的碳钢壳体，降低了设备造价；同时使得设备装置的结垢及腐蚀现象被降低到最小限度甚至不会出现，设备运行稳定，其利用率达可达到94%～96%；MED装置可以使用压力很低的蒸汽（0.02－0.04MPa）或55℃以上的热水作热源，在可获得较高的压力（0.2MPa以上）蒸汽的项目上，可采用加热蒸汽压缩装置（TVC）的方式，从而提高了热能利用效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆LT-MED是目前最具生命力的热法海水淡化工艺。
2.2反渗透法
海水反渗透（SWRO）：SWRO是一种借助于选择透过的海水反渗透膜，以压力差为推动力的膜分离海水淡化技术。当系统中所加的压力大于海水溶液渗透压时，水分子不断地透过膜，经过产水流道流入中心管，然后在淡水出水端流出。海水中的杂质，如离子、有机物、细菌、病毒等被截留在膜的进水侧，在浓水出水端流出，从而达到淡化的目的。
SWRO工艺的核心部件是反渗透膜，反渗透膜是一种高分子材料。反渗透的工作原理是：水溶液在一定压力的作用下，水分子可以通过一种半透膜，而盐分离子和其他物质则难以通过。人类是在二百多年前从动物膀胱的研究上发现了这个自然想象，直到1927年，人工和成了第一张人造渗透膜，1953年，制造出第一张有实用价值的离子交换膜，之后反渗透膜的制造技术不断发展，随着反渗透在海淡化上的应用，改变了过去海水淡化采用蒸馏法的单一局面。
SWRO系统的另一关键部件就是能量回收装置。高压（6MPa左右）海水流经反渗透膜元件，除产水外，40%～50%的浓水将被排放，而这部分浓水由于不通过渗透膜，其水流压力只是克服了反渗透膜浓水侧过水流道的压差，其压力降很小，其中蕴含了巨大的能量，所以膜法海水淡化系统必须设置能量回收系统，用以回收浓水的巨大动能。反渗透的工作动能来源于电能，其能耗大小取决于海水盐度、进水温度及产水率等。
3影响海水淡化工艺选择主要因素
3.1海水淡化系统规模
在海水淡化工艺选择上，首先应考虑因素就是系统规模。总结国内外海水淡化项目，一般当淡化系统产水量较小时，多采用反渗透法。因为反渗透法设备投资低，特别是与小规模的热法海水淡化装置相比，其投资降低的比例更高。根据目前建设的海水淡化系统的设备及材料的采购建设情况看，热法海水淡化工艺的总体造价要高于反渗透法，低温多效（带热压缩）海水淡化装置的单位制水量设备费用（包括预处理）约为8000～9000元/m3.d，反渗透海水淡化系统单位制水量设备费用（包括预处理）约为4000～5000元/m3.d。其中投资费用中反渗透法是考虑了部分淡化水再进行二级反渗透脱盐，并且预处理采用超/微滤工艺，如采用常规的砂滤系统，造价还可以适当降低。
而且反渗透法运行较为灵活，可方便的起停设备，仅需要有电源，淡化系统就可以投入运行。而热法海水淡化工艺多用于较大规模及以上的项目，因其单机出力越大，整个系统的单位产水量造价就越低，另外热法淡化装置需要有蒸汽热源，对于电厂来讲需要对机组的抽汽系统进行专门设计，也要增加投资，一般用在大型水电联产项目上才能体现其优势。
3.2海域条件及海水水质
因不同的海水淡化工艺对于海水的要求不同，所以在选择海水淡化工艺是要考虑水质情况和海水条件。由于反渗透法对于进口海水的水质要求高，在水质较差、污染严重的海域，对于预处理系统的难度较大；而热法淡化装置对于进水主要要求控制悬浮物和泥沙的含量，所以预处理问题相对较易解决。本工程海域的海水水质较好，采用反渗透工艺，对预处理系统的难度不大。海水条件中的另一影响淡化工艺选择的问题就是海水温度问题。这个问题主要发生在北方寒冷海域，冬季海水温度偏低，就是取用电厂凝汽器出口的温排水，水温也在15℃左右，这对于反渗透法是不利的。
结语
目前能进行大规模海水淡化生产并得到广泛应用的技术主要有蒸馏法和反渗透法（SWRO），其中蒸馏法又分为多级闪蒸（MSF）和低温多效（LT-MED），这三种方案均为成熟方案。在实际项目中选用何种方案，应根据项目的实际情况，参考项目的制水规模、海域条件、海水水质来确定。
参考文献
[1]王俊鹤，李鸿瑞.海水淡化[M].北京：科学出版社，2014.
[1]王世明，刘银.海水淡化工艺装备研发现状[J].净水技术.2013.
作者简介
周艳娟，女，汉族，本科学历，现任工程师职位，专业方向：电厂水处理。
闻学宇，男，汉族，本科学历，现任工程师职位，专业方向：电厂给排水。
论文作者:周艳娟,闻学宇
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/12
标签：反渗透论文; 海水淡化论文; 海水论文; 法海论文; 工艺论文; 闪蒸论文; 盐水论文; 《电力设备》2016年第19期论文;