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摘要：介绍了当前国内外海水淡化技术的研究现状及未来发展趋势，针对海水淡化对能源消耗较大的特点，阐述了风能、太阳能、核能、波浪能、潮汐能等作为新能源海水淡化技术的应用进展，最后简单介绍了以液化天然气（LNG）为深冷源的海水淡化等一些新技术的应用进展，指出了今后海水淡化在新能源利用和对环境友好方面的研究将得到快速发展。
关键词：海水淡化；多效蒸馏；多级闪蒸；新能源
我国是淡水资源缺乏的国家，发展海水淡化产业，对缓解我国沿海缺水地区和海岛水资源短缺，促进中西部地区苦咸水、微咸水淡化利用，保障水资源持续利用具有重要意义〔1〕。
海水淡化是将纯净水从盐水中分离的过程，根据物理过程可以分为两大类：基于蒸发原理的热分离法，包括多级闪蒸（MSF）、多效蒸馏（MED）、压气蒸馏（VC）法；另外一种是基于溶解 - 扩展和筛选过程的膜分离技术，包括反渗透法（RO）、纳滤（NF）和电渗析法（ED）等。
1 海水淡化的主要方法及特点
1.1 多级闪蒸法
闪蒸是将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，闪蒸室内压力低于将要进入的盐水所对应的饱和蒸汽压力，热盐水进入后即为过热水而迅速汽化，所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。多级闪蒸就是以此为原理，使热盐水依次流经多个温度、压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发降温生产淡水多级闪蒸海水淡化工艺设备不易结垢，运行维护相对简单，海水预处理要求也较低，技术安全度较高，单机生产能力相对较大，但其工程投资高、动力消耗大、设备的操作弹性小，不适用于造水量变化大的场合，且传热效率低。因此多级闪蒸海水淡化工艺适合于以火电站和核电厂汽轮机低压抽汽为热源的大型或超大型海水淡化工程，可为工业企业提供优质淡化水，也可提供生活饮用水。
1.2 多效蒸馏法
多效蒸馏是使用最早的海水淡化技术，在 20 世纪 60 年代前，多效蒸馏一直是最主要的商业化海水淡化技术。其是在单效蒸馏的基础上发展起来的蒸发技术，分低温和高温多效蒸馏。低温多效蒸馏是指盐水的最高蒸发温度不超过 70 ℃ 的海水淡化方法，其特征是将一系列的水平管或垂直管与膜蒸发器串联起来，并被分为若干效组，后面一效的压力均低于前面一效，从而后面一效的蒸发温度均低于前面一效，利用前一效内加热海水获得的蒸汽作为热源加热后面一效的海水，从而得到多倍于加热蒸汽量的淡化效果。
1.3 压气蒸馏法
压气蒸馏法和多效蒸馏法原理相似，是利用机械压缩机把蒸汽压缩、升压和升温，并作为加热和使海水蒸发的热源。压缩蒸馏法在运行时不需要外部提供加热蒸汽，靠机械能转化为热能，热效率高，能耗较低，工艺设备结构紧凑，但压缩机成本较高，腐蚀和结垢严重，故只适用于小型海水淡化工程。
1.4 电渗析法
电渗析是利用具有选择透过性的离子交换膜在外加直流电场的作用下，使水中的离子定向迁移，并有选择地通过带有不同电荷的离子交换膜，从而达到溶质和溶剂分离的过程。
电渗析过程中所能除去的仅是水中的电解质离子，而对于不带荷电的粒子如水中的硅、硼以及有机物粒子则不能去除，若水中溴含量高时，电渗析的脱除效果也不理想。适用于中小型海水淡化工程如海岛、工程用水等。
1.5 反渗透膜法
反渗透是渗透的逆过程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆正常的渗透是稀溶液中的溶剂通过半透膜进入浓溶液中的自发过程；而反渗透则是浓溶液中的溶剂受压而通过半透膜的反自发过程，海水的渗透压约为 2.5 MPa，要使海水反渗透，施于海水的压力必须高于此渗透压。实际上为了提高单位膜面积的水通量，通常采用的操作压力，为海水渗透压的 2～4 倍。反渗透海水淡化技术具有设计和操作简单，净化效率高，建造设计周期短的优势。自 20 世纪 70 年代进入海水淡化市场后，发展十分迅速，现在已占全世界淡化水总产量的 44%，随着膜材料技术的进步和成本的降低，该技术日益成为海水淡化的主导方式。
2 研究现状与发展
近年来海水淡化技术研究不断突破，在以相变为核心的热法海水淡化技术中，低压蒸汽海水淡化方法应用引射器将蒸发器抽真空，使得海水在低于常压下沸点蒸发。给水温度、流速、给水口半径等对低压蒸汽淡化系统的性能有重大影响［2］。
三种进料方式的低温多效蒸发海水淡化工艺流程，并进行了流程模拟，获得了造水比和比传热面积与蒸发器效数、浓缩比、效间温差和进料海水温度之间的关系。表明蒸发器效数对系统的热力性能有显著影响。
3 新能源海水淡化技术
在能源问题日益严峻的今天，选择一种合适的海水淡化方法，对能源的需求不得不作为首选考虑问题。从热力学和传热理论方面对海水淡化能量需求进行了分析，并给出了海水淡化不同地区不同方法对能源的实际需求情况。从当前海水淡化运行来看，开发利用以可再生清洁能源为主的新能源进行海水淡化具有十分现实的意义［ 3 ］。目前来看，风能、太阳能、核能、波浪能、潮汐能和液化天然气（LNG）等新能源是海水淡化技术中可利用的清洁能源。
4 与火电厂结合
目前在传统的海水淡化技术结合火力发电厂能源的回收利用方面取得了不错的成果。
建立了年成本最小的热电联产系统的详细数学模型，提出了新的混合编码遗传算法用于解决模型的最优化问题，并针对黄岛热电厂进行案例分析，结果表明：所设计模型能够
根据淡水需求变化进行调节。阐述了火电厂独有的有利于海水淡化的各种因素，分析了常规反渗透海水淡化的设计条件，并对火电厂反渗透海水淡化系统设计进行了研究［ 4 ］。针对国内水资源的日益匮乏的现状，结合火力发电厂能源的回收利用，在传统的海水淡化技术系统基础上提出了蒸馏法和反渗透膜法相结合的海水淡化系统—— —MSF-RO 联合海水淡化系统。针对供热机组进行电水联产的参数特点，综合多级闪蒸海水淡化技术（MSF）和低温多效蒸馏海水淡化技术（LT-MED）的优点，提出了一种多级闪蒸海水淡化的改进系统（MSF-E）。
5 结束语
综上所述，随着能源和环境问题的加剧，海水淡化在新能源利用和对环境友好方面的方法得到更广泛的研究和利用。蒸馏法海水淡化方法的能耗和经济性是近几年研究的努力方向，其与火电厂的实际相结合，积极研究开发利用电厂余热以及太阳能、风能、核能和海洋能等可再生能源进行海水淡化的技术会有更多的成果出现。膜法海水淡化技术是近几年发展最快的海水淡化方法，新的膜材料的研发和应用及其配套设备关键技术问题的解决将会是未来膜法海水淡化技术的主要研究方向。
参考文献
[1]国务院办公厅.关于加快发展海水淡化产业的意见［EB/OL］.
[2]詹红丽，邵奎兴，李宗璟，等.我国海水利用现状与展望［J］.水利经济，2013，31（2）：27-29.
[3]江桂斌.我国海水淡化发展对策与建议［C］∥中国科学院第十六次院士大会第三届学部学术年会论文集.北京：中国科学院，2012：99-101.
[4]王晓娟，张博，高春林，等.船用真空海水淡化装置液-汽引射器的数值模拟及试验研究［J］.热能动力工程，2011，26（6）：700-704.
论文作者:陈慧艳
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第18期
论文发表时间:2018/1/30
标签：海水淡化论文; 闪蒸论文; 技术论文; 海水论文; 法海论文; 反渗透论文; 蒸汽论文; 《建筑科技》2017年第18期论文;