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海水淡化成本降低45%以上的奥秘

2012-08-13 10:52:02

  海水淡化成本降低45%以上的奥秘

  如今,几乎所有钢铁厂都在实施循环经济战略,大力节约水资源、实现可持续发展。面对华北地区稀缺的淡水资源,如何开发利用海水资源,将海水转化为淡水,成为沿海钢铁厂整个水系统设计中的重点。伟德国际娱乐手机版,广州水设备,纯净水设备

  应用的海水淡化配套2×25兆瓦发电机组全部正式并网发电,同时为海水淡化主体设施供应负压蒸汽,海水淡化开始满负荷生产成品水,这标志着低温多效海水淡化系统在钢铁企业成功应用,使海水淡化成本一举降低了45%以上。

  海水淡化是海水综合利用的重要措施,通过海水淡化工艺生产大量高质量产品水在技术和经济上是可行的。目前,海水淡化技术主要有两个发展方向,即热法和膜法。其中,热法主要有多级闪蒸(MSF)、低温多效(LT-MED)两种技术;膜法主要是指反渗透(RO)技术,它是利用半透膜在压力下允许水透过而使盐分和杂质截留的技术。传统上膜法技术普遍应用于对苦咸水的淡化中,现在广泛用于海水淡化中。膜法技术的脱盐率可达99.5%,能耗约在6千瓦时/立方米成品水。

  不同海水淡化技术的有着不同的技术经济性。多级闪蒸技术上成熟可靠,成本适中,尤其适合大规模的海水淡化。每吨淡化水需耗电4千瓦时~5千瓦时,耗低压蒸汽0.14吨。一次性设备投资稍高,但运行维修费用低;低温多效蒸馏技术成熟可靠,成本较低,近10多年大规模应用于海水淡化工程。每吨淡化水需耗电1.2千瓦时,耗低压蒸汽0.1吨左右,一次性设备投资稍高,但运行维修费用较低;反渗透每吨淡化水需耗电6千瓦时左右,一次性设备投资稍小,但膜老化更换运行费高,并且需要维护人员较多。另外,即使两级膜法出水指标仍低于热法出水指标,若取得和热法相同的水质,后续需增加一级膜法或其它除盐设施,所以反渗透多用于市政等行业。

  低温多效海水淡化技术的创新应用

  针对钢铁厂的蒸汽平衡和各除盐水用户的不同情况,该技术设置了海水淡化主体设施运行的边界条件及主要工况,并对涉及海水淡化主体设施运行的附属设施及配套系统进行了合理配置及优化。其中,海水淡化设施工况的确定是关键环节,它决定了设施将来的运行水平及效益。目前,通常的作法是从汽轮机中抽取中压蒸汽,该中压蒸汽为压力在4ata(ata为绝压下kgf/cm2)以上的蒸汽,然后通过热压缩(即TVC)装置将中压蒸汽和回流低压蒸汽混合减温减压后进入低温多效装置进行海水淡化,由于该方式抽取的压力较高的中压蒸汽是汽轮机中没有充分膨胀做功的优质蒸汽,蒸汽价值较高,由此直接影响发电效率,导致海水淡化的运行成本较高,没有较好体现低温多效装置利用低温、低压的低价值蒸汽直接进行海水淡化的技术优势;另外通常的海水淡化专设抽汽系统,没有较好利用其它富余蒸汽,造成能源浪费,系统运行不经济。

  为了克服现有技术中使用低温多效海水淡化工艺时抽取汽轮机中的中压蒸汽影响发电效率、运行成本高等问题,该技术创新性地将低温多效装置与汽轮机及其他低压汽源组合,可直接利用汽轮机末端或其他低压汽源的低温、低压蒸汽进行海水淡化,同时该工艺可利用其他压力较高的富余蒸汽进行海水淡化,并实现系统的多工况运行。其中富余蒸汽设计采用的压力还同比降低了1ata~2ata,使吨水运行成本同比下降2元~3元,而其他工况设计利用基本“零”价值的蒸汽(如发电汽轮机排汽等),使吨水运行成本同比下降更多。另外,该设计还将浓盐水送社会盐场晒盐,实现资源的综合利用,进一步降耗减排。伟德国际娱乐手机版,广州水设备,纯净水设备

  在海水淡化材料及设备的选择方面,也进行了系统优化,既考虑了功能需要又考虑了价格因素,实现“功能性”与“经济性”的统一。其中主要包括:外壳选用双相不锈钢,换热管分不同部位采用钛材和铜合金,板式换热器采用钛板,海水非接触附件采用316L不锈钢,海水管道采用GRP等。此外,该技术还将电气、自控、通讯、防雷接地等系统进行了进一步优化,使得该设施的综合投资、运行成本、自控水平等均达到或超过国际先进水平。

  低温多效海水淡化技术的应用前景

  该技术首次在钢铁厂中采用的低温多效工艺,不仅可以在TVC工况下运行,还可以在纯MED工况及MED+TVC工况下运行。其中,在MED工况下,充分实现了能量的梯级利用,不仅大幅度降低了海水淡化的运行成本,还产生了额外的发电效益,更好地实现了热、电、水的联产。据技术人员测算,系统在该工况下运行,每年可以节约制水成本约4500万元,同时配套发电机组每年可以产生6000多万元的发电效益;在MED+TVC工况下,通过在实际生产中不同工况之间的切换,该系统即可确保海水淡化的产水,又可有效调节钢铁厂的燃气、蒸汽、电、水平衡,充分体现了钢铁厂“循环经济、节能减排”的建厂理念。通过在不同工况下的运行模式切换,有效利用钢铁厂的多种蒸汽能源,在工艺流程、设备配置和性能指标上均达到先进水平,并较好地实现了能源的梯级利用,成为行业内水电联产的示范,不仅具有较好的经济效益,还具有较好的环境效益和社会效益。钢铁厂成功应用该创新低温多效海水淡化技术,不仅节约了淡水资源,还有效降低了海水淡化的运行成本,并提高了钢铁厂的用水安全性,符合国家“循环经济、节能减排”的要求,为世界范围内沿海钢铁厂乃至其他行业建设海水淡化工程、降低制水成本,并最大限度减少生产生活对淡水的依赖,开辟了一条新路。

  今年7月7日,由中国电子工程设计院研发的“低温多效蒸馏海水淡化技术开发及应用”项目,通过了由中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。

  专家组经过对项目的实地考察、审查相关技术资料,详细了解传热分析、蒸发器结构、能耗、材料选择与使用情况、制水成本、核心设备的国产化率等相关情况后,对“低温多效蒸馏海水淡化技术开发及应用”项目给予了高度评价,并达成一致的鉴定意见:该技术工艺先进,提高了造水比,降低了投资成本,推动了我国海水淡化产业的发展,整体技术达到国际先进水平。

  该技术标志着我国已完全自主掌握了低温多效蒸馏海水淡化从研发、设计、建设到调试运行的全过程,实现了关键核心设备的国产化,为建设大型海水淡化装置奠定了技术基础。伟德国际娱乐手机版,广州水设备,纯净水设备

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