海水淡化及其在电厂中的应用

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2018-10-22
简介
文章介绍了海水淡化技术、我国海水淡化技术进展,并对海水淡化的技术进行了分析。为了加快发展海水淡化产业,采取海水淡化技术,通过有效地利用工业低温废汽,综合利用浓盐水资源等,提高环保产业发展。

文档内容部分截取

1 海水淡化技术1.1 多级闪蒸(MSF)(1)多级闪蒸[2]的基本原理。将海水加热到一定温度后,引入到一个压力低于海水所对应饱和蒸汽压的容器内,部分海水迅速汽化,冷凝后便可得到淡水;另一部分海水温度降低,流入另一个压力较低的闪蒸室,又进行重复蒸发和降温的过程。将多个闪蒸室串联起来,室内压力会逐级降低,海水逐级降温,因而可连续产出淡化水。(2)工艺流程。将经过澄清和加氯消毒处理的海水送入排热段作为冷却水,流出排热段的大部分冷却水又排回海中,小部分作为进料海水(补给海水)经预处理后从排热段末级闪蒸室进入第一级闪蒸室,逐级降压,海水逐级降温,即可连续产出淡化水。多级闪蒸工艺流程图见图1。多级闪蒸的造水比,是所得淡水(蒸馏水)的质量与所耗加热蒸汽的质量之比,是淡化厂经济效益的直接体现。小型装置的造水比较小,大型装置的造水比较高,如日产淡水几百t或四五千t的装置,造水比一般为5~8;日产淡水1万t的装置,造水比多在10左右;日产淡水四五万t的装置,造水比可达13~14。(3)主要优缺点。单机容量大,最大的可达7.6万t/d;产品水盐度3~10mg/L;工程投资高;动力消耗大;设备的操作弹性小(设计值的80%~图1 多级闪蒸工艺流程图110%),不适用于造水量要求可变的场合;传热管腐蚀穿孔时将污染水质。(4)适用范围。以火电厂或核电厂的背压或抽汽透平的低位蒸汽为热源,生产高中压锅炉补充水或生活用水。1.2 多效蒸馏技术(MED)(1)基本原理。将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来,蒸汽进入第一效蒸发器,与进料海水热交换后冷凝成淡化水;海水蒸发,蒸汽进入第二效蒸发器,并使几乎同量的海水以比第一效更低的温度蒸发,自身又被冷凝。这一过程一直重复到最后一效,连续产出淡化水。(2)工艺流程。海水在冷凝器中预热、脱气之后分成2股,一股排回大海,另外一股为进料液。料液加入阻垢剂后引入蒸发器温度最低的效组中。喷淋系统把料液分布到顶排管上,在自上向下的降膜过程中,一部分海水吸收了管束内冷凝蒸汽的潜热而被汽化;冷凝液以淡化水导出,蒸汽进入下一效组,剩余料液也泵入下一效组中。该效组的操作温度高于上一效组。在新的效组中又重复了蒸发和喷淋过程,直到料液在温度最高的效组中以浓缩液的形式排出。低温多效蒸馏工艺流程图见图2。(3)低温多效蒸馏的主要优缺点。热效率比多级闪蒸高,30℃左右的温差可使造水比达到10左右;操作负荷可从40%~110%变化,造水比不会下降,弹性较大;能耗较低;前处理较简单,化学药剂消耗较少;系统的操作安全可靠,即便发生传热管泄漏,也仅仅降低产量而不会影响水质。但其设备体积较大,装置费用较高。(4)适用范围。多效蒸馏与多级闪蒸的适应条件基本相同。1.3 海水反渗透(SWRO)(1)基本原理。用一张只透过水而不能透过盐的半透膜将淡水和盐水隔开,淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧,这种现象称为渗透。当渗透到盐水一侧的液面达到某一高度时,渗透的自然趋势被这一压力所抵消从而达到平衡。这一平衡压力即为该体系的渗透压,如在盐水一侧加一个大于渗透压的压力,盐水中的水会透过半透膜到淡水处。这种与自然渗透相反的水迁移过程称为反渗透。(2)工艺流程。进料海水经预处理,去除悬浮固体及其他有害物,然后经高压泵增压后,进入膜脱盐设备,产出的中间淡水产品进入后处理设施(按淡水不同用途选择,如作饮用水,需pH调节和加氯杀菌设备),精制成产品淡水,浓盐水自膜脱盐设备排出。反图3 反渗透工艺流程图渗透工艺流程图见图3。高压泵可选用往复泵、离心泵、单螺杆泵和高速泵等类型。反渗透的能耗主要消耗在提供反渗透过程所需的压力上。为了降低淡化水的操作费用,通常在浓盐水排放管线上安装能量回收装置。目前常用的能量回收装置主要有透平式和正位移式。反渗透膜组件有多种结构形式,最常用的是中空纤维和螺旋卷式。目前反渗透膜组件的使用寿命为3~5年。(3)主要优缺点。反渗透为无相变过程,能耗低,每t淡水耗电为3.0~5.5kWh;工程投资及造水成本较低;装置紧凑,占地较少;操作简单,维修方便。反渗透的预处理要求严格,反渗透膜需要定期更换,海水温度低的情况下需加热处理。(4)适用范围。适合大、中、小型海水及苦咸水淡化系统。
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