首钢京唐钢铁厂海水淡化方案的选择.PDF

首钢京唐钢铁厂海水淡化方案的选择 吴礼云 秦迎生 首钢京唐联合有限责任公司动力作业部 首钢新钢有限责任公司动力厂 摘 要：本文通过对首钢京唐钢铁厂能源系统的分析，针对热法、膜法海水淡化的不同特点， 提出临海钢铁企业海水淡化采用水电联产、热膜结合的模式。 关键词：沿海 钢铁企业 海水淡化 选择 1 前言 我国淡水资源紧缺，且水资源时空分布不平衡，人均水资源仅为世界平均水平的1/4。全国年缺 水总量约为300～400 亿立方米，每年因缺水造成的直接经济损失达2000 亿元，少产粮食700～800 亿公斤。目前，采用地表水、开采地下水以及海水淡化等都是人类解决水资源短缺的办法。北方又 是淡水缺乏的严重地区，因此沿海钢铁企业进行海水淡化也是必然的选择。面对日益严重的水资源 短缺，在沿海及内陆苦咸水地区实施海水(苦咸水)淡化，是解决这一燃眉之急的有效途径。 2 海水淡化的主要方法 目前，在已经开发的20 多种海水淡化技术中，最具竞争力的技术有反渗透法和蒸馏法。蒸馏法 又称为热法，是最早的海水淡化方法，就是将海水变成蒸汽，蒸汽冷却而得到高纯度淡水。根据蒸 发冷却的方式不同，蒸馏法又分成多级闪蒸和多效蒸馏等多种方法。其中，多级闪蒸是将热海水突 然减压，产生蒸汽而得到淡水。多效蒸馏是在蒸汽冷却的同时，持续蒸发而得到淡水。反渗透法诞 生于1953 年，又称为膜法。它使用的薄膜叫“半透膜”，其性能是只让淡水通过，不让盐分通过。如 果不施加压力，用这种膜隔开咸水和淡水，淡水就自动地往咸水那边渗透。人们通过高压泵，对海 水施加压力，海水中的淡水就透过膜渗到淡水那边去了，因此叫做反渗透，或逆渗透。反渗透法最 大的优点是节能，其能耗和投资均比蒸馏法低。因此，从1974 年以来，世界上的发达国家不约而同 地将海水淡化的研究方向转向了膜法。进入新世纪后，海水淡化进入了以膜法为主的时代。目前， 世界上膜法海水淡化技术处于领先地位的有美国、日本和韩国，我国位居其后。 低温多效海水(苦咸水)淡化工艺是当前国际上蒸馏淡化的主要方法，利用低温热源通过对海水进 行多次蒸发和冷凝过程，制取淡化纯净水，低温多效蒸馏海水淡化技术是在1975 年发展起来的，近 10 年有较大发展。单台装置每天可产淡水20 000 立方米，工作温度低于80 度，效数一般在 12 效左 右，造水比大于10，其利用电厂或是化工厂的低品位余热，生产出纯度极高的蒸馏水，可以直接作 为锅炉的补充用水、生产的工艺用水或者大规模的市政供水。它具有设备的一次性投资少、热电消 耗低、热传效率高、操作弹性大、装置的安全性好等诸多优点。特别适合利用低位余热的大中型海 水淡化厂使用。水电联产，可以大大降低生产成本。每吨低位余热蒸气可以产淡水12 吨左右。目前 只有以色列和法国少数几家公司掌握，国内装置的制造目前仍为空白。 3 我国海水淡化的发展 我国的海水淡化技术开始于上世纪60 年代初，经过近半个世纪的发展，取得了显著的成绩，特 别是膜法海水淡化技术取得了突破性进展，我国由此成为世界上掌握海水淡化技术的少数几个国家 之一。通过科技攻关和产业化项目的实施，国家海洋局杭州水处理中心分别在1997 年、2000 年和 2003 年建成嵊山日产500 吨、嵊泗和长岛日产1 000 吨、荣城日产1 万吨反渗透海水淡化示范工程， 开发了一批具有自主知识产权的工程技术，具备了日产万吨级的反渗透海水淡化装置设计和制造能 力，并得到迅速推广。据了解，我国已建成投产和在建的百吨级以上的海水淡化装置近30 座，合计 日产水量达10 多万吨，其中，膜法海水淡化量占据总产水量的70 ％以上。 浙江省是国内膜法海水淡化技术的发源地，膜法海水淡化技术及产业化水平处于国内领先地位。 作为国内水处理技术的创始单位和研究开发反渗透海水淡化技术的专门机构，国家海洋局杭州水处 理中心是国内最早研发成功百吨级、千吨级、万吨级反渗透海水淡化技术的单位，承担了国内50 ％ 以上的海水淡化工程的建设，其研发生产的海水淡化设备国产化率已经提高到了40 ％以上，并已建 成年生产能力3 万支、具有自主改造能力的核心设备膜组件生产线。目前，浙江省已建成投产的海 水淡化装置共6 套，其中泗礁岛4 套、嵊山岛1 套、虾峙岛1 套，总产水量3750 吨/ 日。另外，在 建的海水淡化装置共5 套，总产水量42 960 吨/ 日。 国家海洋局杭州水处理中心研制的海水淡化膜组件在技术上已经达到国际先进水平，和国外同