海水淡化总方案

海水淡化总方案内容摘要：

淀系统 电厂附近海域为高含沙区 , 为了降低海水中的含沙量以及海水中的有机物、胶体的含量，必须进行混凝澄清处理。 混凝澄清系统为 4座微涡旋折板式 1000m3/h 的反应沉淀池，钢筋混凝土结构，设备 内部没有转动部件，可有效地减少防腐成本。 ■ 过滤系统 湛江 东顺石油化工有限公司海水淡化水场方案 经过混凝澄清沉淀之后的海水仍然达不到 SWRO进水水质的要求，还需进一步过滤才能满足其进水 SDI小于 4的要求，为此华能玉环过滤系统采用了加拿大泽能（ ZENON）公司浸入式 ZeeWeed174。 1000型超滤膜。 配套转动设备：透过液泵、反吸水泵、清洗水泵、真空泵、罗茨风机等。 3）反渗透系统 华能玉环采用两级反渗透处理。 由于玉环项目采用超滤作为反渗透的预处理，对前期杂质的去除较为彻底， 所以在反渗透允许的设计条件下，选择了回收率越高，系统经济性越好的两级 反渗透处理。 在 DOW、Tory、 Hydranautics、科氏等几个提供海水脱盐膜元件的著名厂商中，前 3家的膜元件华能玉环电厂都使用过，认为短时间运行效果相差不大。 ■ 能量回收装置 华能玉环采用美国 ERI公司的 PXTM液 — 液直接交换式能量回收器。 该能量回收器能量回收效率较高。 PXTM由于没有能量形态的变化，消耗的能量只是维持陶瓷转子的转动和润滑，因而单只元件的能量回收效率可高达 95%左右。 制水成本分析 表 5列出了华能浙江分公司海水淡化工程成本测算。 该工程的动态投资为 19,244万元，其中贷款为 14,433万元，利率为 %。 表 5. 华能浙江分公司海水淡化工程成本测算 项目 成本构成 /元 t 1 年运行 7 000 h 年运行 6 000 h 化学药品消耗（ 4元 /t） 电力消耗（电价按 /kWh, /t） 大修及检修维护费（ 193万元 /a） 反渗透膜更换费用（ 980万元 /a） 人员工资（ 60万元 /a） 固定资产折旧费用（ 1 /a） 单位运行成本 单位制水成本 目前沿海城市淡水资源比较紧张，水价也在逐步上升，玉环工程海水淡化的制水成本 在4元 /吨左右 ， 与当地工业用水的水价已基本持平。 湛江 东顺石油化工有限公司海水淡化水场方案 Ashkelon海水淡化厂（ 反渗透法） 背景 Ashkelon 海水反渗透厂是世界最大的采用膜技术的海水淡化厂，项目造价近 元，每天生产 300,000立方米的饮用水。 海水淡化厂包括膜海水淡化和海水提升、浓盐水排放、原水预处理和成品水处理等设施，此外还 建有一个专门的联合循环燃气轮机（联合发电）发电厂，提供 80 兆瓦的电力，其中56兆瓦供海水淡化处理使用。 由于该厂采用先进的反渗透技术和一流的能量回收系统，因此成本较低，所生产出来的饮用水达到此类工艺的最低价格，即 美元 /m3。 图 反渗透海水淡化厂 鸟瞰图 湛江 东顺石油化工有限公司海水淡化水场方案 图 反渗透 工艺流程图 连续可靠运行是工厂设计的重点。 由于该厂提供的饮用水量是设想中的两倍，因此该厂差不多由两个独立的部分组成，每个部分每天提供 165,000 立方米的饮用水。 这两部分共用海水提升 泵站和最终的后处理（补充矿物质和消毒）设施，这些设施和泵站都具备足够的能力以确保各部分的独立运行。 进水和预处理 进水泵站配有五台 35,000m3/h 的立式泵，通过两根管线将海水送到预处理设施，每根管线对应着 20个双层重力滤池。 过滤前添加化学药剂，并通过静态混合器混合。 在预处理阶段，采用硫酸亚铁作为混凝剂和硫酸作为 pH 调节剂以便有效去除悬浮固体。 此外还安装有其它化学药剂投加设备（冲击加氯，聚合物）以便在海水水质恶化时使用。 湛江 东顺石油化工有限公司海水淡化水场方案 进水 双层滤 池 图 4. 进水预处理 化学处理系统可以根据流速进行实时调节，并有适当冗余以确保系统的有效性。 重力滤池通过石英砂和无烟煤介质实现过滤，过滤速度是 8m/h。 这种慢滤速、长停留时间和避免形成短流的配水和集水系统保证了过滤的高效率。 即使在暴雨的浊度情况下，用这种方式过滤的海水也满足后续处理的要求。 这些滤池每两天自动反冲洗一次。 微孔过滤器构成第二级过滤，也是膜处理之前的最后一道安全屏障。 图 5. 微孔过滤器 反渗透 过滤后的海水经过高压泵流向反渗透设备，这些设备与先进的双工作交换能量回收（ DWEER）设施联系在一起。 高压泵和能量回收设备可以各自独立运行。 这有助于提高系统的灵活性和效率。 湛江 东顺石油化工有限公司海水淡化水场方案 高压中心 能量回收中心 图 海水淡化设施由四阶段系统组成，这种设计是在考虑到出水水质的情况下采用的（氯化物小于 20ppm，硼小于 ）。 第一个阶段是传统的海水反渗透系统，回收率大约是 45%。 部分渗透水来自压力容器的进水侧（前渗透）。 这部分的盐浓度低于整个渗透水的浓度，可以直接与其它阶段的渗透水混合。 经过第一个阶段处理后的渗透后水进入第二个阶段，采用高 pH值，提高膜对硼的去除率。 此阶段的回收率是 85%。 在这个阶段处理的渗透水成为最终水的一部分。 经过第二个阶段处理后的浓盐水进入第三个处理阶段，这个阶段主要是对第二阶段处理的浓盐水进行软化。 回收率为 85%，采用低 pH 值。 由于处于酸化环境，因此在高回收率和高浓水浓度时也不用担心在膜 表面上会结垢。 但是由于 pH 值低，硼去除率很低，部分硼会伴随渗透水进入下一阶段。 因此在这个阶段形成的渗透水还不能被视作成品水，而必须经过第四个阶段的处理。 第四个阶段的回收率达到 90%。 在这个阶段采用高 pH值，以便去除在第二个阶段中浓水中的硼。 经过第四个阶段处理后的水可以与成品水混合在一起。 在 ―标准 ‖的两阶段法海水处理中，第二个阶段产生的浓水直接进入第一阶段的进水，由于浓盐水的硼浓度太高，因此这种方法没有被采纳。 在设计阶段还考虑过其它方案，其中有将浓盐水直接排放或使用硼选择性离子交换剂等。 制水成本是 确定最佳工艺和设计的一个主要考虑因素。 湛江 东顺石油化工有限公司海水淡化水场方案 图 7. 第一阶段的反渗透系统 海水淡化设施由第一阶段的 32个反渗透装置、第二阶段的 8个装置、第三阶段的两个装置和第四阶段的两个装置组成。 该设施共采用了 25,600 支海水膜和 15,100支苦咸水膜。 最终采用了 DOW（陶氏）公司的 Filmtec 膜用于反渗透处理。 后处理 经过多个阶段的反渗透系统的处理，从硼和氯化物含量的角度来看，出水质量已经符合要求，而采用石灰进行的后处理工作主要用于在将出水送入国家供水系统之前使之矿化。 这个矿化过程以及碱度、硬 度和 pH 值的调节过程对于满足饮用水质标准是必不可少的，可以有效防止在供水管网中的腐蚀作用。 Ashkelon 采用中心设计方法的主要创新技术 传统的反渗透设备主要由高压泵、能量回收轮机和膜构成，并不适合大规模的反渗透处理厂。 改进的办法之一是从本地模式转换成中央模式，集中泵送海水到高压比起传统方法来更经济实惠，能量回收也同样如此。 构成海水淡化厂的两个部分中每个都配有三个高压泵，组成一个泵送中心，将海水通过共用管线送往各个反渗透装置，另有一台泵作为备用。 四十个 DWEER装置构成一个能量回收中心，该 中心收集来自各个反渗透装置的加压浓盐水，将能量传输给海水，并通过共用进水管泵送至各个反渗透装置。 这种方法有助于提高各个系统的效率。 泵的效率是速度和流量的函数，效率高的泵每分钟转数和流量都很高。 Ashkelon 高压泵达到了最大限度的泵效率（最佳工况时达到 %）。 四十个 DWEER 构成能量回收中心，分成十组，每组四个，其中一组备用。 这样便于在较大范围内进行能量回收，并能提高系统的效率和灵活性。 湛江 东顺石油化工有限公司海水淡化水场方案 阿联酋阿布扎比 TAWEELAH A1（ 多效蒸馏法） 下面介绍 MED法在阿布扎比 AL TAWEELAH A1海水淡化项目上的应用。 背景 ■ 海水淡化厂的扩建：该项目是 AL Taweelah 海水淡化厂扩建的一部分，该厂目前是世界上最大的海水淡化厂，日产水量为。 ■ 高效可靠的处理工艺：该系统必须性能可靠，因为海水淡化厂要为市民提供不间断和高质量的饮用水。 ■ 生产量大：项目确保每天生产 24万立方米的海水淡化水。 ■ 能耗低：为了提供最佳报价，解决方案必须考虑重复利用来自发电站的蒸汽，以确保最低耗电量。 这种设计带来更高的能量输出，从而获得更多收益，同时还能实现可持续发展。 解决方案 1. MEDTVC 工艺（多效海水淡化 /热 蒸汽 压缩） 威立雅集团的 SIDEM 基于在热法海水淡化方面的丰富经验，提出了具有创造性的多效蒸馏 热蒸汽压缩 (MEDTVC)工艺。 MED 技术为大规模海水淡化提供了一个极具吸引力的解决方案，在投资成本和耗电量方面很有竞争力。 SIDEM 提供了包括 14 个热法海水淡水装置在内的全套方案，每个装置每天能够提供 17,120 立方米的饮用水。 该厂每天的生产量达到 240,000 立方米，是采用 MED－ TVC技术规模最大的热法海水淡化厂。 2. MED－ TVC 海水淡化厂的运营 SIDEM 开发的 MED－ TVC 工艺的最大特点是，与其它公司的热法相比，生产每立方 米海水淡化水可节约 – 3 kw 的能量，这有利于提高能量输出效率和运行收益水平。 正是由于这些特点带来的额外收益， SIDEM 的客户才可以提高海水淡化厂收购价格而不带来任何风险。 湛江 东顺石油化工有限公司海水淡化水场方案 图 8. MED 装置区 典型工艺流程 MED技术基本上采用真空蒸馏法，这种工艺效率高，便于低温蒸发。 每个装置都由若干连接起来的蒸发器组成，压力（和温度）渐次下降。 每个蒸发器主要由水平方向 的管束组成，在顶部喷洒海水，然后重力下落。 加热蒸汽进入管束内侧，通过外部冷却作用凝结成水（淡水）。 同时，通过回收凝结热（潜热）重新加热海水，再部分蒸发。 海水蒸发产生的蒸汽被用为下一道工艺的加热介质。 从前一个蒸发器到后一个蒸发器的压力逐渐减少，使得浓盐水被导入下一个蒸发器并蒸发释放出更多的蒸汽。 图 9. MED 蒸发器 在蒸发器和热蒸发器之间加装一个热压缩器可以提高 MED工艺的热效率。 这种静态压缩器利用在蒸发器中产生的一部分蒸汽，将其回注到压力更高的蒸汽中，作为第一个蒸发器的加热介质。 湛江 东顺石油化工有限公司海水淡化水场方案 六 .对我项目的建议方案 项目概况 ■ 东顺石油化工有限公司大型炼油化工项目位于湛江市开发区东海岛新区，岛上水资源相对紧缺； ■ 根据开发区管委会的要求，需要公司建设一套日产 20万吨淡化海水的海水淡化装置； ■ 该海水淡 化工程是东顺炼油化工项目的一部分，建成后将成为我国最大的海水淡化工程，也是世界上规模较大的海水淡化工程之一； ■ 该系统必须稳定可靠，以保证本项目和园区内。