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        多維度海水淡化技術(shù)比較及產(chǎn)業(yè)前瞻

        2014-11-07 01:08:07李達(dá)然徐秀萍劉一操
        科技資訊 2014年10期
        關(guān)鍵詞:海水淡化

        李達(dá)然 徐秀萍 劉一操

        摘 要:對(duì)比了國內(nèi)外海水淡化技術(shù)應(yīng)用的方法、規(guī)模、差距,并介紹了海水淡化技術(shù)的最新進(jìn)展。比較了多級(jí)閃蒸、多效蒸餾、反滲透三種主流淡化技術(shù)的性能差異與適用條件,為海水淡化技術(shù)的選型提供了參考。并從實(shí)際需求與國家政策層面剖析了我國海水淡化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及巨大潛力。

        關(guān)鍵詞:海水淡化 技術(shù)比較 產(chǎn)業(yè)前瞻

        中圖分類號(hào):TP747 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2014)04(a)-0052-02

        隨著淡水資源的緊缺,世界各國爭相發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)。目前中東國家中的沙特、以色列等國家70%的淡水資源來源于海水淡化,美國、韓國等也積極發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)。2011年海水淡化新開工項(xiàng)目投資額達(dá)到100億美元,2012年達(dá)到120億美元,預(yù)計(jì)到2016年將達(dá)到180億美元以上[1]。我國是13個(gè)貧水國之一,人均淡水資源占有量僅為世界平均的1/4,作為確保我國淡水資源的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施,海水淡化產(chǎn)業(yè)將蓬勃發(fā)展。

        1 主流淡化技術(shù)特點(diǎn)比較

        目前世界上主流海水淡化技術(shù)有:多級(jí)閃蒸(MSF)、多效蒸餾(MED)和反滲透(RO)。MSF技術(shù)最成熟,單機(jī)淡水容量也最大,達(dá)到7.6×104 m3/d[2]。同時(shí)其動(dòng)力消耗較大,每生產(chǎn)一噸淡水耗電量為3.25~4.5 kWh。因?yàn)镸SF工作溫度高,設(shè)備的結(jié)構(gòu)和腐蝕速度快,需投入大量化學(xué)試劑或采用價(jià)格昂貴的耐腐蝕材料,因此成本高。MSF工作范圍小,為其設(shè)計(jì)值的80%~110%,且由于高腐蝕性,傳熱管易破裂,將導(dǎo)致產(chǎn)品水受污染;MSF設(shè)備初期投資大。

        MED單機(jī)產(chǎn)水能力為3.6×104 m3/d。其能耗極低,每生產(chǎn)一噸淡水耗電量僅為0.9~1.2 kWh。因?yàn)樵聿煌瑐鳠嵯禂?shù)比MSF高,所需傳熱面積也更少;同時(shí)MED的工作范圍大,一般可以達(dá)到設(shè)計(jì)值的40% ~110%;MED設(shè)備初期投資較MSF小。

        RO技術(shù)最大單機(jī)容量為2.1×104 m3/d,根據(jù)不同預(yù)處理工藝,噸水電耗在3.0~4.0 kWh之間。由于反滲透過程不存在相變,不用將水蒸發(fā)后再凝結(jié),因此,其初期投資及造水成本均更低。RO技術(shù)主要控制壓力與反滲透膜,其裝置相對(duì)簡單,維護(hù)方便。但RO對(duì)源海水要求較高,需進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理,反滲透膜更是需要定期更換。不同地區(qū)不同季節(jié)甚至同一天中不同時(shí)間段,海水溫度差異較大,當(dāng)水溫很低時(shí),預(yù)處理需要將海水加熱,如無廉價(jià)熱源,RO制水成本將大幅增加。

        2 國內(nèi)外選用技術(shù)的差異

        從各國選用的海水淡化方法對(duì)比可看出,MSF多集中在海灣國家,如沙特阿拉伯、阿曼等[3]。具體原因是,海灣地區(qū)擁有豐富的石油資源,電廠利用廉價(jià)的油田氣發(fā)電,再建立起水電聯(lián)產(chǎn)模式,從汽輪機(jī)抽蒸汽進(jìn)行海水淡化,因此能耗費(fèi)用極低。同時(shí),MSF單機(jī)容量最大,淡化產(chǎn)量高,技術(shù)也最成熟。另外,海灣地區(qū)夏天時(shí)的水溫高達(dá)40多度,含鹽量更是達(dá)到4×104 mg/L,再加上該地區(qū)石油污染嚴(yán)重,這些都限制了RO的應(yīng)用。

        RO的市場則主要分布在除海灣和南美外的世界其他地區(qū)。歐洲的海水淡化就主要采用RO,日本現(xiàn)有淡水技術(shù)也主要采用RO。美國在處理苦咸水方面RO技術(shù)應(yīng)用最廣,且一直到2025年的淡水生產(chǎn)規(guī)劃基本上都采用膜法。如今隨著納濾、超濾、微濾技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,更為RO裝置的長期穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證。

        而我國的海水淡化工程則主要選用RO和MED技術(shù),MSF雖在國際上占有較多份額且歷史悠久,但由于其高能耗和高投資等方面原因,基本不被采用。截止2012年,我國的海水淡化工程中,RO約占67%,MED約占27%[4]。

        3 國內(nèi)外海水淡化技術(shù)差距

        截止2008年,世界海水淡化總體規(guī)模已達(dá)到6 421×104 m3/d,而截止2010年10月,國內(nèi)淡化裝置規(guī)模也僅有50×104 m3/d。從單機(jī)規(guī)???,國外多級(jí)閃蒸、低溫多效、反滲透也分別達(dá)到7.6×104、3.6×104和2.1×104 m3/d,正在建設(shè)和醞釀的有9×104 m3/d、4.5×104 m3/d和2.7×104 m3/d的單機(jī)規(guī)模。而國內(nèi)自行設(shè)計(jì)的僅為1.2×104 m3/d、1.25×104 m3/d和1.0×104 m3/d[5]。

        我國已建成的海水淡化工程中,自主完成建設(shè)的只占30%左右。如果以產(chǎn)水量計(jì)算,甚至還不到13%。我國的RO系統(tǒng)中,有80%的反滲透膜仍從國外進(jìn)口。MED設(shè)備中的蒸汽噴射泵,至今也只有幾家公司進(jìn)行研究。國產(chǎn)的阻垢劑在使用效果上也明顯劣于國外產(chǎn)品。

        設(shè)備制造方面,我國從事海水淡化設(shè)備設(shè)計(jì)制造的企業(yè)剛剛起步,企業(yè)生成能力和規(guī)模有限,更沒有形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。由于海水具有腐蝕性,設(shè)備原材料大部分依賴進(jìn)口。加工工藝和加工精度上與國際先進(jìn)制造企業(yè)還有較大差距,市場競爭力不足。

        在水務(wù)市場上,當(dāng)前我國已經(jīng)形成了一套比較完備的水務(wù)體系,自來水可以享受保護(hù)性價(jià)格優(yōu)惠。但由于海水淡化產(chǎn)業(yè)形成規(guī)模較晚,淡化水仍被獨(dú)立于現(xiàn)有自來水價(jià)格體系之外。雖然我國海水淡化產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展期,但由于民間資本進(jìn)入這個(gè)行業(yè)門檻高、投資回報(bào)周期長等,投資者大多持觀望態(tài)度。此外,我國現(xiàn)有的城市管網(wǎng)普遍為鑄鐵,而海水淡化生產(chǎn)的水普遍呈酸性,對(duì)現(xiàn)有的管網(wǎng)將造成腐蝕。因此,我國的海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀同經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展要求仍存在著較大差距。

        4 我國海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景

        2012年2月國務(wù)院下發(fā)了《關(guān)于加快發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)的意見》,2012年5月,國家發(fā)改委發(fā)布了《國家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于開展海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)示范工作的通知》,開展海水淡化產(chǎn)業(yè)示范工程建設(shè)。2012年8月國家有關(guān)部門又聯(lián)合發(fā)布了《海水淡化科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》,提出到2015年,我國海水淡化產(chǎn)業(yè)規(guī)模要達(dá)到220~260萬噸/日,對(duì)海島新增供水量的占比要提高到50%以上;海水淡化設(shè)備制造自主化率提高到70%;并建立起較為完善的海水淡化產(chǎn)業(yè)鏈。從《2013—2017年中國海水淡化產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》來看,未來十年內(nèi)海水淡化市場規(guī)模有超過5倍的成長空間,發(fā)展?jié)摿薮蟆R虼?,可以預(yù)期,“十二五”期間我國海水淡化裝備制造業(yè)產(chǎn)值將達(dá)180億元,相關(guān)工程配套產(chǎn)值可達(dá)90億元,售水產(chǎn)值為183億元[6]。

        5 結(jié)論

        經(jīng)過以上對(duì)比與分析,多級(jí)閃蒸技術(shù)在海灣地區(qū)應(yīng)用最廣,反滲透技術(shù)在歐美、日本等地區(qū)應(yīng)用最廣,我國是低溫多效技術(shù)應(yīng)用得最多。同時(shí),我國的海水淡化產(chǎn)業(yè)無論是在產(chǎn)業(yè)規(guī)模還是在單機(jī)規(guī)模上與發(fā)達(dá)國家還有很大的差距,但是我國海水淡化項(xiàng)目的規(guī)模也正在逐漸擴(kuò)大。目前幾種海水淡化技術(shù)都進(jìn)入成熟階段,對(duì)于技術(shù)的選擇不存在唯一性,總體來說單獨(dú)設(shè)計(jì)的海水淡化廠適宜采用反滲透法,如果有電廠配套,則采用低溫多效技術(shù)更加經(jīng)濟(jì);若作為10萬噸級(jí)高需水量的廠礦企業(yè)供水水源,采用多級(jí)閃蒸則更加經(jīng)濟(jì)可靠。相信隨著研究的深入和示范項(xiàng)目的開展,我國的海水淡化技術(shù)在未來必定會(huì)更具競爭力。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 夏運(yùn)彬,張慶國,于江寧.加強(qiáng)國際合作促進(jìn)我省海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J].山東經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略研究,2012(6):27-30.

        [2] 阮國嶺.海水淡化及其在電廠中的應(yīng)用[J].電力設(shè)備,2006,7(9):1-5.

        [3] 解利昕,李憑力,王世昌.海水淡化技術(shù)現(xiàn)狀及各種淡化方法評(píng)述[J].化工進(jìn)展,2003,22(10):1081-1084.

        [4] 劉非,楊喆,王建宏.我國海水淡化技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].中國機(jī)電工業(yè),2012(7):102-103.

        [5] 馮厚軍,謝春剛.中國海水淡化技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J].化學(xué)工業(yè)與工程,2010,27(2):103-109.

        [6] 中經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究所.2013—2017年中國海水淡化產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告[R].北京:中經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究所,2013.

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