低溫多效蒸餾海水淡化設備

① 低溫多效蒸餾海水淡化成本分析

目前，我國是聯合國公認的世界13個最貧水國家之一。世界性的淡水危機，為海水淡化技術發展提供了廣闊的市場，海水淡化技術的應用成為解決淡水資源危機的有效方法。低溫多效蒸餾(LT-MED)是海水淡化技術目前的主流技術之一，其原料海水的最高蒸發溫度一般低於70℃，其特徵是將一系列的水平管降膜蒸發器或垂直管降膜蒸發器串聯起來並被分成若干效組，用一定量的蒸汽輸入，通過多次的蒸發和冷凝，從而得到多倍於加熱蒸汽量的蒸餾水的海水淡化技術。淡化後的水含鹽量小於5 mg/L。因其具有產品水水質好、預處理簡單、腐蝕和結垢風險小、單機制水能力大以及技術經濟性好等特點，得到了越來越多的應用，市場佔有率逐步提高；但LT-MED技術的推廣受成本限制極大,因此，降低制水成本是LT-MED技術研究的熱點，也是進一步推廣應用LT-MED技術的必要條件。
1工程概況
某發電廠一期安裝2-600 MW國產亞臨界燃煤發電機組，二期安裝2-660 MW國產超臨界燃煤發電機組，循環水系統採用海水直流供水系統。電廠利用4台機組抽汽，採用海水淡化工藝製取淡水，實施水電聯產。日產25000 m3淡水的海水淡化裝置所需蒸汽由電廠一、二期工程汽輪機中壓缸末級抽汽提供，原料海水由循環水供水管取水。採用配置蒸汽熱壓縮器(TVC)的橫管降膜低溫多效蒸餾 (LT-TVC-MED)海水淡化工藝,裝置可以在40%～100%工況下運行。主設備由串列式水平布置的10效蒸發器組成，在第7效的末端抽汽。蒸發器採用多支座卧式直列布置在鋼架上。裝置主要參數見表1。
2低溫多效蒸餾技術成本分析
低溫多效蒸餾海水淡化的成本是一個比較復雜的問題，受多種因素的影響，如項目地理位置、氣候條件、海水水質、海水隨季節的溫度分布及可利用的能源等諸多因素均影響著海水淡化的制水成本。本文針對特定項目的具體方案進行成本分析。
海水淡化工程單位水量成本費用可分解為固定成本和可變成本。固定成本指成本總額不隨產量變化的各項費用，主要包括工資或薪酬、固定資產折舊費、長期借款利息和其他費用等。變動成本指成本總額隨產品產量變化而發生同向變化的各項費用，主要包括蒸汽費、耗電費用、化學葯品消耗費用、人工費用以及維修費用等。本文以日產25000 m3淡水的低溫多效蒸餾海水淡化方案為基礎進行成本計算和分析，定量揭示海水淡化成本的變化規律及影響因素。
成本計算基本數據：蒸汽參數0.55 MPa(a)，320 ℃；機組在額定工況下運行，日產淡水25000m3，按年制水量進行計算得出單位水量成本；裝置靜態投資約為2.2億元，貸款金額按執行概算靜態投資的80%計取，貸款利率按同期銀行貸款利率；設備使用壽命30 a，折舊年限20 a，殘值率5%；設備年利用率為98%；按標煤價640元/t計算蒸汽費用2.65元/m3；耗電量1.2 kW-h/m3，電價0.28元/（kW-h）；葯劑費用按0.28元/m3；造水比13.5進行成本計算。
經過對基本方案的分析計算，單位水量淡水成本費用約合人民幣5.39元/m3。海水淡化單位水量各項成本計算結果見表2。
蒸汽費是海水淡化裝置最主要的成本費用，占總成本費用的49%；其次為固定資產折舊費和財務費用，分別為22%和12%；修理費、葯劑費、電費、工資及福利費用共佔17%。其中蒸汽費與年利用率、裝置的造水比相關；修理費、固定資產折舊費以及財務費用以靜態投資額為基礎進行取費計算，葯劑費、電費及人工福利費所佔比例較小，且費用相對恆定，對總成本的變化影響不大。
根據以上分析，確定對成本的影響主要因素為：工程靜態投資、蒸汽費用、造水比以及年利用率,次要因素為用電費、葯劑費和人工福利費。下面以基本方案為基礎，分析當單一變數改變而其他變數保持不變時各項因素對單位水量成本的獨立影響。
2.1工程靜態投資
海水淡化工程的動態投資由靜態投資（包括設備購置費、安裝工程費、建築工程費及其他費用）和建設期貸款利息構成。1/2 12下一頁尾頁由圖1可看出，當靜態投資由基準額的-20%增加到20%時，單位水量成本由4.98元/m3上升至5.79元/m3，增加了16%。因此控制靜態投資尤為重要。靜態投資中的設備購置費（含主設備及輔助系統）成本約占工程靜態投資的47%，因此必須通過控制主設備及輔助設備成本來降低工程的靜態投資，從而降低制水成本。
2.2蒸汽費
由於蒸汽費用占總成本49%，是占制水成本比例最大的單項成本。低溫多效蒸餾海水淡化蒸汽成本主要體現在煤耗上，通過單位水量噸標煤耗的變化，來分析制水蒸汽成本變化的情況。基本方案利用汽輪機抽汽進行制水，成本的分攤較復雜，不同的計算方法蒸汽費用差別較大。由於熱量法未考慮蒸汽的品質，採用此方法進行成本計算不科學，作功能力法以及焓降法均考慮了蒸汽的品質，計算方法較合理，且作功能力法和焓降法兩者計算結果是近似的。因此本文以作功能力法作為海水淡化蒸汽成本的計算方法，結果見圖2。
由圖2看出，當其他因素不變時，蒸汽費用分別從基準值的-20%變化到 20%時，單位水量成本相應從4.86元/m3升到5.92元/m3，增加率達到21.8%。因此要想降低海水淡化成本，根本上需要從汽源方面採取降低成本的措施。如果制水蒸汽為乏汽或廢熱時，蒸汽費用就可忽略不計，制水成本就會很低。對於電水聯產系統，充分利用電廠的余熱和機組抽汽，可有效降低造水成本。計算表明同樣的海水淡化工程當採用四段抽汽進行制水，單位水量蒸汽成本約為2.49元/m3；而採用乏汽制水單位水量蒸汽成本約為1.18元/m3，成本節約效果明顯。
2.3年利用小時數
由圖3看出，年利用率由60%變化到100%時，即年利用小時數由5256 h增加到8760 h時，制水成本下由6.73元/m3下降至5.35元/m3，下降了26%。因此在工程應用中，加強設備管理、提高設備健康水平,是提高設備利用率的基礎，更是提高裝置經濟效益、降低制水成本重要途徑之一。低溫多效蒸餾裝置由於低溫蒸餾的技術特點，比其他海水淡化技術具有更多優勢，使設備結垢及腐蝕降低到最小限度，為裝置在穩定工況下能長時間的運行提供基礎保障，從而提高海水淡化裝置的利用率。只有當整套裝置年可用率大於95%時，才能有效降低制水成本。2.4造水比
裝置的造水比定義為蒸餾裝置產品水和外部輸入總蒸汽的質量流量之比（kg/kg）。造水比體現了裝置運行費用的高低，通常造水比越高，單位淡水產量的能源成本將越低，即消耗蒸汽量越少。由圖4看出，當造水比由12.15提升到14.85時，海水淡化單位水量成本由5.68元/m3降低到5.15元/m3，成本降低了10%。
2.5其他費用
考慮到海水淡化裝置與電廠項目耦合方案，電費採用成本電價，計算結果用電費用占單位水量總成本的6%。蒸餾法海水淡化系統運行過程中電耗波動較小，可以通過優化設計降低用電成本。
葯劑費占單位水量總成本的5%，海水淡化系統正常運行時加入阻垢劑、消泡劑以及還原劑，加葯量根據入料海水量按比例進行添加，因此同樣的水質及產水量，通過改變進料方式，提高濃縮倍率降低原海水量，加葯成本會相應下降。
3降低成本的措施
3.1尋求低成本的熱源，合理使用能源
低溫多效蒸餾海水淡化的成本中蒸汽費用所佔的比例最高，低溫運行的特性使低溫多效蒸餾海水淡化裝置可以使用低等級的熱源，尋求低成本的熱源，將蒸餾工藝的能量成本降到最小，避免能量在質量和數量上的損失，是降低成本的主要措施。
對於電水聯產系統，採用高參數蒸汽對整個系統的效率是不利的，最佳的抽汽參數應該通過水電聯產系統整體優化確定。新建機組可採用焓值較低的汽輪機六抽蒸汽作為制水加熱蒸汽，降低蒸汽費用，從而降低海水淡化成本。同時，利用汽輪機抽汽制水時，選擇經濟工況運行對於制水成本。
3.2採用余熱利用新工藝，實現能源的梯級利用
能源的梯級利用包括按質用能和逐級利用兩個方面，可以根據設備的能級需求構成能量的梯級利用關系，使總的能源利用率達到最高水平。低溫多效蒸餾裝置加熱蒸汽壓力宜為0.025～0.032 MPa(a)，溫度低於70℃，具備利用余熱的有利條件。採用海水淡化與余熱回收利用耦合方案，需根據余熱的種類、參數、數量和利用的可能性，進行綜合熱效率及經濟可行性分析，確定利用方案。
（1）在火力發電廠中，排煙損失在鍋爐熱損失中所佔比例最大，降低排煙溫度，減少排煙損失，對提高鍋爐熱效率起到了決定性作用。由此可見，降低鍋爐的排煙溫度，可以節約煤耗。如果鍋爐排煙與海水淡化相耦合進行煙氣余熱回收利用，可同時降低制水成本。
（2）在電水聯產模式下，利用電站凝汽器循環冷卻水排放的熱量提升海水淡化裝置冬季物料海水溫度，在降低制水成本的同時可減少電廠排放的廢熱量及廢水量。
（3）其他余熱利用：電廠大型汽動輔機排汽余熱與低溫多效蒸餾海水淡化裝置相結合；煉鋼廠或化工廠工藝廢熱與海水淡化技術相結合。
3.3優化工藝參數，提高裝置造水比
（1）採用壓力較高的汽輪機四抽抽汽作為加熱蒸汽汽源，為了利用抽汽的有效能量，降低蒸發裝置末效蒸汽的凝結熱損失，可採用帶蒸汽熱壓縮器（TVC）的低溫多效蒸餾海水淡化裝置（LT-TVC-MED），提高系統熱效率的同時提高裝置造水比，降低制水成本。
（2）在海水淡化蒸發裝置總傳熱溫差一定時，降低效間傳熱溫差，增加效數可提高造水比；另一方面由於造水比隨蒸汽熱壓縮器吸入溫度的增加而升高，合理確定TVC引射參數，優化TVC在裝置中的引射位置，可以提高造水比。
3.4進行合理設備選型，降低設備靜態投資
設備購置費用占靜態投資的47%左右，其費用決定了修理費、固定資產折舊費以及財務費用等成本,因此，可以通過合理設置備用設備、採用新型低成本材料以及採用優化工藝降低靜態投資，從而降低單位水量成本。
3.5注重運行維護，提高設備利用率
通過控制運行參數在合理范圍內，降低主設備結垢的風險以減少酸洗停運時間；對主要輔機設備進行狀態監測,減少故障停機時間；加強所有設備日常維護保養來提高設備利用率。
3.6進行合理的設計及設備選型，降低用電成本
選取合理的參數使海水淡化裝置運行在高負荷工況；優化系統流程和輔助設備選型及配置，選擇合適的設備容量安全裕度以及採用變頻設備等措施降低設備電耗，從而降低海水淡化單位水量用電成本。
4結論
低溫多效蒸餾海水淡化的成本受多種因素的影響,是一個復雜的問題，根據成本的構成分析，蒸汽費是構成低溫多效蒸餾海水淡化系統可變成本的最主要的因素，占總成本費用的49%左右；其次為固定資產折舊費和財務費用，分別為22%和12%；用電費用和葯劑費用佔比較少，分別占總成本的6%和5%。
低溫多效蒸餾海水淡化工程的投資費用分析表明：工程靜態投資中設備購制費約佔47%，因此必須通過裝置大型化研究、設備國產化研究、以及新材料研發等措施控制主設備及輔助設備成本來降低工程的靜態投資，從而降低制水成本。
成本的影響因素還與設備的可用率以及一些設計參數相關，制水成本隨年利用率的增加而降低，只有當整套裝置年利用率大於95%時，才能有效控制制水成本，而工程設計參數對單位水量成本的影響主要表現為海水淡化單位水量成本隨造水比的增加而降低。
降低低溫多效蒸餾海水淡化工程的制水成本必須從設計、製造、運行以及維護等各方面進行控制，以達到最佳的設備性能和較低的制水成本，從而推進低溫多效蒸餾海水淡化技術的應用。
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② 海水淡化用什麼網海水淡化常用設備清單

當我們站在海邊，遠眺著無垠的海洋，或許很難想像這些水源中只有極少一部分是我們可以直接利用的淡水。然而，隨著全球水資源的日益緊缺，海水淡化技術成為解決淡水短缺問題的重要手段之一。而在海水淡化過程中，選擇合適的網狀材料是至關重要的。本文將介紹海水淡化常用設備清單，並詳細探討海水淡化中所使用的網狀材料。
海水淡化常用設備清單
1、反滲透裝置(RO裝置)：反滲透裝置是海水淡化過程中最常用的設備之一。它通過半透膜的作用，將海水中的鹽分和雜質分離，從而獲得淡水。RO裝置通常由膜組件、高壓泵和能量回收裝置等部分組成。
2、多效蒸餾裝置：多效蒸餾裝置利用多級蒸發和冷凝的原理，將海水中的水分蒸發並冷凝，從而得到淡水。多效蒸餾裝置具有高效能和高純度的優點，但其能耗較高。
3、閃蒸裝置：閃蒸裝置是一種利用低溫低壓條件下，將海水中的水分蒸發並冷凝的設備。閃蒸裝置具有能耗低、操作簡單等優點，但其產水量相對較低。
4、蒸發器：蒸發器是將海水中的水分蒸發掉，從而得到淡水的設備。蒸發器通常由加熱器、蒸發室和冷凝器等部分組成。
海水淡化中所使用的網狀材料
1、反滲透膜：反滲透膜是海水淡化中最常用的網狀材料之一。它具有高效的分離性能，能夠有效去除海水中的鹽分和雜質。反滲透膜通常由聚醚腈、聚醯胺等材料製成。
2、蒸發器網：蒸發器網是蒸發器中的關鍵部件，用於支撐和固定蒸發器中的蒸發表面。蒸發器網通常由耐腐蝕、耐高溫的材料製成，如不銹鋼。
3、過濾網：過濾網用於過濾海水中的懸浮物和顆粒物，以保護後續設備的正常運行。過濾網通常由聚丙烯、聚酯等材料製成。
4、支撐網：支撐網用於支撐反滲透膜和蒸發器網，以保證其穩定性和使用壽命。支撐網通常由不銹鋼、鎳合金等材料製成。
5、纖維束：纖維束是多效蒸餾裝置中的關鍵部件，用於將海水中的水分蒸發並冷凝。纖維束通常由聚醯胺、聚醚腈等材料製成。
海水淡化用網的選擇原則
1、分離性能：海水淡化用網的首要要求是具有良好的分離性能，能夠有效去除海水中的鹽分和雜質。
2、耐腐蝕性：由於海水中含有大量的鹽分和雜質，海水淡化用網需要具有良好的耐腐蝕性，以保證設備的長期穩定運行。
3、強度和穩定性：海水淡化用網需要具有足夠的強度和穩定性，以承受高壓、高溫等惡劣環境條件下的工作。
4、經濟性：海水淡化用網的選擇還需要考慮其成本和使用壽命，以確保設備的經濟性和可持續性。
海水淡化技術在解決淡水短缺問題中發揮著重要作用。選擇合適的網狀材料是海水淡化過程中的關鍵一步。本文介紹了海水淡化常用設備清單，並詳細探討了海水淡化中所使用的網狀材料。在選擇海水淡化用網時，需要考慮分離性能、耐腐蝕性、強度和穩定性以及經濟性等因素。通過合理選擇和使用網狀材料，我們可以更高效地實現海水淡化，為人類提供可持續的淡水資源。

③ 請教一下，低溫多效海水淡化裝置是負壓操作嗎第一效蒸發器中蒸汽的壓力和溫度 一般是多少啊 急 急 謝

顯然是負壓，蒸汽壓力可以是0.6Mpa，溫度約159度。

④ 海水淡化的常見方法

全球海水淡化技術超過20 余種，包括反滲透法、低多效、多級閃蒸、電滲析法、壓汽蒸餾、露點蒸發法、水電聯產、熱膜聯產以及利用核能、太陽能、風能、潮汐能海水淡化技術等等，以及微濾、超濾、納濾等多項預處理和後處理工藝。
從大的分類來看，主要分為蒸餾法(熱法)和膜法兩大類，其中低多效蒸餾法、多級閃蒸法和反滲透膜法是全球主流技術。一般而言，低多效具有節能、海水預處理要求低、淡化水品質高等優點;反滲透膜法具有投資低、能耗低等優點，但海水預處理要求高;多級閃蒸法具有技術成熟、運行可靠、裝置產量大等優點，但能耗偏高。一般認為，低多效蒸餾法和反滲透膜法是未來方向。預計「十二五」期間，我國海水淡化將達到150萬-200萬噸/日，是現有產能的三、四倍，投資規模將達到200億元左右。
冷凍海水淡化法原理：海水三相點是使海水汽、液、固三相共存並達到平衡的一個特殊點。若壓力或溫度偏離該三相點，平衡被破壞，三相會自動趨於一相或兩相。真空冷凍法海水淡化正是利用海水的三相點原理，以水自身為製冷劑，使海水同時蒸發與結冰，冰晶再經分離、洗滌而得到淡化水的一種低成本的淡化方法。與蒸餾法、膜海水淡化法相比，冷凍海水淡化法能耗低，腐蝕、結垢輕，預處理簡單，設備投資小，並可處理高含鹽量的海水，是一種較理想的海水淡化法。 冷凍法，即冷凍海水使之結冰，在液態海水變成固態冰的同時鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端，其中蒸餾法會消耗大量的能源並在儀器里產生大量的鍋垢，而所得到的淡水卻並不多；而冷凍法同樣要消耗許多能源，但得到的淡水味道卻不佳，難以使用。
冷凍海水淡化法工藝之預冷 海水脫氣後可與蒸發結晶器內排出的濃鹽水和淡化水產生熱交換，預冷至海水的冰點附近。冷凍海水淡化法工藝之脫氣 由於海水中溶有的不凝性氣體在低壓條件下將幾乎全部釋放,且又不會在冷凝器內冷凝。這將升高系統的壓力，使蒸發結晶器內壓力高於二相點壓力，破壞操作的進行。顯然減壓脫氣法適合本系統。 淡化法是影響海水蒸發與結冰速率的主要因素。
海水淡化法工藝之冰—鹽水是一固液系統 普通的分離方法均可使冰—鹽水得到分離，但分離方法不同，得到的冰晶含鹽量也不同。實驗結果表明減壓過濾方法得到的冰晶含鹽量比常壓過濾方法得到的冰晶含鹽量低得多。
海水淡化法工藝之蒸汽冷凝 在蒸發結晶器內，除海水析出冰晶以外，還將產生大量的蒸汽，這些蒸汽必須及時移走，才能使海水不斷蒸發與結冰。 通常又稱超過濾法，是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。在通常情況下，淡水通過半透膜擴散到海水一側，從而使海水一側的液面逐漸升高，直至一定的高度才停止，這個過程為滲透。此時，海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓，那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2，蒸餾法的1/40。因此，從1974年起，美日等發達國家先後把發展重心轉向反滲透法。
反滲透海水淡化技術發展很快，工程造價和運行成本持續降低，主要發展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統回收率，廉價高效預處理技術，增強系統抗污染能力等。 低溫多效蒸餾淡化技術
低溫多效海水淡化技術是指鹽水的最高蒸發溫度低於70℃的蒸餾淡化技術，其特徵是將一系列的水平管噴淋降膜蒸發器串聯起來，用一定量的蒸汽輸入首效，後面一效的蒸發溫度均低於前面一效，然後通過多次的蒸發和冷凝，從而得到多倍於蒸汽量的蒸餾水的淡化過程。
多效蒸發是讓加熱後的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發，前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源，並冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由於節能的因素，發展迅速，裝置的規模日益擴大，成本日益降低，主要發展趨勢為提高首效溫度，提高裝置單機造水能力；採用廉價材料降低工程造價，提高操作溫度，提高傳熱效率等。一種低溫多效蒸餾法海水淡化設備，包括供汽系統、布水系統、蒸發器、淡水箱及濃水箱，供汽系統的生蒸汽入口置於中間效蒸發器上。工作方法為：（1）布水系統對海水進行噴淋；（2）輸入生蒸汽到中間效蒸發器的蒸發管內部；（3）蒸汽在蒸發管內冷凝傳出熱量，蒸發管外吸收熱量產生蒸發；（4）新蒸汽輸送至其兩側的蒸發管內.管外吸收熱量、產生蒸發；（6）各效蒸發器重復蒸發和冷凝過程；（7）蒸餾水進入淡水箱；（8）濃鹽水進入濃水箱。 真空冷凍海水淡化法工藝包括脫氣、預冷、蒸發結晶、冰晶洗滌、蒸汽冷凝等步驟，海水淡化水產品可達到國家飲用水標准，是一種較理想的海水淡化法。
冷凍海水淡化法工藝
冷凍海水淡化法工藝之脫
冷凍海水淡化法工藝之預冷
冷凍海水淡化法工藝之溫度和壓力
它們是影響海水蒸發與結冰速率的主要因素。
冷凍海水淡化法工藝之冰—鹽水是一固液系統
冷凍海水淡化法工藝之蒸汽冷凝 非加壓滲透吸附
非加壓吸附滲透海水淡化法，或稱為「正向滲透法」，讓水通過多孔膜進入一種超強吸水的吸附劑的鹽濃度甚至超過海水的溶液或固態物，但溶液里的特殊鹽分很容易蒸發。分固態鹽、液態鹽方向。固態鹽解吸附耗能更小。
另外兩種方法都在薄膜結構上有了創新和改進
碳納米管薄膜，是一種用碳納米管來做薄膜的小孔，另一種滲透用的薄膜。
蛋白質膜，是薄膜的孔用引導水分子通過活細胞的細胞膜的蛋白質來構成。