海滨电厂淡水水源的论证
—某电厂淡水补充水源由海水淡化制取或由河水引水的经济比较
贺 平 王桂华
东北电力设计院 （长春 130021）
[摘 要] 本文以某电厂为依托，对海水淡化制取淡水及由河水取水的方案进行充分论证。
[关键词] 电厂 海水淡化 淡水 论证
1 电厂淡水
方案一：电厂淡水补充水源由河水引水电厂淡水由河水引水，在水质较好的水库上游约2km 处建一取水泵房，沿城市规划道路敷设两条DN500 钢骨架复合管道至电厂净化站，管线长约22km，电厂自建净水站。
方案二：电厂淡水补充水源由海水淡化制取。引接方式为：海水水源取自循环冷却水泵出口压力管道，供给海水淡化系统。
1.1 编制原则
方案比较选用的设计水量
本次淡水补充水源按淡水用量650t/h 进行经济比较。
就水源问题充分利用电厂附近的资源，一是利用附近地表水，二是利用电厂周边的海水，针对水源不同，采取有针对性的处理方案，进行安全经济性及社会效益的分析比较，确定最佳方案。
在“开源节流”的原则下，开辟丰富的海水资源，为海边缺水城市节约淡水资源。即利用海水淡化解决电厂用水，充分发挥建设项目的经济效益、社会以及环境效应，同时为地区下一步建设和发展奠定基础。
在保证处理工艺用水要求的前提下，尽可能应用高效节能的新工艺、新技术、新设备。
在处理工艺上，尽可能简单易行，同时使处理效果好、运行费用低。
运行管理工作应提高机械化、自动化程度，设置必要的监测仪器、仪表，达到高质量、低能耗、安全可靠、技术先进、经济合理。
在方案的论证进行综合评价上，应保证达到环境效益，经济效益及社会效益的目标。
在方案选择上，既要考虑到国内外技术成熟的因素，也应顾及目前尚在发展中的新工艺，根据实际情况予以选择。
1.2 海水淡化的意义
电厂地处虽不是严重缺水地区，但随着经济的迅猛发展，淡水需求量持续增长，而淡水资源总量是有限度的，一味地索取势必会造成当地淡水资源更加短缺，为此，开发第二水源的意义就变得十分重大。电厂为海滨电厂，大自然给予了取之不尽用之不竭的海水资源，利用海水淡化来解决淡水资源匮乏的问题，前景十分广阔。
电厂淡水取自河水。电厂淡水主要用于锅炉补给水原水、工业用水、消防用水及生活用水。
如果电厂利用海水淡化来解决电厂用水问题，开辟第二水源，不仅符合我国关于沿海地区积极利用海水淡化的产业政策，而且可为当地储备大量的淡水资源，保证当地居民和工业用户的淡水需求，支持当地经济的可持续发展，具有良好的社会效益。
2 工程设想

2.1 淡水方案的选择
方案一：电厂淡水补充水源由河水引水。
采用地表水淡水水源（由河水引水）时，全厂预处理采用混凝澄清过滤。
方案二：电厂淡水补充水源由海水淡化制取。
采用海水水源时，采用海水淡化处理工艺，海水淡化工艺在海水反渗透技术（SWRO）
和低温多效蒸馏技术（MED）之间优选。
2.2 方案一：电厂淡水补充水源由河水引水
工艺取水方案及净化站设施：
在河水库新建取水泵房，原水提升后通过两条管线引入厂内。
原水净化工艺：
原水—加药反应—斜板沉淀—清水池—过滤—用户
净化站将设有加药间、加次氯酸钠间、反应沉淀池、过滤器，配套建设相应的污泥处理设施。
2.3 方案二：海水淡化处理
2.3.1 海水淡化技术综述
海水淡化的国内外应用现状
海水淡化是指脱除海水中的大部分盐分，使处理后的水符合用水（如饮用水、锅炉补给水和其他工业用水等）标准的水处理技术的总称。海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有反渗透法和蒸馏法。蒸馏法主要有多级闪蒸（MSF）、低温多效（MED）和压汽蒸馏（MVC）技术。
20 世纪70 年代以来，大多数沿海国家由于水资源问题日益突出都卷入了海水淡化的发展潮流。目前，无论中东产油国家，还是西方发达国家，都在建设相当规模的海水淡化厂或海水淡化示范装置。根据国际脱盐协会的统计，截至1995 年底，世界上单台产量在100m3/d以上的淡化水日产量已达2300 万立方米。我国海水淡化技术近年来发展也很快，1981 年在西沙建成200m3/d 的电渗析海水淡化装置；1986 年大港电厂引进了2×3000m3/d 的多级闪蒸海水淡化装置；1994 年大连长海1000m3/d 海水反渗透淡化装置投产造水；沧州化学公司18000m3/d 的高浓度苦咸水反渗透淡化装置已部分投入运行。另外，在浙江嵊泗县和山东长岛县的1000m3/d 和威海电厂2500m3/d 海水反渗透淡化装置已经投产；黄岛发电厂2×3000m3/d 的低温多效海水淡化示范工程、黄骅电厂（低温多效20000m3/d）、大唐王滩电厂（反渗透7200m3/d +3600m3/d）、华能玉环电厂（反渗透20000m3/d）、华能营口电厂（反渗透9600m3/d）、国电庄河电厂（反渗透12000m3/d）等均陆续投产和将要投产。
海水淡化在国外众多的应用事例和国内淡化装置的运行情况均证明其技术是可靠的；从经济上看，由于资源的紧缺，淡水的消费价格逐年提高，而海水淡化产水的成本价近年来有所下降，两者已有重合的价格段。目前我国水价享受政府补贴，所以海水淡化投资和制水成本与传统的供水方式相比仍然偏高，但由于天然淡水资源已经接近耗尽，“水取之不尽”的时代一去不复返，这也为缺水的沿海地区发展海水淡化产业提供了机遇和市场。
主要海水淡化技术简介
蒸馏法
多级闪蒸（MSF）蒸馏法
MSF 是蒸馏法海水淡化最常用的一种方法，在20 世纪80 年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF 技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸（MSF）海水淡化装置，是我国第一套大型的海水淡化装置。
MSF 装置的优点是结垢倾向小、使用寿命长、出水品质好、热效率高。但由于装置浓缩海水的最高操作温度在110℃左右，对传热管和设备本体的腐蚀性较大，必须采用价格昂贵的铜镍合金、特制不锈钢及钛材，因此设备造价高。另外，为了减轻结垢和腐蚀，对进入装置的海水加酸和进行脱气（脱除CO2 和O2），因而也增加了造水成本。
低温多效（MED）蒸馏法
低温多效海水淡化技术是指盐最高温度低于70℃的淡化技术，是20 世纪80 年代成熟的高效淡化技术。其特点是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联布置。加热蒸汽被引入第一效，其冷凝热使几乎等量的海水蒸发，通过多次蒸发和冷凝，后面的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水，最后一效的蒸汽在海水冷凝器中冷凝。第一效冷凝返回锅炉，而其他效及海水冷凝器的冷凝液收集后作为产品水。
低温多效海水淡化装置的运行温度小于70℃，远远低于MSF 装置的110℃，所以其能耗和管壁腐蚀及结垢速率均较低。和MSF 相比，其设备本体和传热管的材质要求也较低。
压汽蒸馏
压汽蒸馏的淡化工艺同低温多效（MED）蒸馏法，不同的是压汽蒸馏应用热耗非常低的热泵，用压缩蒸汽作为蒸发器热管束的加热蒸汽，是一种高效的蒸馏淡化法。压缩可采用蒸汽喷射器，称为热压缩（TVC）；或采用机械蒸汽压缩机。即机械压缩（MVC），是仅仅依靠电能的淡化技术。
在低温多效海水淡化工艺中，根据可供给装置蒸汽的参数，往往采取MED＋TVC 组合的低温多效淡化装置，以提高造水比、降低设备造价和制水成本。
海水反渗透（SWRO）淡化技术
海水反渗透（SWRO）淡化技术在20 世纪70 后获得了很大发展，由于海水反渗透膜材料的不断改进，SWRO 系统越来越引起人们的关注，现已成为蒸馏法海水淡化系统的主要竞争对手。在海湾国家，现已有许多使用一级海水反渗透系统从海水制取饮用水的海水淡化装置工程实例。1988 年7 月日本东京附近一电厂也成功的采用SWRO 装置加离子交换方式制取锅炉用水，产水1600m3/d。近年来，我国也有多个海滨电厂采用SWRO 装置制取电厂锅炉用水和其他工业用水，并积累了一定的运行经验。
海水反渗透（SWRO）系统所需的能量决定于进水的含盐量、系统的浓缩倍率、进水温度及产品水的水质，其能耗一般为9～10kWh/m3，若有能量回收装置，则所需能耗为3.77～5kwh/m3。
各种海水淡化技术性能比较
根据国际淡化界的观点，主要海水淡化技术性能对比汇总见表2.3－1
表2.3－1 主要海水淡化技术性能比较