低温多效海水淡化与水电联产技术的应用探索
张建丽
北京国华电力技术有限责任公司（北京100089）
[摘 要] 本文介绍了海水淡化技术的主要海水淡化方法，分析了影响海水淡化技术方案选择的主要因素，以及水电联产海水淡化技术的优势，并介绍了河北黄骅电厂低温多效海水淡化(MED)技术应用情况。
[关键词] 海水淡化 水电联产
The Research & Application of Low Temperaturemulti Effect Desalination Technology
Combined Desalination Plant with Power Plant
Abstract： This article introduces themain technologies to desalinate the seawater, analyses the
significant influences affected the choice of technical procedure, and advantages of combined desalination plant
with power plant, as well as introduces the application of seawater Low Temperaturemulti Effect Desalination
(MED) technology in Hebei Huanghua Power Plant.
1 海水淡化技术概况
1.1 海水淡化方法概述
淡水资源匮乏和水污染问题已成为当今世界威胁人类生存的重大问题，淡化海水是从水危机和水污染的厄运和沮丧的困境下实现新水源生产的希望，因为海水具有取之不尽、用之不竭的特点，是真正可持续利用的资源。海水淡化技术的日新月异，孕育着一个市场开发与社会应用前景极为广阔的新兴产业。
海水淡化方法有数十种，但目前工业上采用的主要有以下几种，即多级闪蒸（MSF）、海水反渗透（SWRO）、多效蒸发或多效蒸馏（ME 或MED）和压汽蒸馏（TVC）。
1.1.1 海水反渗透法（SWRO）
反渗透法（SWRO）：将海水加压，使淡水透过渗透膜而盐份被截留的淡化方法。由于反渗透膜材料的不断改进，海水反渗透技术越来越引起人们的关注，现也已成为蒸馏法海水淡化系统的主要竞争对手。
目前，反渗透海水淡化设备国产化程度最高，除了反渗透膜、高压泵、能量回收装置需要进口外，其他设备和器件均可以在国内加工制造。影响SWRO 运行成本的重要因素是更换膜元件。随着膜技术的发展，膜的水通量不断提高，价格持续下降，膜的寿命也在延长，因此工程投资较蒸馏法低。而且反渗透法运行灵活，不会因维修影响供水，无须设置大型储水罐。但是反渗透工艺对海水水质要求较严，海水预处理系统流程较复杂。
1.1.2 多级闪蒸（MSF）
多级闪蒸（MSF）：经过加热的海水，依次在多个压力逐级降低的闪蒸室进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。
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。目前其技术较为成熟，整体性好，运行安全性高，适合于大型和超大型淡化装置。
1.1.3 多效蒸发（ME）

多效蒸发（ME）即加热后的海水经多个蒸发器串联运行的蒸发过程。包括两种类型，一类是各效分列式，称为竖管蒸发（VTE）。操作温度一般较高，顶温100～120℃；另一类是低温多效蒸馏（LT-MED），顶温70℃左右。后者较前者较具竞争力，是蒸馏法中最节能的方法之一。对于供汽温度为80℃上下的低温供热条件，采用低温多效蒸馏也是有利的。
低温多效海水淡化技术是20 世纪80 年代成熟的高效海水淡化技术。低温多效工艺对海水品质变化的适应性强，操作温度低，减缓了设备的腐蚀和结垢；对进料海水的预处理简单；设备的操作简单，平衡调节时间较短；水、电联产，经济性好，能源利用率高。
1.2 影响技术方案选择的主要因素
在实际技术经济比较过程中，究竟哪种海水淡化方法最经济，这也不是绝对的，要根据实际条件而定，包括规模大小、能源费用、原水水质、气候条件以及技术与安全性要求等。

我国当前对海水淡化技术需求最多的是北方沿海地区，考虑建设海水淡化装置时，除了考虑用户与投资等基本条件外，大多涉及到以下一些自然与环境条件：
􀁺 海水温度
几种淡化过程对海水温度的适应性是不一样的。
反渗透适宜温度：15～35 ℃
蒸馏法适宜温度：0～35 ℃
浮冰法适宜温度：<-3 ℃
􀁺 热能来源
大型蒸馏淡化厂（MSF 和MED），都要求与火电厂联建，利用汽轮机低压抽汽作为热源，或者与低温核能供热站直接连接，这都是世界通例。
反渗透与蒸馏法联合设计和运行，是解决反渗透冬季供水加热的另一可行办法。蒸馏法排热段排出冷却海水，与电厂汽轮机的冷却海水一样，可作为反渗透冬春季节的供水。
􀁺 环境因素
原水污染对蒸馏法不敏感，而对反渗透法将会大幅度增加海水预处理的难度和成本；对于较小的规模一般也容易处理，而对大型淡化厂则有可能影响到总体的技术方案。
2 水电联产的海水淡化技术的优势
水电联产海水淡化技术的一项重要意义是实现热能的充分利用。蒸馏法通常与火力发电站联合建设与运行，采用汽轮机低压抽汽作为热源淡化海水，使得发电余热得到充分利用。
通过水电联产的建设模式，可以有效降低水和电的生产成本。蒸汽轮机和低温多效蒸馏淡化装置联产，可以实现5KWh/m3 左右的耗电量。对于蒸汽轮机联产淡化厂来说，每1MW 装机容量每天可以生产大约1000m3 淡水，根据源蒸汽质量和蒸馏装置的设计不同，这个产量可以达到很高的水平。
我国电力工业以燃煤电厂为主，燃煤电厂是耗水大户，如果大部分火力发电厂的用水用海水来解决，可以节约淡水资源200-300 亿m3/a，燃煤发电厂海水淡化不仅可供本厂用水，还可以向邻近地区提供工业用水和居民饮用水，对于缓解我国缺水局面大有帮助。
采用电厂海水淡化技术和利用海水解决电厂用水需求后，在沿海修建电厂不会再受能否取得陆上淡水资源的限制，为我国在沿海地区修建燃煤电厂和核电站开辟了广阔的道路。
采用海水淡化技术可以制得高品质的淡水，还可以使电厂化学制水系统得到简化，降低设备投资和运行成本。
电力工业利用海水及海水淡化已经取得了一定经验，业已证明具有巨大的经济效益和社会效益，已经有条件利用海水、节约淡水发展电力工业。
3 河北黄骅电厂海水淡化技术应用情况
3.1 一期海水工程概况
河北黄骅电厂位于淡水严重缺乏的渤海之滨，利用电厂低参数的蒸汽，进行海水淡化，实现水电联产，既可以满足电厂的淡水用量，又可以向该地区供应淡水，缓解周边地区淡水紧缺的局面。河北黄骅电厂一期工程安装2×600MW 亚临界汽轮发电机组，海水淡化站规划容量10 万m3/d，采用分期建设模式。经对各种海水淡化技术和汽轮机抽汽系统及汽轮机本体结构进行反复论证比较后，一期工程选择了带热压缩的低温多效海水淡化技术。经过设备招标选择了法国SIDEM 公司设计制造的2 套10000m3/d 的低温多效海水淡化装置。
根据电厂总体工期进度安排，2005 年5 月海水淡化工程陆续开工，经过十一个月的土建施工、设备安装和调试，到2006 年3 月14 日成功制出淡水。经性能考核试验，2 套装置的产水量、产品水质、造水比、电耗及调节性能均达到设计值。自投运至今，2 套海水淡化装置运行稳定，全部自动控制和连锁保护都正常投运，各项监视、控制参数正常。
3.2 黄骅电厂海水淡化工艺特点
3.2.1 黄骅电厂低温多效（MED）设备主要参数和工艺流程