海水淡化解得了“近渴”?

renwen 提交于 周三, 2019/03/27 - 23:40
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  海水淡化成本过高,一度是企业不感冒的主要绊脚石。目前使用的膜法和热法,最大问题都是“费电、烧钱”。这个技术消耗的主要就是电,另外利用反渗透膜来截留杂质盐分。每隔一段时间,膜就需要清洗甚至更换,电耗和膜的维护更换是该技术高成本的关键难题。热法,简而言之就是蒸馏,如同家庭煲汤一样,常压下水达到100摄氏度蒸发。但海水不行,像煲汤一样进行常规蒸馏,就会出现厚厚的一层垢。工业上淡化海水一般采用负压蒸馏,水不需要100摄氏度,几十摄氏度就蒸发了。海水就不会发生结垢,这成为海水淡化的另一种可靠方法,但同样存在成本高昂的弱点。

  目前,我国沿海多个万吨级和10万吨级海水淡化工程相继投产运营。今年1月15日,国家海洋局局长王宏在接受采访时介绍说,“十二五”期间,海水淡化设备国产化率由40%上升到现在的85%左右。“我们研发出的利用余热进行海水淡化的新技术,可用于海岛、远洋渔船、海上平台、沿海地区等,可大幅降低海水淡化实际能耗和成本”,虽然没有进行严格的成本核算,但张凤鸣预计说,使用废热发电较之另外两种技术,成本降低至少三分之一。

  “技术原理并不是特别难”,张凤鸣介绍说,难的在于系统控制、工艺优化和装备设计,难的在于和电厂工程建设的协调和海岛的工作环境,一天只有两班船进岛,人员和设备的运输都受到限制,相应的工程费用比内地要高两三倍,运输、人力都很贵。他介绍,针对船上的海水淡化装备研发也正在进行,预计今年下半年将在船上进行示范。

  科普

  海水淡化的新“水电组合”

  柴油发电机的效率一般比较低,只有40%左右能量被有效利用来发电,剩下的60%一般以废热形式排掉。柴油机余热利用节能装置是通过一些换热设备及控制元件,将柴油机缸套冷却水的热量置换到海水淡化系统的热源回路,从而用于加热海水蒸发,实现海水淡化。

  深入海边2米的立体潜水泵,持续地抽水进入厂房,普通过滤一下大颗粒杂质,就直接打到多效蒸馏器里面。最后出来两股无色的液体,只不过一半是淡水,一半是更为咸涩的浓海水。浓海水排掉,淡水就临时打到水箱里储存起来。

  “我们用低温多效蒸馏,海水首先进入第一效蒸馏器,加热出来的蒸汽进入下一效蒸馏器。由于蒸汽冷凝是一个放热的过程,而海水蒸发需要吸热,这样用蒸汽冷凝放出的热去加热海水蒸发,这样海水一级级去蒸发,相当于把热一级级循环利用起来”,张凤鸣画的示范工程系统图并不复杂:热源是一台柴油发电机的缸套冷却水。热源以热水的方式进入系统,并在负压的环境下使海水蒸发脱盐。蒸汽进入下一效蒸馏器后冷凝成为淡水,冷凝时释放的潜热又用于下一效海水蒸发;这样的过程可进行多次。

  海水淡化系统的核心设备为低温多效蒸馏器。安装在桂山岛发电厂内的蒸馏器已经投入使用,能够日产60吨淡水,这套系统是张凤鸣团队设计的4效塔式低温多效蒸馏器,它像一个巨大的钢铁塔箱一样,高耸在柴油发电机旁边。设备整体高4米,加上两米多底架,长宽尺寸为2.5×2.0米,总重约为6吨。主体设备材质为316L不锈钢,换热管采用钛合金管,使用寿命可达15年。“后续我们的系统会做成撬装式,对于空间有限的场合,有块10平方米的地方,就可以放下整套系统”,张凤鸣介绍说,海水淡化系统对于环境的要求并不高。