水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)能耗指標探討

（天津國投津能發(fā)電有限公司，天津300480）

海水淡化是從海水中獲取淡水的過程，隨著全球淡水資源缺乏的加劇，海水淡化技術(shù)逐漸成為緩解淡水資源危機的重要途徑之一[1]。低溫多效海水淡化系統(tǒng)與火力發(fā)電廠相結(jié)合，可以充分利用電廠低品位蒸汽，形成“水電聯(lián)產(chǎn)”模式。水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)中的各項能耗指標對于系統(tǒng)穩(wěn)定運行有著至關(guān)重要的作用，本文以某電廠大型海水淡化工程為例，對系統(tǒng)中電耗、汽耗以及藥耗等能耗指標進行了計算公式分析，并探討了主要影響因素及相應(yīng)的改進方法。

1 系統(tǒng)概述

低溫多效海水淡化技術(shù)（LT-MED）通常是指鹽水的最高蒸發(fā)溫度不超過70℃的海水淡化技術(shù)[2]，“水電聯(lián)產(chǎn)”模式是指海水淡化制水和火力發(fā)電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供?；鹆Πl(fā)電廠產(chǎn)生的低品位蒸汽往往無法得到充分利用，而水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)可以將這些低品位蒸汽作為動力源輸入海水淡化裝置。因此，水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)可以充分利用電廠低品味蒸汽生產(chǎn)淡水，并將系統(tǒng)產(chǎn)生的淡水輸送至電廠，在有效降低海水淡化制水成本的同時提高了能源利用效率。

2 系統(tǒng)能耗指標分析及探討

2.1 電耗

水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)制水電耗由以下公式計算：

式中，Ew為系統(tǒng)總制水電耗；E′w為海水淡化部分制水電耗；ei為近海取水所消耗的電量；ep為對海水原水進行預處理所消耗的電量；ec為經(jīng)過預處理后的原水輸送至海水淡化系統(tǒng)所消耗的電量；ed為海水淡化系統(tǒng)運行、保養(yǎng)期間消耗電量；eg為電廠生產(chǎn)及生活耗電量；α為海水淡化系統(tǒng)補充水量/總?cè)∷?，即電廠及海水淡化用水量按比例分攤電量消耗；β為海水淡化系統(tǒng)供熱比，是指按焓值分攤法計算統(tǒng)計期內(nèi)汽輪機組通過抽汽向海淡系統(tǒng)供出的熱量與汽輪機組熱耗量的百分比。

評價系統(tǒng)制水電耗大小可以從系統(tǒng)中動力轉(zhuǎn)機的實際電耗考慮，由于系統(tǒng)的動力轉(zhuǎn)機設(shè)備不設(shè)置備用，所有轉(zhuǎn)機同時運行，因此節(jié)約電耗的思路有兩個：一是通過調(diào)整系統(tǒng)運行方式，降低系統(tǒng)整體電耗；二是通過調(diào)整24h內(nèi)全廠生產(chǎn)生活用水平衡，在需水量低時停掉一臺大功率轉(zhuǎn)機設(shè)備——產(chǎn)品水泵（額定功率160kW，額定電流298A）。

目前大型LT-MED系統(tǒng)中首效進汽溫度為58℃時即可帶動系統(tǒng)運行，長期以來首效海水流量一直在600～650m3/h范圍內(nèi)，但通過系統(tǒng)運行試驗分析發(fā)現(xiàn)此海水流量下的系統(tǒng)經(jīng)濟性不高?？紤]到首效海水流量聯(lián)鎖值450 m3/h，同時為保證調(diào)整過程中有足夠的余量，某電廠海水淡化工程將首效海水流量控制為550 m3/h，通過LTMED系統(tǒng)10臺主要大功率轉(zhuǎn)機的實際電耗對比可知：入料泵（110kW）節(jié)電4A/h、入料A泵（110kW）節(jié)電22 A、入料B泵（110kW）節(jié)電11A、入料C泵（90kW）節(jié)電11A、濃鹽水泵（130kW）節(jié)電34A，共節(jié)電45.87kW/h，電耗降低，系統(tǒng)經(jīng)濟性有所提高。此外，通過此次調(diào)整系統(tǒng)運行方式，海水淡化系統(tǒng)變壓器電流由2398A降至2287A，消除了變壓器負荷過高的隱患，同時實現(xiàn)了節(jié)能。而且減少外排濃鹽水170m3/h左右，還在安全范圍內(nèi)提高了鹽水濃度，降低了海水淡化系統(tǒng)運行成本。

停運大功耗的用電設(shè)備，是工廠降低電耗的常規(guī)做法，海水淡化工程中也可采用此方法。該電廠內(nèi)用水本著合理、實際的原則對工業(yè)水、消防水、生活水進行調(diào)度，實際70%的海水淡化產(chǎn)水負荷（額定1084.33m3/h）完全可以滿足供水需求，調(diào)節(jié)海水淡化出力至700m3/h左右，一臺產(chǎn)品水泵運行，平均電流242A左右，共節(jié)電30.1kW/h。經(jīng)連續(xù)3個工作日檢驗，產(chǎn)品水泵振動、溫度正常，運行無異音。同時，變壓器運行電流由2388A降至2270A(額定2300A)，既節(jié)能又安全。

2.2 汽耗

水電聯(lián)產(chǎn)低溫多效海水淡化系統(tǒng)汽耗是指從發(fā)電機組輸出的供給海水淡化裝置的蒸汽量，包括動力蒸汽和抽真空蒸汽。衡量系統(tǒng)汽耗大小的指標主要是造水比，即裝置生產(chǎn)的蒸餾水量與消耗的加熱蒸汽量之比，通常用GOR表示。在實際應(yīng)用及工程實踐中，通常用海水淡化系統(tǒng)的產(chǎn)水量及輸入蒸汽量進行計算，公式如下：

式中，Mw為海水淡化系統(tǒng)淡水總產(chǎn)量（T）；Ms為海水淡化系統(tǒng)輸入蒸汽總量（T）；Mp為除首效外的各效二次蒸汽冷凝產(chǎn)水量（T）；Mc為首效蒸汽冷凝產(chǎn)水量；Mh為從發(fā)電機組抽取的動力蒸汽量（五、六抽蒸汽）（T）；Mr為從發(fā)電機組抽取的抽真空蒸汽量（輔助蒸汽）（T）。

造水比可以間接反映系統(tǒng)運行的熱效率，造水比的增加即代表制水成本的降低，造水比越大，系統(tǒng)運行經(jīng)濟性越高，造水比（GOR）10.3、13、15時；造水成本（元/t水）為：＞8.5、7.2～8.6、6.3～7.5。

2.3 藥耗

水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)原水預處理藥耗由以下公式計算：

式中，Cw為系統(tǒng)生產(chǎn)每t淡水所需原水預處理藥耗；cs為原水預處理所消耗的阻垢劑材料費用；cf為原水預處理所消耗的消泡劑材料費用；ct為原海水預處理所消耗的絮凝劑及殺生劑等材料費用。

某電廠海水淡化系統(tǒng)中的原水在近海岸取水，水中懸浮物、有機物、膠體物質(zhì)及細菌等污染物質(zhì)含量較高。對于原海水的預處理主要包括殺生劑殺滅微生物，絮凝劑沉降懸浮物，阻垢劑抑制有機物結(jié)垢以及消泡劑脫除水中氣體等。

目前該電廠海水淡化系統(tǒng)的噸水成本中，阻垢劑和消泡劑占據(jù)了預處理劑藥耗的主要部分，約0.5元左右，藥耗占制水成本比重不可小視。降低阻垢劑和消泡劑成本，就可以有效降低海水預處理材料費用，大幅提升海水淡化的經(jīng)濟性。

由于受到海水淡化系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的限制，目前該電廠大型水電聯(lián)產(chǎn)低溫多效海水淡化系統(tǒng)所使用的原水預處理藥劑主要依靠進口，而國內(nèi)阻垢以及消泡相關(guān)藥劑的價格優(yōu)勢明顯，因此海水淡化藥劑的國產(chǎn)化研究十分必要。

3 結(jié)論

水電聯(lián)產(chǎn)低溫多效海水淡化系統(tǒng)的電耗、汽耗以及藥耗作為主要能耗指標，經(jīng)公式分析會對系統(tǒng)運行產(chǎn)生很大的影響。系統(tǒng)的制水電耗可以通過調(diào)整系統(tǒng)運行方式或停止一臺產(chǎn)品水泵來提高；制水汽耗降低，造水比增大，系統(tǒng)經(jīng)濟性提高；進行加藥配比試驗、加強國產(chǎn)藥劑研發(fā)等可有效降低藥耗成本。