探討海水淡化在火力發(fā)電廠中的設(shè)計(jì)

＊蘇囿廷孫琴英

（1.中國電建集團(tuán)甘肅能源巴基斯坦代表處 甘肅 730000 2.中電建甘肅能源華亭發(fā)電有限責(zé)任公司 甘肅 744100）

探討海水淡化在火力發(fā)電廠中的設(shè)計(jì)

＊蘇囿廷1孫琴英2

（1.中國電建集團(tuán)甘肅能源巴基斯坦代表處 甘肅 730000 2.中電建甘肅能源華亭發(fā)電有限責(zé)任公司 甘肅 744100）

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷優(yōu)化，沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平在國民經(jīng)濟(jì)體系中占據(jù)了更加重要的位置，要想進(jìn)一步提高整體管理效果和綜合處理水平，在實(shí)際管理模型和管控要求得到有效落實(shí)的基礎(chǔ)上，海水淡化項(xiàng)目的落實(shí)能降低海水淡化成本。本文從海水淡化技術(shù)的研究背景出發(fā)，對火力發(fā)電廠中利用海水淡化技術(shù)的條件進(jìn)行了簡要分析，集中闡釋了技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的相關(guān)要素，旨在為相關(guān)部門提供有價(jià)值的設(shè)計(jì)建議，以供參考。

海水淡化；火力發(fā)電廠；條件；設(shè)計(jì)系統(tǒng)

1.海水淡化技術(shù)的研究背景

基于我國水資源項(xiàng)目的發(fā)展背景，如何建構(gòu)更加有效的系統(tǒng)化管理機(jī)制是管理企業(yè)需要在實(shí)際管理機(jī)制建立過程中著重分析和管控的。不僅要大力滿足全面節(jié)水要求，也要著重提高用水效率，積極落實(shí)海水有效利用，保證水資源結(jié)構(gòu)的集中優(yōu)化，進(jìn)一步提升跨流域調(diào)水機(jī)制，確保水資源管理效果的最優(yōu)化，也能有效解決缺水問題，保證海水淡化利用項(xiàng)目的最優(yōu)化。正是基于此，為了更好的滿足全球水資源危機(jī)處理要求，要建立系統(tǒng)化的海水淡化技術(shù)，確保整體管理結(jié)構(gòu)和運(yùn)行維度的最優(yōu)化。

另外，海水淡化項(xiàng)目的能耗主要來自于電力以及蒸汽項(xiàng)目，不僅能提供最優(yōu)化的電源，也能一定程度上保證公用設(shè)施供水以及排水項(xiàng)目符合需求。在海水淡化項(xiàng)目中，要在優(yōu)化升級電廠結(jié)合項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，確保資源的共享以及項(xiàng)目優(yōu)勢互補(bǔ)。例如，在天津的北疆電廠中，利用了4套TVCMED，能保證每天兩萬五立方米的淡化量，并在0．06兆帕到0．58兆帕之間有效運(yùn)行，真正發(fā)揮其裝置的實(shí)際水平。

2.火力發(fā)電廠中利用海水淡化技術(shù)的條件分析

在火力發(fā)電廠運(yùn)行過程中，要利用大量的冷卻水，不同容量發(fā)電廠冷卻水也存在差異，由于電廠內(nèi)部主要采取的是直流冷卻項(xiàng)目，對于海水量的需求較大，因此，要在實(shí)際管理機(jī)制建立和運(yùn)行過程中，積極踐行相關(guān)項(xiàng)目運(yùn)行管理機(jī)制。

例如，某火力發(fā)電廠每天10萬立方米規(guī)模的取水量，排水量控制在15噸左右，僅僅是電廠冷卻海水量的15t左右，正是基于此，在火力發(fā)電廠中建設(shè)海水淡化裝置和相應(yīng)設(shè)備，能保證火電廠取水設(shè)置和排水設(shè)施的同步優(yōu)化。該火力發(fā)電廠還安排了600MW機(jī)組的配套鍋爐，其蒸發(fā)量約為每小時(shí)2008噸，一般而言，按照千克計(jì)冷凝器釋放的汽化潛熱，能維持在每千克2380千焦到2420千焦之間，每個(gè)小時(shí)11t冷卻水的水溫花上升約為10攝氏度。

3.火力發(fā)電廠中利用海水淡化技術(shù)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)

(1)借助海水淡化技術(shù)設(shè)計(jì)取水系統(tǒng)

在實(shí)際管理機(jī)制建立過程中，要結(jié)合實(shí)際需求建構(gòu)更加系統(tǒng)化的取水系統(tǒng)，確保管理維度和管控措施的實(shí)際效果，也為了進(jìn)一步提升整體管理機(jī)制的實(shí)際效果，利用火電廠的取水設(shè)施建構(gòu)系統(tǒng)化的管理模型，將一部分冷卻用水作為海水淡化裝置。海水淡化裝置的原水，要從火電廠的凝汽器冷卻水管的出口進(jìn)行有效接入，并且保證保溫管道能有效的對其海水淡化裝置進(jìn)行系統(tǒng)化前處理，一定程度上優(yōu)化整體管理模型的控制措施。

(2)借助海水淡化技術(shù)設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)

在火電廠冷卻水進(jìn)行排放的同時(shí)，要對排放渠進(jìn)行有效控制和集中升級，將海水淡化濃海水后，能進(jìn)行有效的排入操作。借助大量冷卻水稀釋過程，能有效降低其排入環(huán)境的實(shí)際鹽度和管理機(jī)制，確保控制模型和運(yùn)維體系的全面性，也為項(xiàng)目優(yōu)化裝置結(jié)構(gòu)提供有效的運(yùn)行機(jī)制，保證運(yùn)行和管理層級之間的有效性。若是每天排入大海的濃海水量為15萬噸，則600MW機(jī)組的直流冷卻海水混合后，能有效的升高直流冷卻海水混合濃度。因而，其實(shí)際運(yùn)行過程中，對于海洋環(huán)境的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單獨(dú)型電化廠設(shè)置機(jī)制。

另外，在利用火電廠現(xiàn)有的排水設(shè)置和取水設(shè)置進(jìn)行項(xiàng)目操作的過程中，能有效節(jié)約工程投資造價(jià)，其投資項(xiàng)目占海水淡化工程總投資數(shù)量的10%到30%。

(3)借助海水淡化技術(shù)設(shè)計(jì)低溫多效系統(tǒng)

將海水淡化技術(shù)應(yīng)用在火力發(fā)電廠中，應(yīng)用的是LTMED裝置，能在提升效率的基礎(chǔ)上，建構(gòu)更加有效的管理機(jī)制和管控措施，確保管理維度和管理需求之間的貼合度。裝置主要是利用水平管和降膜式蒸發(fā)冷凝器，能借助蒸汽釋放的潛熱循環(huán)過程對相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行集中處理和綜合管控。主要是借助連續(xù)步驟對容器內(nèi)部的溫度和壓力進(jìn)行處理，并且進(jìn)一步平衡液-汽支點(diǎn)。

采取蒸汽熱壓縮裝置，在實(shí)際運(yùn)行結(jié)構(gòu)建立過程中，能對相關(guān)裝置的運(yùn)行維度進(jìn)行有效控制。其中，將汽機(jī)獲取的1．0ata以上的壓力和低溫多效蒸餾海水裝置進(jìn)行結(jié)合，能提高實(shí)際效果，確保管理維度和管控要求的實(shí)際效果。值得注意的是，在對壓力位以上的抽汽參數(shù)進(jìn)行分析時(shí)，主要是借助蒸汽噴射式熱壓縮運(yùn)行，能在提高海水淡化裝置造水比例的同時(shí)，確保熱壓縮機(jī)能發(fā)揮其耐用特性。

(4)借助海水淡化技術(shù)設(shè)計(jì)電廠反滲系統(tǒng)

①基本淡化流程

在海水淡化技術(shù)應(yīng)用過程中，要結(jié)合海域?qū)嶋H情況進(jìn)行系統(tǒng)化處理，并且對海域基本情況以及濁度等進(jìn)行有效處理和分析，若是利用常規(guī)反滲透脫鹽預(yù)處理工藝，并不能完全有效滿足要求，需要對海水進(jìn)行有效的前處理，主要是采用澄清操作、沉淀工藝以及粗過濾工藝操作，能在保證使用效率的同時(shí)，提升整體多級過濾的質(zhì)量，并且借助澄清工藝操作能有效的對濁度寬的海水進(jìn)行優(yōu)化處理，確保藥劑成本效率的最優(yōu)化。利用海水前處理機(jī)制，能在提高過濾效果的基礎(chǔ)上，保證海水濁度控制在5°以下。也就是說，相關(guān)技術(shù)管理人員主要是利用超微濾技術(shù)進(jìn)行海水預(yù)處理，盡管相較于傳統(tǒng)的處理工藝成本較高，但是整體效果更好，且應(yīng)用效果和應(yīng)用模型更加有效。除此之外，在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，技術(shù)人員還需要利用PX型能量處理回收裝置，主要是針對中小型海水，進(jìn)行系統(tǒng)化淡化管控，采取和效率項(xiàng)目較為接近的框架體系，能有效的升級能量回收裝置，確保能量運(yùn)行和管理模型的綜合升級，并且主要是采用高壓泵PX能量回收裝置等，從而一定程度上提高組合設(shè)計(jì)項(xiàng)目的運(yùn)行維度。

在裝置淡化工藝操作過程中，還需要對反滲透本體工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行綜合優(yōu)化，確保回收率能控制在40%到50%之間，在海水淡化裝置優(yōu)化處理的基礎(chǔ)上，確保反滲透海水淡化膜元件的效率能達(dá)到最優(yōu)化。對于產(chǎn)水后處理項(xiàng)目進(jìn)行集中管控，并且對產(chǎn)品水質(zhì)要求展開調(diào)研，只有保證PH數(shù)值得以有效調(diào)整，才能保障礦物質(zhì)元素發(fā)揮其實(shí)際價(jià)值，保證裝置產(chǎn)水電導(dǎo)控制在80到300之間，不僅要設(shè)置常規(guī)化處理元件，還需要有效搭配一級反滲透處理裝置和離子交換裝置，確保水質(zhì)要求符合實(shí)際管理維度。合理化設(shè)計(jì)排水設(shè)置，將其和取水口的距離進(jìn)行優(yōu)化，減少海流將濃海水傳送至取水口區(qū)域，從而有效的處理取水濃度和鹽度。對排水口進(jìn)行有效的擴(kuò)散處理，能有效降低濃鹽水對海水環(huán)境的處理，將其排水投資項(xiàng)目的規(guī)模降低到最低。

②平均溫度設(shè)置方案

按照平均溫度對某地區(qū)火力電廠海水淡化項(xiàng)目進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，經(jīng)過實(shí)時(shí)調(diào)研，要結(jié)合參數(shù)對其進(jìn)行集中分析。

A．溫度為12攝氏度時(shí)，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為10000m3/d、回收率為40%、設(shè)計(jì)膜元件為735、污堵因子0．85、原水TDS為30265mg/L、產(chǎn)水TDS為62．3mg/L、能耗為5．15kWh/m3。

B．溫度為20攝氏度時(shí)，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為10000m3/d、回收率為40%、設(shè)計(jì)膜元件為735、污堵因子0．85、原水TDS為30265mg/L、產(chǎn)水TDS為110．7mg/L、能耗為4．63kWh/m3。

C．溫度為20攝氏度時(shí)，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為10000m3/d、回收率為40%、設(shè)計(jì)膜元件為700、污堵因子0．85、原水TDS為30265mg/L、產(chǎn)水TDS為105．7mg/L、能耗為4．74kWh/m3。

D．溫度為20攝氏度時(shí)，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為10000m3/d、回收率為40%、設(shè)計(jì)膜元件為595、污堵因子0．85、原水TDS為30265mg/L、產(chǎn)水TDS為90．3mg/L、能耗為5．16kWh/m3。

數(shù)據(jù)中，在20攝氏度時(shí)，采用了不同的膜元件數(shù)量，能產(chǎn)生差異化較大的系統(tǒng)能耗數(shù)值以及產(chǎn)水TDS數(shù)據(jù)，而隨著膜元件數(shù)量的減少，產(chǎn)水TDS就會出現(xiàn)減少的問題，也正是基于此，減少膜元件減低系統(tǒng)的整體造價(jià)，從而提升水質(zhì)量。

③最低溫度設(shè)置方案

在最低溫度基準(zhǔn)上，設(shè)置相關(guān)方案的同時(shí)，要保證供水量的完整度，從而升級整體海水淡化裝置實(shí)效性，確保溫度控制在2攝氏度時(shí)，膜元件較為安全，將其作為極限值，再按照平均溫度測法對其進(jìn)行系統(tǒng)化分析，升級設(shè)計(jì)方案的實(shí)際價(jià)值和有效性。

結(jié)束語

綜上所述，在火力電站進(jìn)行海水淡化處理時(shí)，要將成本管理項(xiàng)目作為主要管理模型，借助海水淡化技術(shù)、材料應(yīng)用機(jī)制以及設(shè)備管理模型等，提高整體運(yùn)行維度的實(shí)效性，不僅能有效降低噸水投資的額度，也能對氣耗量進(jìn)行有效控制，確保節(jié)約化制水投資項(xiàng)目的優(yōu)化運(yùn)行。技術(shù)人員要結(jié)合實(shí)際需求，積極落實(shí)更加有效且具有針對性的管理措施，確保管理機(jī)制和運(yùn)行技術(shù)符合整體水資源環(huán)保要求，升級管理項(xiàng)目的實(shí)效性價(jià)值和管理維度。只有實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目的有序開展，才能按照參數(shù)要求提高效率和實(shí)際質(zhì)量，為我國水資源管控項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1]樊雄,張維潤.膜法與蒸餾法海水淡化方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較[J].電力設(shè)備,2014,08(07):44-47.

[2]陳海平,蘭俊杰,張才等.火電機(jī)組海水淡化系統(tǒng)能耗特性及其熱力成本分析[J].動力工程學(xué)報(bào),2013,33(04):303-308.

[3]樊雄,張維潤.火力發(fā)電廠反滲透法海水淡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].水處理技術(shù),2015,36(06):90-94.

蘇囿廷（1987～），男，中國電建集團(tuán)甘肅能源巴基斯坦代表處，研究方向：電廠化學(xué)。

孫琴英（1986～），女，中電建甘肅能源華亭發(fā)電有限責(zé)任公司，研究方向：電廠化學(xué)。

((責(zé)任編：王恒)

Discussion of the Sea Water Desalination Design in Thermal Power Plant

Su Youting1, Sun Qinying2

（1.Pakistan Representative Office of Gausu Energy, China Power Construction Group, Gansu, 730000 2.Huating Power Generation Limited Liability Company, Gausu Energy, China Power Construction Group, Gansu, 744100)

Along with the constant optimization of science and technology, the economic level of coastal region plays an important role in national economy system and if we want to further improve the overall management effect and comprehensive treatment level, based on the implementation of practical management model and management and control requirement, the implementation of sea water desalination project can reduce the cost. In this paper, starting from the research background of sea water desalination technology, it has taken simple analysis of the conditions for adopting sea water desalination technology in thermal power plant, besides, it has focused on expounding the related elements for technology design system, so that to provide valuable design suggestion, as the reference, for relevant department.

sea water desalination；thermal power plant；condition；design system

T

A