海水淡化专题汇报材料.doc

_图 号版本F5171K-0 百万千瓦机组燃煤发电优化设计工程海水淡化专题报告浙 江 省 电 力 设 计 院建设部设证甲级A133007109建设部勘证甲级120001-kj2010年6月百万千瓦机组燃煤发电优化设计工程海水淡化专题报告批 准：审 核：校 核：编 写：-可编辑修改-目 录1工程概况12电厂区域海水水质特点13海水淡化方案比选14海水淡化工程设想25SWRO与MED-TVC方案的经济比较116结论14_内容摘要：本专题针对本工程具体工程条件，配合锅炉引风机驱动方式优化专题研究的小汽机驱动引风机方案中乏汽供热课题，海水淡化系统做膜法和热法的方案比较。热法投资较高，单位运行成本仅略低于膜法，单位造水成本更远高于膜法，经综合经济分析，本工程建议投资及造水成本均较低的膜法方案。1 工程概况本工程最终规模41000MW机组及煤炭基地的淡水补给水源，总用水量为1500t/h（按湿法脱硫方案估算），年总用水量将达到1095104t/a(按全年每天供水3.0104t/d计)。从六横岛目前的淡水资源情况，用地表水解决舟山煤炭基地煤电一体工程淡水补给水根本不可能，采用海水淡化工艺解决本工程的淡水问题是目前的根本途径。因此，在淡水供应上着重进行海水淡化工艺及处理方式的专题研究。2 电厂区域海水水质特点本工程厂址附近海域盐度主要受天气影响，平面分布较为均匀，垂直随深度增加而增大，但变幅很小，据有关测验资料，厂址附近表层盐度为25.5，底层盐度为25.56。海水含盐量约2800030000mg/l。厂址附近海域泥沙来源主要为长江来沙，冬季含沙量大于夏季，根据有关水文测验资料，厂址附近海域大潮平均含沙量为0.217kg/m3，落潮实测含沙量为0.554kg/m30.079kg/m3，在潮周期内最大含沙量一般出现在涨急或落急后。本工程海水水质特点：含沙量高，悬浮物含量高。3 海水淡化方案比选海水淡化技术国际上是上世纪40年代研究开发的，开始以蒸馏法为主，60年代又研究开发了反渗透技术，逐步形成了以蒸馏法和反渗透法（SWRO）为主的海水淡化产业。蒸馏法以多级闪蒸（MSF）为主，另外有低温多效蒸馏（LT-MED）和低温压汽蒸馏（VC）等。根据2008年的统计资料（GWI,2008）,RO法已占海水淡化量的61%，适用于大型海水淡化的主流技术只有SWRO、MSF以及MED。我国自八十年代以来，已建或在建海水淡化工程30余项，已成为仅次于沙特、阿联酋及美国的第四大海水淡化市场。3.1 多级闪蒸法（MSF）介绍3.2 低温多效蒸发法（LT-MED-TVC）介绍3.3 反渗透法（SWRO）介绍3.4 海水淡化方案比较与选择3.4.1上述三种海水淡化技术在国际上均已相当成熟，通过淡化后的水质均能满足本工程的水质要求。由于各技术的淡化原理、工艺不同，初次投资及运行费用也各不相同，简单的技术经济比较如下：表3.4.1 海水淡化技术经济比较比较项目反渗透膜脱盐（SWRO）低温多效蒸发（LT-MED-TVC）多级闪蒸（MSF-BR）1海水利用率/25%40 %（含冷却水量）1225 %2回收率35%55%/3造水比/6154124热耗(MJ/ m3)/1904001904004电耗0.6*+2.54.0kWh/m31.0*+12kWh/m31.54kWh/ m34预处理系统需设置完善的预处理系统要求进水浊度20mg/L300mg/L加酸脱CO2，真空脱氧、网状过滤器等5操作温度1535C70C110C6腐蚀倾向较低较大大7结垢倾向有高较高8材质要求较低较高高9出水水质一级300mg/L二级90%3超滤水箱 V=1000m310000 22钢制内、外防腐4一级RO提升泵Q=555m3/hp=0.40MPa465一级RO保安过滤器Q=555 m3/hp=0.60MPa 46耐海水不锈钢制6一级RO高压泵Q=250m3/h p=6.1MPa46过流件材质:双相钢,变频7一级RO能量回收装置Q=305m3/h p=6.1MPa46回收率90% 8一级RO增压泵Q=305m3/h p=0.40MPa46过流件材质:双相钢,变频，外壳耐压6.1MPa9一级RO膜组件Q=250 m3/hp=6.0MPa46脱盐率99.5%（一年内），回收率45%10一级淡水箱V=500m3，9500 22钢制内、外防腐11二级RO高压泵Q=120m3/h p=2.0MPa24过流件材质:316L12二级RO膜组件Q=100 m3/hp=2.0MPa2 4脱盐率98%回收率85%13二级淡水箱V=500m3，950022钢制内、外防腐4.2 方案二: MED-TVC工艺设计4.2.1淡化水量 为便于比较,当采用MED-TVC淡化工艺时, 本期工程制水量仍按1000t/h即24000t/d考虑，最终制水规模按1500t/h即36000t/d考虑。4.2.2 海水预处理部分MED-TVC装置进料海水通过喷嘴喷淋使其在装置加热面上沸腾，为了保证喷淋喷嘴不被污染物污堵、防止传热管结垢腐蚀、延长淡化装置的酸洗周期，需控制进料海水的悬浮物含量，我国采用MED-TVC工艺的北疆电厂、黄骅电厂、曹妃甸电厂等均对海水进行了预处理。MED-TVC进水悬浮物要求50mg/l，具体要求需根据厂商资料。根据目前海水预处理的经验，拟对海水采用絮凝反应沉淀池，并预留远景设施的位置。主要工艺流程如下：混凝剂、杀菌剂 杀菌剂 原料海水列管式混合器翼片隔板絮凝池接触絮凝沉淀池海水清水池至热法海水淡化系统 4.2.3 MED-TVC工艺设计国际上主流MED-TVC单机规模在1万t/d以上，国内单机容量最大的MED-TVC引进设备是北疆电厂425000 t/d 装置。由上海电气自主设计的12500 t/d 的MED-TVC装置也已在黄骅电厂投入运行。考虑运行的灵活性,本工程设置212000 t/d MED-TVC,并预留一套位置,最终达到312000 t/d的制水量。热法运行成本很大一块取决于蒸汽的价格，本方案采用的蒸汽是驱动锅炉引风机做功后的乏汽，属废汽利用，因此可根据可利用乏汽的量尽量降低造水比（GOR）。造水比（GOR）是产品水重量与所耗蒸汽重量的比值，造水比低，设备投资低。通常为了节约能源降低单位造水成本，应尽量提高造水比，造水比提高，则要求蒸发器的效数或级数增多，设备初投资增大，这样又间接提高了单位造水成本，另外造水比太高也会增加结垢和腐蚀的风险。通常MED-TVC的造水比为615，本工程若采用汽动引风机方案，其乏汽参数为：名 称符号单位THA工作压力PMPa（a)0.12工作温度T217.8焓值HkJ/kg2909.767流量Gt/h290通常，蒸汽成本在造水成本中所占比重约为40%，所以造水比是衡量装置性能的重要指标，因本工程使用风机乏汽作为驱动海水淡化装置的热源，经济成本很低。所以在方案设计过程中，为了充分完全利用乏汽，以吨水投资和运行成本作为主要优化目标，而非造水比，降低设备造价（即减少设备折旧及维护成本），进而获得最优的造水成本。经计算选用MED-TVC工艺形式，设备主要技术参数如下： 蒸发器效数：5抽汽效：5出力：12000t/d第一效加热蒸汽温度：65末效蒸发器温度：48第一效加热蒸汽流量：121t/h消耗加热蒸汽流量：78.1t/h第一效至第五效的进料水流量：1663t/h造水比：6.4（未考虑抽真空）MED-TVC淡化装置采用5效系统，最后一效蒸发器同冷凝器相连。可设置蒸汽压缩装置，从系统第5效抽取蒸汽到第一效作为加热蒸汽。经过预处理的海水流经冷凝器，吸收蒸汽冷凝潜热后温度升高后，分别进入各效级进行喷淋，海水经过蒸发器上部的喷淋喷嘴向管束喷淋，在每一根管子上形成降膜，并被管内蒸汽加热产生二次蒸汽，同时管内蒸汽被冷凝成淡水，盐水在管外所产生的二次蒸汽进入下一效级的换热管束，作为热源加热下一级海水，并被冷凝成为淡水，依此类推蒸发和冷凝重复进行。第一效产生的蒸馏水返回锅炉，以补偿提供蒸汽消耗的淡水，第二效以后的蒸馏水经过逐效闪蒸冷却，在最后一效用产品水泵抽出并输入到产品水罐中。浓缩盐水也象蒸馏水一样，经过逐效闪蒸以提高系统的热效率。最后产生的浓盐水排放。用于系统造水的蒸汽压力暂定为0.12MPa（绝压）的饱和蒸汽。由于该处蒸汽的压力和温度高于低温多效的进汽压力和温度。可采用直接减温减压进入蒸发器作为加热蒸汽或利用蒸汽热压缩喷射器（MED-TVC）的形式，抽取装置中部分低压蒸汽混合后作为蒸发器加热蒸汽。对于低温多效蒸馏海水淡化装置，在正常运行的过程中，需要对装置进行抽真空，以保持装置内的负压状态。通常，需要使用喷射真空泵。对于喷射真空泵，有水射真空泵、蒸汽喷射真空泵和空气喷射真空泵等。由于蒸汽喷射真空泵具有造价低、能耗低等优点，本工程使用蒸汽喷射真空泵。MED-TVC淡化装置设有手动和自动控制两档，在装置的启动阶段采用手动控制，先往蒸发器中补入蒸汽，温度上升到一定值时启动真空泵，在蒸发器中建立真空。蒸发器内的温度和压力逐步达到额定值，稳定之后进入自动操作状态。此时，整台装置被一台工业控制计算机所控制，开始自动而稳定的造水。4.2.4设备规范装置的产水容量：每天24000t淡水产品水最高盐含量：10mg/L装置配置： 单机产量1.2万吨/天，2台单机1.2万吨/天装置的主要参数如下：进料水：额定进料量1663t/h，海水最大需求量2315t/h，设计海水含盐量30000mg/L浓盐水排放：1163t/h，盐含量43110mg/L进料温度：030最高操作温度：68C电力供应：3相，380V，50Hz蒸发器的直径：67m每效蒸发器干重量：110t蒸发器效数：5单台设备尺寸：60（L）10（W）13（H）设备总干重：700t 4.2.5主要辅助设备规范 (1) 流程泵海水提升泵 数量 3（2用1备）流量 4500t/h扬程 40m材质 SS316L或其他耐海水材质浓盐水排放泵 数量 2（1用1备）流量 1300t/h扬程 25m材质 SS316L或其他耐海水材质冷凝水返回泵 数量 2（1用1备）流量 150t/h扬程 30m材质 SS304或等同材质淡水泵 数量 2（1用1备）流量 600t/h扬程 25m材质 SS304或等同材质酸洗泵 数量 1流量 300t/h扬程 35m材质 SS316L或其他耐海水材质阻垢剂计量泵流量 25 l/h扬程 4.2bar消泡剂计量泵流量 25 l/h扬程 4.2bar（2）海水过滤器自动清洗过滤器 3台（2用1备）2套共用Q=2300t/h（3）板式换热器浓盐水换热器（钛材） 1台成品水换热器（钛材） 1台凝结水换热器（钛材） 1台（4）抽真空系统启动抽气器: 1台抽气器型式：射汽抽气器抽气要求：1小时内将蒸发器内压力降至20kPa.a消音器要求：控制排汽噪声不高于85dB运行抽气器： 1台抽气器型式：两级射汽抽气器动力蒸汽参数：0.8MPa 250 12t/h正常运行抽气压力：7kPa.a极限真空抽气压力：5kPa.a冷凝器型式：两级管板式换热器蒸汽冷凝器冷却水：海水蒸汽冷凝器冷却水进口温度：48蒸汽冷却器冷却水流量：332t/h换热器管束材料：钛材5 SWRO与MED-TVC方案的经济比较5.1 本期24000t/d制水量5.1.1 投资费用比较表5.1.1 投资费用比较表 （单位：万元）方案一方案二项 目SWRO46000t/dMED-TVC212000t/d设备投资970017500安装费用13501350土建费用36002650建设期贷款利息356522总计1500622022说明：(1) MED-TVC按上海电气提供方案计算，单套设备8000万，如采用进口设备，设备价格将上浮20%30%.(2) 含海水预处理费用。(3) 建设期贷款利息按建设期为3年，注册资本金占动态总投资20%计。5.1.2 运行费用比较表5.1.2 运行费用比较表 （单位：元/吨）方案一方案二项 目SWRO46000t/dMED-TVC212000t/d化学药品消耗0.600.30电力消耗0.870.44蒸汽消耗/1.72工资福利费用0.170.17检修维护费(含膜更换费)1.760.64单位运行成本3.43.27说明：(1) 年运行小时数按5500小时计。(2) 成本电价按0.29元/kWh计。(3) 蒸汽价格11元/吨。(4) 工资按8万元/人.年，共12人考虑。(5) 超（微）滤膜按5年更换，RO膜按3年更换计；年检修维护费按总投资的2%计。5.1.3 造水成本比较表5.1.3 造水成本比较表 （单位：元/吨）方案一方案二项 目SWRO46000t/dMED-TVC212000t/d银行贷款利息0.630.92固定资产折旧费用1.822.67单位运行成本3.403.27前10年单位造水成本5.856.86第1115年单位造水成本5.225.9415年后单位造水成本3.403.27说明：(1) 财务费用按10年等额还本付息考虑。（2）固定资产折旧按15年考虑。5.2 远期36000t/d制水量5.2.1 投资费用比较表5.2.1 投资费用比较表 （单位：万元）方案一方案二项 目SWRO66000t/dMED-TVC312000t/d设备投资1425026250安装费用20252025土建费用49004125建设期贷款利息514787总计2168933187说明：(1) MED-TVC按上海电气提供方案计算，如采用进口设备，设备投资将上浮25%40%(2) 含海水预处理费用。(3) 建设期贷款利息按建设期为3年，注册资本金占动态总投资20%计。5.2.2 运行费用比较表5.2.2 运行费用比较表 （单位：元/吨）方案一方案二项 目SWRO66000t/dMED-TVC312000t/d化学药品消耗0.600.30电力消耗0.870.44蒸汽消耗/1.72工资福利费用0.120.12检修维护费(含膜更换费)1.760.