海水淡化發展現狀及主要技術簡介海水淡化發展現狀及主要技術簡介1基本概念發展歷史與現狀主流技術分析蒸汽-壓縮式淡化海水淡化基本概念海水淡化2淡水：含鹽量<1g/L（NaCL)。海水：含鹽量約為35g/L，其主要成分表如下：基本概念鹽類NaCLMgCL2MgSO4CaSO4K2CO3CaCO3MgBr2總計含量g/L27.23.81.71.20.90.10.135比例%77.710.94.83.42.60.30.3100淡水：含鹽量<1g/L（NaCL)。基本概念鹽類NaCLMg3海水淡化基本技術分類如下：技術分類海水淡化基本技術分類如下：技術分類4超過50年的研究開發歷史。1950-1985年，經歷了發現、開發和商業化階段。研究開發的重點是蒸餾法、冷凍法和膜法。1985年以后，蒸餾法中的多級閃蒸、低溫多效和膜法中的反滲透成為主流。近年來，將蒸餾法和膜法耦合的技術越來越受到關注。國外發展與現狀超過50年的研究開發歷史。國外發展與現狀5多級閃蒸法（MSF）：最成熟、應用最廣泛、規模最大。多為海灣國家所采用。低溫多效法（MED）：經過30多年的發展已趨于成熟。以色列IDE公司的低溫多效裝置（LT-MED）被認為是當前蒸餾法中最有競爭力的淡化設備。反滲透法（RO）：70年代后期建造了第一座海水淡化廠，隨著反滲透膜和海水預處理技術的完善，目前已成為極具市場競爭力的技術，在歐洲和亞洲廣泛使用。國外發展與現狀多級閃蒸法（MSF）：最成熟、應用最廣泛、規模最大。多為海灣6截至2005年底，世界上共有12300個淡化工程，總生產能力4700×104m3/d。中東地區，多級閃蒸法（MSF）的市場占有率超過70%；其他各洲，反滲透（RO）的市場占有率最高。見下圖：國外發展與現狀截至2005年底，世界上共有12300個淡化工程，總生產能力7主要趨勢：1、多種技術共存互補、并行發展。2、工程規模大型化。已出現百萬噸級的海水淡化工程（韓國斗山集團在沙特承建）。3、成本降低。目前淡化水的最低銷售價格折合人民幣已降至4元/噸。4、海水淡化與資源化利用形成產業鏈。海水淡化工程與發電廠相結合、與鹽業制鹵生產相結合。5、政府支持力度加強。國外發展與現狀主要趨勢：國外發展與現狀8我國水資源嚴重短缺。據估算，2010-2020年，北方和沿海4省(市)缺水總量將分別達到166-255億噸和273-293億噸。海水淡化的市場潛力大。1958年，開始研究海水淡化技術。起步階段為電滲析技術，1965年開始研究反滲透技術，1975年開始研究蒸餾技術。目前，反滲透技術裝備方面，國內已具備了單機規模萬噸級以上工程設計和建設能力；蒸餾技術裝備方面，近年來在萬噸級項目上有所突破。國內現狀與進展我國水資源嚴重短缺。據估算，2010-2020年，北方和沿海9政策保障。海水淡化已被列入多項規劃：《國民經濟和社會發展“十一五”規劃綱要》、《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020）》、《高技術產業發展“十一五”規劃》、《國家“十一五”海洋科學和技術發展規劃綱要》、《國務院關于印發節能減排綜合性工作方案的通知》（國發[2007]15號）。2005年8月，《海水利用專項規劃》中提出，至2010年、2020年我國建成和在建的海水淡化工程的生產能力將分別達到100萬噸/d、280萬噸/d。2007年4月，科技部啟動“海水淡化與綜合利用成套技術研究和示范”項目，支持海水資源利用技術研究。國內現狀與進展政策保障。海水淡化已被列入多項規劃：《國民經濟和社會發展“十102008年，我國已建成52套海水淡化裝置。45套采用反滲透技術、4套采用低溫多效技術、1套采用多級閃蒸技術、1套采用壓汽蒸餾技術、1套采用電滲析技術。但裝置總體使用率較低，有的還不到50%。目前，全國在建和待建的海水淡化工程總規模已達195.8萬噸/d，分布見下圖。國內現狀與進展2008年，我國已建成52套海水淡化裝置。45套采用反滲透技11國內現狀與進展國內現狀與進展12目前國內淡化的海水，基本上就地消化。海水淡化的市場應用前景，主要可分為3個方面：1、沿海電廠供水。同時利用電廠的電能和熱能為海水淡化提供動力，實現水電聯產。2、沿海城鎮及工業供水。取代長距離輸送，節約供水成本。另外，由于沿海地區降雨充沛，入海口水質含鹽量降低，屬于亞海水，其淡化成本要很多。根據已有數據，亞海水的噸水處理成本可降至2-2.5元。3、海水淡化產業鏈延長。淡化后的濃海水，可開發制鹽、提溴、鉀等產業。國內現狀與進展目前國內淡化的海水，基本上就地消化。海水淡化的市場應用前景，13主要困難和差距：1、技術差距。主要體現在核心部件、材料裝備的開發制造、系統設計和集成等方面。關鍵設備仍需進口，國內的反滲透膜仍需進口，還沒有一家企業擁有蒸餾法日產萬噸以上項目的全部自主知識產權和成套能力。2、規模差距。06年數據，我國海水淡化總產量只占世界0.3%。規模小，淡化成本難以降下來。3、實施機制。國內還沒有專門的機構統籌協調，沒有形成產業聯盟。4、示范投入。國家投入不足，規模示范不夠。5、推廣機制。淡化海水面臨著并入市政管網難和價格體系瓶頸等問題。國內現狀與進展主要困難和差距：國內現狀與進展14目前應用最廣泛的、能達到商業化規模的主要有蒸餾法和反滲透法，即“熱法”和“膜法”。其中熱法中的多級閃蒸（MSF）、低溫多效（MED）和膜法中的反滲透（RO）是目前國內外市場上主流的3種技術。三種技術工藝流程見下圖。主流技術分析目前應用最廣泛的、能達到商業化規模的主要有蒸餾法和反滲透法，15多級閃蒸（MSF）主流技術分析多級閃蒸（MSF）主流技術分析16低溫多效（MED）主流技術分析低溫多效（MED）主流技術分析17反滲透（RO）主流技術分析反滲透（RO）主流技術分析18三種技術總體比較見下表。主流技術分析三種技術總體比較見下表。主流技術分析19技術種類常用領域優勢劣勢多級閃蒸（MSF）多用于工業用水、發電用水（與火電廠或核電廠結合的大型或超大型海水淡化工程）1、單機容量大（最大可達到5萬t/d），遠超MED和RO法；2、對原料水預處理要求低；3、設備整體性強，易于大型化和超大型化。1、工程投資較高，為RO法的近2倍；2、設備占地面積大，動力消耗大，能耗高；3、設備的操作彈性小；4、傳熱管腐蝕穿孔后，將會污染水質。低溫多效（MED）工業用水、發電用水和民用領域1、熱效率比MSF高；2、操作彈性較大；3、產品水質好，可直接用于鍋爐用水；4、防腐性能較好，預處理較簡單，化學藥劑消耗低；5、系統可靠，傳熱管泄漏時不會影響水質；6、設備啟停較快。1、設備體積較大，成本較高；2、結垢很難清理。反滲透（RO）較適合民用、普通工業領域1、能耗低，工程投資及造水成本較低；2、防腐性能優越；3、單臺裝機容量較低,但易于單元式疊加；4、裝置緊湊，占地較少，操作簡單，維修方便。1、原料水的水質要求較高，預處理要求嚴格；2、運行成本較高，反滲透膜需要定期更換；3、產品水質較低。技術種類常用領域優勢劣勢多級閃蒸（MSF）多用于工業用水、發20（注：3=滿意；2=中等；1=低質量、易出故障；0=性能不好）三種技術概念性比較序號比較項目MSFMEDRO1.產品水質3322.發展情況3323.預處理要求3324.操作人員要求2325.裝置維護要求2226.運行穩定性3337.操作彈性2338.工藝可靠性232合計202318三種技術概念性比較序號比較項目MSFMEDRO1.產品水質321參考《火力發電廠化學設計技術規程條文說明》（DL/T5068-2006），3種技術的主要參數比較見下：三種技術主要參數比較項目MSFMEDRO產品水質（mg/L）5-105-10300-500操作溫度（℃）≈110<705-45裝置總能耗（kWh/m3）8.05.05.0-6.0（有能量回收）原水預處理不需要要求低要求高水利用率（%）12-2515-40<40腐蝕結垢傾向較大，要加酸和脫氣較小建造材質要求高低參考《火力發電廠化學設計技術規程條文說明》（DL/T506822以15000噸/d的海水淡化工程為例，估算3種技術的設備投資成本如下：主流技術分析名稱MSFMEDRO設備投資成本（萬元）16000150008000以15000噸/d的海水淡化工程為例，估算3種技術的設備投資23同樣以15000t/d的海水淡化工程為例，估算3種技術的單位造水成本，見下表：（注：3種淡化裝置的年利用率均按95%計算，年生產天數為360天。）（注：3種淡化裝置的年利用率按95%計算，年生產天數為360天。）主流技術分析項目MSFMEDRO化學藥品消耗0.3220.1620.391熱力消耗1.601.600電力消耗4.02.05.7人員工資福利0.0250.0250.038大修及檢修維護費0.440.420.22管理費0.0040.0040.007膜更換費用000.923固定資產折舊1.351.270.90單位造水成本（元/噸）7.745.488.18同樣以15000t/d的海水淡化工程為例，估算3種技術的單位243種主流海水淡化技術均是可行的，對于技術的選擇目前并不存在“唯一的”最佳解決方案。通常情況下，單獨設立的海水淡化廠適合采用反滲透法，有熱電廠（或核能發電廠）配套的話，熱法蒸餾技術更為經濟可靠。主流技術分析3種主流海水淡化技術均是可行的，對于技術的選擇目前并不存在“25直接利用熱泵的蒸發器和冷凝器作為熱源和冷源，結合閃發式蒸餾裝置進行海水淡化。其中閉式熱泵海水淡化系統主要由壓縮機、封閉式熱交換器、冷凝器、蒸發器、海水泵、和換熱器等組成。如下圖：開式熱泵系統，可以簡化設備，并降低投資和能耗。蒸汽-壓縮式淡化（熱泵式蒸餾）直接利用熱泵的蒸發器和冷凝器作為熱源和冷源，結合閃發式蒸餾裝26蒸汽-壓縮式淡化鹽水蒸餾水鹵水高壓低壓熱T

（溫度）=100oCP（壓力）

=1.00atm（物理大氣壓）T=101oCP=1.04atm蒸汽-壓縮式淡化鹽水蒸餾水鹵水高壓低壓熱T（溫度）=1027采用PROII進行模擬計算，分析開式熱泵海水淡化系統中，不同換熱溫差下每噸淡化水的壓縮能耗，其中壓縮機絕熱效率取75%，熱泵蒸發壓力設為100KPa。蒸汽-壓縮式淡化換熱溫差(℃)12345蒸發溫度(℃)99.83599.83599.83599.83599.835壓縮后蒸汽溫度(℃)104.27108.72113.41117.63122.09冷凝溫度(℃)100.83101.83102.89103.83104.83壓縮比1.03621.07351.11411.15151.1923壓縮機功率(kW)2.39594.79227.31899.585411.982采用PROII進行模擬計算，分析開式熱泵海水淡化系統中，不同28滴狀冷凝

膜狀冷凝

~2,000Btu/(h·ft2·oF)~42,000Btu/(h·ft2·oF)滴狀冷凝膜狀冷凝~2,000Btu/(h·ft2·oF29蒸汽-壓縮式淡化蒸汽-壓縮式淡化30蒸汽-壓縮式淡化蒸汽-壓縮式淡化31壓縮機種類比較SR壓縮機具有最多優勢壓縮機種類比較SR壓縮機具有最多優勢32海水淡化發展現狀及主要技術簡介海水淡化發展現狀及主要技術簡介33基本概念發展歷史與現狀主流技術分析蒸汽-壓縮式淡化海水淡化基本概念海水淡化34淡水：含鹽量<1g/L（NaCL)。海水：含鹽量約為35g/L，其主要成分表如下：基本概念鹽類NaCLMgCL2MgSO4CaSO4K2CO3CaCO3MgBr2總計含量g/L27.23.81.71.20.90.10.135比例%77.710.94.83.42.60.30.3100淡水：含鹽量<1g/L（NaCL)。基本概念鹽類NaCLMg35海水淡化基本技術分類如下：技術分類海水淡化基本技術分類如下：技術分類36超過50年的研究開發歷史。1950-1985年，經歷了發現、開發和商業化階段。研究開發的重點是蒸餾法、冷凍法和膜法。1985年以后，蒸餾法中的多級閃蒸、低溫多效和膜法中的反滲透成為主流。近年來，將蒸餾法和膜法耦合的技術越來越受到關注。國外發展與現狀超過50年的研究開發歷史。國外發展與現狀37多級閃蒸法（MSF）：最成熟、應用最廣泛、規模最大。多為海灣國家所采用。低溫多效法（MED）：經過30多年的發展已趨于成熟。以色列IDE公司的低溫多效裝置（LT-MED）被認為是當前蒸餾法中最有競爭力的淡化設備。反滲透法（RO）：70年代后期建造了第一座海水淡化廠，隨著反滲透膜和海水預處理技術的完善，目前已成為極具市場競爭力的技術，在歐洲和亞洲廣泛使用。國外發展與現狀多級閃蒸法（MSF）：最成熟、應用最廣泛、規模最大。多為海灣38截至2005年底，世界上共有12300個淡化工程，總生產能力4700×104m3/d。中東地區，多級閃蒸法（MSF）的市場占有率超過70%；其他各洲，反滲透（RO）的市場占有率最高。見下圖：國外發展與現狀截至2005年底，世界上共有12300個淡化工程，總生產能力39主要趨勢：1、多種技術共存互補、并行發展。2、工程規模大型化。已出現百萬噸級的海水淡化工程（韓國斗山集團在沙特承建）。3、成本降低。目前淡化水的最低銷售價格折合人民幣已降至4元/噸。4、海水淡化與資源化利用形成產業鏈。海水淡化工程與發電廠相結合、與鹽業制鹵生產相結合。5、政府支持力度加強。國外發展與現狀主要趨勢：國外發展與現狀40我國水資源嚴重短缺。據估算，2010-2020年，北方和沿海4省(市)缺水總量將分別達到166-255億噸和273-293億噸。海水淡化的市場潛力大。1958年，開始研究海水淡化技術。起步階段為電滲析技術，1965年開始研究反滲透技術，1975年開始研究蒸餾技術。目前，反滲透技術裝備方面，國內已具備了單機規模萬噸級以上工程設計和建設能力；蒸餾技術裝備方面，近年來在萬噸級項目上有所突破。國內現狀與進展我國水資源嚴重短缺。據估算，2010-2020年，北方和沿海41政策保障。海水淡化已被列入多項規劃：《國民經濟和社會發展“十一五”規劃綱要》、《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020）》、《高技術產業發展“十一五”規劃》、《國家“十一五”海洋科學和技術發展規劃綱要》、《國務院關于印發節能減排綜合性工作方案的通知》（國發[2007]15號）。2005年8月，《海水利用專項規劃》中提出，至2010年、2020年我國建成和在建的海水淡化工程的生產能力將分別達到100萬噸/d、280萬噸/d。2007年4月，科技部啟動“海水淡化與綜合利用成套技術研究和示范”項目，支持海水資源利用技術研究。國內現狀與進展政策保障。海水淡化已被列入多項規劃：《國民經濟和社會發展“十422008年，我國已建成52套海水淡化裝置。45套采用反滲透技術、4套采用低溫多效技術、1套采用多級閃蒸技術、1套采用壓汽蒸餾技術、1套采用電滲析技術。但裝置總體使用率較低，有的還不到50%。目前，全國在建和待建的海水淡化工程總規模已達195.8萬噸/d，分布見下圖。國內現狀與進展2008年，我國已建成52套海水淡化裝置。45套采用反滲透技43國內現狀與進展國內現狀與進展44目前國內淡化的海水，基本上就地消化。海水淡化的市場應用前景，主要可分為3個方面：1、沿海電廠供水。同時利用電廠的電能和熱能為海水淡化提供動力，實現水電聯產。2、沿海城鎮及工業供水。取代長距離輸送，節約供水成本。另外，由于沿海地區降雨充沛，入海口水質含鹽量降低，屬于亞海水，其淡化成本要很多。根據已有數據，亞海水的噸水處理成本可降至2-2.5元。3、海水淡化產業鏈延長。淡化后的濃海水，可開發制鹽、提溴、鉀等產業。國內現狀與進展目前國內淡化的海水，基本上就地消化。海水淡化的市場應用前景，45主要困難和差距：1、技術差距。主要體現在核心部件、材料裝備的開發制造、系統設計和集成等方面。關鍵設備仍需進口，國內的反滲透膜仍需進口，還沒有一家企業擁有蒸餾法日產萬噸以上項目的全部自主知識產權和成套能力。2、規模差距。06年數據，我國海水淡化總產量只占世界0.3%。規模小，淡化成本難以降下來。3、實施機制。國內還沒有專門的機構統籌協調，沒有形成產業聯盟。4、示范投入。國家投入不足，規模示范不夠。5、推廣機制。淡化海水面臨著并入市政管網難和價格體系瓶頸等問題。國內現狀與進展主要困難和差距：國內現狀與進展46目前應用最廣泛的、能達到商業化規模的主要有蒸餾法和反滲透法，即“熱法”和“膜法”。其中熱法中的多級閃蒸（MSF）、低溫多效（MED）和膜法中的反滲透（RO）是目前國內外市場上主流的3種技術。三種技術工藝流程見下圖。主流技術分析目前應用最廣泛的、能達到商業化規模的主要有蒸餾法和反滲透法，47多級閃蒸（MSF）主流技術分析多級閃蒸（MSF）主流技術分析48低溫多效（MED）主流技術分析低溫多效（MED）主流技術分析49反滲透（RO）主流技術分析反滲透（RO）主流技術分析50三種技術總體比較見下表。主流技術分析三種技術總體比較見下表。主流技術分析51技術種類常用領域優勢劣勢多級閃蒸（MSF）多用于工業用水、發電用水（與火電廠或核電廠結合的大型或超大型海水淡化工程）1、單機容量大（最大可達到5萬t/d），遠超MED和RO法；2、對原料水預處理要求低；3、設備整體性強，易于大型化和超大型化。1、工程投資較高，為RO法的近2倍；2、設備占地面積大，動力消耗大，能耗高；3、設備的操作彈性小；4、傳熱管腐蝕穿孔后，將會污染水質。低溫多效（MED）工業用水、發電用水和民用領域1、熱效率比MSF高；2、操作彈性較大；3、產品水質好，可直接用于鍋爐用水；4、防腐性能較好，預處理較簡單，化學藥劑消耗低；5、系統可靠，傳熱管泄漏時不會影響水質；6、設備啟停較快。1、設備體積較大，成本較高；2、結垢很難清理。反滲透（RO）較適合民用、普通工業領域1、能耗低，工程投資及造水成本較低；2、防腐性能優越；3、單臺裝機容量較低,但易于單元式疊加；4、裝置緊湊，占地較少，操作簡單，維修方便。1、原料水的水質要求較高，預處理要求嚴格；2、運行成本較高，反滲透膜需要定期更換；3、產品水質較低。技術種類常用領域優勢劣勢多級閃蒸（MSF）多用于工業用水、發52（注：3=滿意；2=中等；1=低質量、易出故障；0=性能不好）三種技術概念性比較序號比較項目MSFMEDRO1.產品水質3322.發展情況3323.預處理要求3324.操作人員要求2325.裝置維護要求2226.運行穩定性3337.操作彈性2338.工藝可靠性232合計202318三種技術概念性比較序號比較項目MSFMEDRO1.產品水質353參考《火力發電廠化學設計技術規程條文說明》（DL/T5068-2006），3種技術的主要參數比較見下：三種技術主要參數比較項目MSFMEDRO產品水質（mg/L）5-105-10300-500操作溫度（℃）≈110<705-45裝置總能耗（kWh/m3）8.05.05.0-6.0（有能量回收）原水預處理不需要要求低要求高水利用率（%）12-2515-40<40腐蝕結垢傾向較大，要加酸和脫氣較小建造材質要求高低參考《火力發電廠化學設計技術規程條文說明》（DL/T506854以15000噸/d的海水淡化工程為例，估算3種技術的設備投資成本如下：主流技術分析名稱MSFMEDRO設備投資成本（萬元）16000150008000以15000噸/d的海水淡化工程為例，估算3種技術的設備投資55同樣以15000t/d的海水淡化工程為例，估算3種技術的單位造水成本，見下表：（注：3種淡化裝置的年利用率均按95%計算，年生產天數為360天。）（注：3種淡化裝置的年利用率按95%計算，年生產天數為360天。）主流技術分析項目MSFMEDRO化學藥品消耗0.3220.1620.391熱力消耗1.601.600電力消耗4.02.05.7人員工資福利0.0250.0250.038大修及檢修維護費0.440.420.22管理費0.0040.0040.007膜更換費用000.923固定資產折舊1.351.27