大型海水淡化項目投資和成本分析

項目規模和海域規模呈全球和大規模趨勢，有利于進一步降低單位產水量的項目投資、運營成本、能耗和總成本，提高項目經濟效率。為說明大型海水淡化工程的經濟性，文章對低溫多效(MED)和反滲透(RO)兩種主流的日產萬噸級海水淡化工程的投資和成本進行說明，并對成本的影響因素進行敏感性分析，提出降低成本的措施。1大型海水淡化工程投資海水淡化工程的總投資由建設投資、貸款利息和流動資金組成，建設投資包含工程建設費用(含建筑工程費、設備材料購置費和安裝工程費等)、工程建設其他費用(含建設管理費、勘察設計費、建設監理費、前期咨詢費、造價咨詢費、聯合試運轉費、工程保險費、招標代理服務費和海域使用論證費等)、土地使用費和預備費(含基本預備費和漲價預備費)受設備材料配置、原水水質和預處理工藝、產水用途和水質要求等影響，海水淡化工程總投資差別較大。1.1反滲透ro低溫多效裝置的核心設備為蒸發器、冷凝器、蒸汽轉換器、蒸汽輸送泵和中間水泵等，國內完全具備自主化生產能力，不依賴進口。萬噸級MED海水淡化工程的總投資約為8000萬元/萬t～10000萬元/萬t。反滲透裝置的核心設備和材料為高壓泵、中間水泵、反滲透膜、膜殼、能量回收裝置和增壓泵等。其中能量回收裝置尚未實現國產化生產，基本依賴進口;高壓泵、中間水泵可采用國產品牌，國產水泵價格約為進口品牌的1/4～2/3，但設備運行穩定性和使用壽命不如進口品牌，目前國內大多已建工程高壓泵仍為進口品牌;國產反滲透膜和膜殼性能接近世界先進水平，但產品性能多樣性同進口品牌仍有差距。國產設備材料配置的萬噸級RO海水淡化工程的總投資約為6000萬元/萬t～7500萬元/萬t，進口設備材料配置的總投資約為7000萬元/萬t～9000萬元/萬t。1.2預處理工藝、工藝流程對工程投資的影響低溫多效裝置的預處理工藝受原水水質影響較小，水質較好時可不進行預處理。而反滲透裝置對預處理要求較高，預處理工藝受原水水質影響較大，不同的預處理方法、預處理工藝流程的長短對工程總投資均有一定影響。反滲透預處理分為一級和二級預處理，一級預處理一般采用混凝、沉淀、氣浮和過濾等傳統水處理工藝，二級預處理可采用多介質過濾和超濾工藝1.3質指標要求不同海水淡化主要作為工業用水和居民生活用水，不同用水的水質指標要求不同。作為生活用水時，由于反滲透海水淡化系統一級RO出水中硼元素的含量一般無法滿足生活飲用水水質指標要求(<0.5mg/L)，常需設置二級反滲透系統1.4情況2：個人特質表以10萬t/d低溫多效和反滲透海水淡化工程為例，說明大型海水淡化工程投資及組成情況，如表2所示。表2中數值為海水淡化廠區建設投資額，不含取排水、產品水輸送管道鋪設費用。其中，低溫多效淡化工藝流程為“取水—低溫多效裝置—礦化后處理”，反滲透淡化工藝流程為“取水—V型濾池—超濾—一級反滲透—二級反滲透—礦化后處理”。2大型海水淡化項目的成本2.1海水淡化工程的1.海水淡化工程造水成本受產品產量、電價和蒸汽價格的影響較大;其中反滲透海水淡化工程采用不同的工藝流程，化學藥品消耗、噸水電耗、設備材料更換以及固定資產折舊等費用有所不同，造水總成本有一定差別。海水淡化工程的造水總成本主要由以下各項組成:(1)化學藥劑消耗。低溫多效工藝使用的化學藥劑主要有:殺菌劑、阻垢劑、消泡劑，其中，取水部分殺菌劑可通過次氯酸鈉發生裝置制得。反滲透工藝使用的化學藥劑主要有:殺菌劑、絮凝劑、還原劑、阻垢劑、膜清洗藥劑、pH值調節用堿等。(2)能源消耗。低溫多效工藝消耗電能和蒸汽，電能一般采用廠區附近電廠直接供電，蒸汽一般采用廠區附近廢熱蒸汽熱源。反滲透工藝主要消耗電能。(3)設備材料更換費用。熱法裝置無大宗材料更換費用。膜法裝置運行一段時間后需要更換的材料有:超濾膜、反滲透膜、過濾器濾芯等，其中，超濾膜及反滲透膜的更換周期一般為5a，保安過濾器濾芯的更換周期為4個月。(4)職工工資福利費用。根據淡化廠定員和當地人均年工資福利計算。(5)大修及檢修維護費用。年大修及檢修維護費用可取其固定資產原值的2.0%～2.5%。(6)其他費用。主要包括日常管理、差旅、稅金等，可按上述(1)～(5)項總和的一定比率計算。(7)固定資產折舊及攤銷費。海水淡化項目綜合折舊年限可為20a～22a，固定資產殘值率為3%～5%。土地使用權以50a計。(8)財務費用。主要是工程投入運行后長期及短期貸款還款利息費用。2.2項目成本：海水淡化對上述10萬t/d海水淡化工程進行成本分析，低溫多效和反滲透工程結果分別如表3和表4所示。其中，年產水量按設備利用率90%考慮。3各因素敏感性分析海水淡化項目效益的主要影響因素有產水銷售價格、產水量、建設投資及經營成本，以上述10萬t/d低溫多效和反滲透海水淡化工程為例，對各因素進行敏感性分析，結果如圖1和圖2所示。由敏感性分析圖可以看出，相對產量變化和建設投資，產水銷售價格及經營成本對海水淡化項目收益率的影響更大。通過提升售水價格及降低經營成本等敏感因素的控制，將進一步提升項目收益。4提高設備利用率，降低海水淡化項目建設投資(1)降低能源消耗成本。由成本組成和敏感性分析可以看出，能源消耗是影響海水淡化項目成本的主要因素。對于低溫多效工藝，應保證有廉價廢熱蒸汽來源，并優化工藝方案、提高造水比，將蒸汽消耗成本降至最低。反滲透工藝僅消耗電能，用電成本取決于噸水電耗和電價，通過選取水質優良的水源地、保證產水水質的前提下簡化工藝流程、優化工藝方案可降低噸水電耗，海水淡化工程用電一般采用當地大工業電價，仍可爭取上網電價、風電電價或聯合供電等低電價。(2)提升設備利用率。截至2019年底，我國海水淡化項目工業用水占66.6%，生活用水占33.1%。從已建項目經驗來看，由于我國海水淡化水定位為備用水源，淡化廠的設備利用率普遍較低，造成年產水量低，折算成單位產水的能源消耗、工資福利、管理維護、折舊及利息等成本費用升高，嚴重影響海水淡化項目的效益。故在海水淡化項目建設前，應充分考察建設地周邊的用水需求及穩定性、政策條件和建設條件等因素，必要時可爭取簽訂供水協議，保障項目的設備利用率。(3)降低項目建設投資。海水淡化項目建設投資影響項目成本組成中的折舊及攤銷費用、修理費用和項目利息，而建設投資取決于海域水質、工藝方案、地質建設條件和設備配置等因素。故海水淡化項目應考察選取水質較好且穩定的取水海域，并充分優化取排水、產水輸送方案以及淡化主體工藝方案，在保證工程質量的前提下，合理配置設備方案，避免非必要的建設投資。綜上，大型海水