海阳核电厂海水淡化技术选择电力职称论文发表

 　　介绍目前常用的海水淡化的方法和特点，结合海阳核电厂海水水质以及核电站自身特点阐述核电厂海水淡化方案选择需考虑的环境因素、需求因素、经济因素，最终给出海阳核电厂海水淡化的建议方案，为海阳核电厂海水淡化方案选择提供技术支持。

　　《电力科学与工程》1985年创刊，为科学技术类刊物.曾荣获全国水利电力成果奖,并多次被评为电力部和河北省优秀期刊.以报道电力工业科学技术的研究、开发与应用为主，及与电力系统相关的自动化工程、机械工程、环境工程、计算机及其应用、现代通信等方面的科技发展动态和最新成果。

　　1 引 言

　　根据海阳核电一期工程可行性研究报告中需水量分析，海阳核电厂一期拟使用盘石水库中的淡水，二期、三期工程使用海水淡化水。在设计供水保证率为97%、校核保证率为99%的条件下，盘石水库只能向核电厂每年最大提供350万m3的淡水，仅能满足一期工程的需要。由于厂外淡水资源受外部条件影响较大并且远距离供水增加了管理和投资成本，为保证海阳核电厂的供水安全性和稳定性，建设海水淡化项目是十分必要的。海水淡化项目涉及到装置的布置、海水取水、浓盐水排水、淡水供水、设施配电等厂址相关的重大接口等，因此及早研究确定海水淡化技术方案而给厂址总平面规划提供技术支持具有十分重要的现实意义。

　　2 主要海水淡化方法及特点

　　目前，世界上海水淡化的方法主要有热法和膜法两种。热法的工作原理是加热海水产生蒸汽，然后再把蒸汽冷凝生产淡水。膜法主要是利用膜的选择透过性进行盐水分离达到海水淡化的目的。热法主要有多级闪蒸(MSF)、多效蒸馏(MED、MED-TVC)两种方法。膜法主要有反渗透(RO)法和电渗析法(ED)。热法中由于MED与MSF相比具有投资小、能耗低、产水率高、低温操作、不易结垢等优点，已逐渐取代了传统的MSF方法，是目前热法的主要发展方向，因此，在这里我们只对MED和RO进行分析比较。

　　2.1 多效蒸馏(MED)

　　多效蒸馏(MED)应用了海水蒸发和蒸汽冷凝的工作原理，这些过程是在一系列的单元中完成的。

　　在装置的每一效中都充满了水平放置的热交换管，它们形成一个个管束。从锅炉或汽机来的蒸汽被引入到第一效的管束中，海水从上部喷淋到管束上，水流在重力的作用下流经管束的外表面并和管束中的蒸汽进行热交换，蒸汽在管束内冷凝成淡水，流经管束外表面的海水中的一部分转化成水蒸汽。新产生的蒸汽又被引入下一效的管束内部，这一步骤可以被多次重复。最后生产的淡水被收集起来供使用，产生的浓盐水排放至大海。

　　多效蒸馏(MED)的主要特点：1)对海水水质不敏感，不需要复杂的预处理;2)对海水温度适用范围广(0℃～35℃);3)产品水纯度高;4)能耗低，换热过程利用相变传热，传热系数很高;所需传热面积较小;5)可利用低品位热源，操作温度低(<65℃);6)设备腐蚀率低，寿命长(可达30年);7)装置可用率高，运行、维修费用低。

　　2.2 反渗透(RO)

　　反渗透是60年咨询服务展起来的一项新的膜分离技术，是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。可用于各种规模的海水、苦咸水淡化，近年来发展速度很快。反渗透膜是由多种不同的聚合物依据不同的模块设计方式制成的、具有半透性能的膜。把反渗透膜装入压力容器并组装起来就可制成反渗透装置。

　　3 海水淡化方案选择

　　最佳海水淡化方法的选择一般应对环境因素、需求因素、经济因素等要素进行综合评估，以下依据海阳核电厂海水水质以及自身特点，讨论海水淡化适宜的方案。

　　3.1 环境因素

　　环境因素主要是从海水、能量来源两个方面对适宜的海水淡化方法进行评估。

　　3.1.1 海水

　　(1)水温的影响

　　不同淡化方法对海水温度的适应性不同。反渗透法(RO)适宜温度为15～25℃;多效蒸馏(MED)适宜温度为0～35℃。对于反渗透(RO)过程，膜的透水量随水温的升高而增高。温度低于10℃时，海水粘度增大使膜孔收缩，产水量大幅度下降;而水温过高则加快膜的水解速度，使有机膜变软，易于压实。

　　3.2 需求因素

　　需求因素主要指生产规模，是确定最佳淡化方法的重要因素之一。一般而言，海水淡化装置规模越大，其经济性越好，热法比RO法尤为明显。多效蒸馏(MED)主要适合于中型和大型淡化装置，单机容量范围3000m3/d～35000m3/d。反渗透(RO)无论大型、中型或小型都适用。

　　根据可研报告中水量需求分析，海阳核电厂一期两台机组最大年需水量为350万m3/年，一、二期最大年需水量为558万m3/年，一、二、三期最大年需水量为796万m3/年，如果均考虑采用海水淡化，则一期可上一套规模为10000m3/d的装置，二期可再上一套规模为10000m3/d的装置，三期的规模采用5000m3/d的装置就足够了。可根据工程的实际情况，考虑地方利益和供水安全，在一定时期先上一套规模较小的淡化装置，例如，规模为2000m3/ d～3000m3/d的装置，保证枯水期或紧急事故情况下的供水安全。在此规模下，采用多效蒸馏(MED)法或反渗透(RO)法都是适合的。

　　3.3 经济因素

　　经济因素是决定海水淡化方案最重要的因素之一，考察经济因素主要是分析淡化装置的制水成本。由于热法和膜法的工艺不同，因此两种方法的成本构成差别很大。

　　3.3.4 核能海水淡化成本考虑

　　对于成熟反应堆型核能海水淡化项目，由于与核电站共用取排水构筑物并可利用循环冷却水预热海水，可减少投资，已具备与常规能源海水淡化厂竞争的条件。研究表明：(1)重水堆具有绝对的竞争优势而压水堆与常规能源经济性相当;(2)淡化水厂规模对制水成本影响很大，规模越小，成本越高;(3)RO法成本最低，MED法次之，MSF法成本最高;(3)贴现率、核燃料价格及化石燃料价格是制水成本中的敏感性因素。

　　海阳核电一期工程为全球AP1000示范项目，属于先进非能动压水堆型，大部分设备购自国外，国产化率低，核能产生的蒸汽或发电成本较高，如采用自身核能淡化海水则是一个不利的竞争因素。

　　4 结 语

　　通过上述分析，从环境、需求、成本等因素综合考虑，海阳核电厂海水淡化技术方案宜选择膜法(RO)，可利用核电站已有取排水设施及循环冷却水系统(冬春季预热海水)降低设备投资。

　　参考文献

　　[1] 上海核工程研究设计院.山东海阳核电厂工程可行性研究报告[R].2008.

　　[2] 核工业第五研究设计院.对阿联酋、法国和意大利有关海水淡化厂调研报告[R].2006.

　　[3] 赵国华，童忠东.海水淡化工程技术与工艺[M].北京：化学工业出版社，2012.

　　[4] 田里，王永庆，郭吉林，等.核能与常规能源海水淡化的经济竞争性的比较[J].清华大学学报(自然科学版)，2001(10).

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