[摘 要] 華能玉環(huán)電廠35000t/d“雙膜法”海水淡化系統(tǒng)自2006年3月投入運營，至今已安全、穩(wěn)定運行了5年，現(xiàn)對此項目進(jìn)行總結(jié)，證明在火力發(fā)電廠中，使用海水淡化作為唯一的水源是可靠的、經(jīng)濟的。

1 前言

華能玉環(huán)電廠位于浙江省玉環(huán)縣大麥嶼經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，地處浙東南沿海的樂清灣東岸，玉環(huán)島西側(cè)，三面環(huán)山，一面臨海，是典型的沿海電廠。由于玉環(huán)有著得天獨厚的港口自然條件，同時又處于浙南電力負(fù)荷中心，早在上世紀(jì)七八十年代，國家就曾考慮過在玉環(huán)建設(shè)大型燃煤電廠，來緩解地區(qū)電力供應(yīng)緊張局面，但受當(dāng)時的技術(shù)和經(jīng)濟條件限制，工程項目一直未能實施，缺水就是其中的制約要素之一。玉環(huán)島的陸地面積約為180平方公里，淡水來源主要為天然降水，由于海島面積小，加上島上丘陵小山地貌，集水面積不足，沒有修建大型水庫的條件。雖然天然降水豐富，淡水資源還是極其緊張。人均水資源占有率僅為656m3，不僅遠(yuǎn)低于浙江省(2400m3/人)和全國(2700m3/人)的平均水平，甚至低于國際公認(rèn)的1000m3/人嚴(yán)重缺水標(biāo)準(zhǔn)①。為了實現(xiàn)既不與當(dāng)?shù)鼐用?ldquo;爭水”，又能保障機組安全運行，海水淡化成了解決華能玉環(huán)電廠生產(chǎn)用水的唯一途徑。

華能玉環(huán)電廠全廠的生產(chǎn)、生活用淡水全部來源于采用了世界先進(jìn)的“雙膜法”工藝的海水淡化系統(tǒng)，全部工程投資不到2億元(含地基處理、土建及安裝調(diào)試費用)，是目前中國最大的膜法海水淡化項目之一。該系統(tǒng)于2006年3月24日制出合格的淡水，有力的保證了華能玉環(huán)電廠4×1000MW超超臨界機組的安全穩(wěn)定運行。

2 項目情況華能玉環(huán)電廠海水淡化項目建設(shè)在電廠廠區(qū)西側(cè)，按工藝流程沿海堤布置，2005年10月份開始設(shè)備安裝，2006年3月調(diào)試完畢投入運行。海水淡化車間建筑面積3200m2，系統(tǒng)設(shè)計壽命為30年。

2.1 項目建設(shè)的主要內(nèi)容

華能玉環(huán)電廠安裝的是國產(chǎn)首臺百萬千瓦超超臨界燃煤火力發(fā)電機組，是國家 863 計劃“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)”研究課題組成部分，是研究項目�，F(xiàn)場沒有“熱法”海水淡化所需的蒸汽來源;同時由于是在南方新建廠，也沒有外來蒸汽;所以“膜法”海水淡化工藝成了華能玉環(huán)電廠唯一選擇。

華能玉環(huán)電廠膜法海水淡化工藝為反應(yīng)沉淀池+超濾+反滲透，反應(yīng)沉淀池設(shè)兩組四座，單座出力為1000噸/小時。反應(yīng)沉淀池產(chǎn)水通過管道和超濾配水槽相連，超濾設(shè)置六套，共用配水槽配水，配水裝置布置在配水槽底部，超濾產(chǎn)水進(jìn)入超濾水箱，再進(jìn)入6套反滲透共用的進(jìn)水母管。

一級反滲透設(shè)置6套，每套產(chǎn)能為240噸/小時。二級反滲透設(shè)置3套，每套產(chǎn)能130噸/小時。 華能玉環(huán)電廠海水淡化系統(tǒng)一級反滲透共設(shè)6 組，每組設(shè)壓力容器58 只，每個壓力容器內(nèi)裝有7支膜元件，系統(tǒng)回收率為45%，設(shè)計出力240 噸/小時(5760 噸/天)，總出力為34560 噸/天。

2.2 項目的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新技術(shù)

華能玉環(huán)電廠海水淡化項目關(guān)鍵及創(chuàng)新技術(shù)主要包括：與發(fā)電工藝相結(jié)合的創(chuàng)新取水系統(tǒng);包括在海水中首次應(yīng)用的―微渦旋‖混凝澄清技術(shù)和創(chuàng)新的大規(guī)模使用超濾工藝，組成了高效、節(jié)地的預(yù)處理系統(tǒng);一級反滲透系統(tǒng)配置了高效能量回收裝置，極大的降低了噸水能耗;電廠充分利用海水淡化的濃水作為制取次氯酸鈉的原料，進(jìn)一步節(jié)約能耗，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟等。

2.2.1 與發(fā)電工藝相結(jié)合的創(chuàng)新的取水系統(tǒng)

華能玉環(huán)電廠凝汽器采用海水直流冷卻，取水口位于樂清灣-15.6米等深線附近的海域，排水口設(shè)置在-5米等深線附近的海域。海水淡化系統(tǒng)充分利用了電廠的取水系統(tǒng)，以降低造價;同時利用發(fā)電廠余熱使排放水溫升高的有利條件，降低海水淡化的運行能耗。因此，華能玉環(huán)電廠的海水淡化系統(tǒng)采用了兩路進(jìn)水，一路取自循環(huán)水泵出口(凝汽器入口側(cè))，一路取自虹吸井(凝汽器出口側(cè))。

2.2.2 高效、節(jié)地的預(yù)處理系統(tǒng)

樂清灣是一個開口向南的南北向海灣，灣內(nèi)海水受沿海南下洋流攜帶、流入灣內(nèi)河流及潮汐沖刷的多重影響，為高含沙區(qū)，含砂屬極細(xì)粉砂和粗粘土。根據(jù)實測資料，電廠取水口附近垂線平均含沙量大潮為0.214kg/m3，中潮為0.260 kg/m3，小潮為0.041 kg/m3。

為了降低海水中的含砂量以及海水中有機物、膠體的含量，以滿足膜法脫鹽進(jìn)水水質(zhì)的要求。項目設(shè)置了混凝澄清和超濾組成的預(yù)處理系統(tǒng)�；炷吻宓闹髟O(shè)備為四座國內(nèi)首次在海水中應(yīng)用的―微渦旋‖折板式反應(yīng)沉淀池，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)部沒有轉(zhuǎn)動部件，可有效地減少防腐成本�；炷吻宄恋硖幚砗蟮暮Ｋ疂岫刃∮�5NTU，進(jìn)入后續(xù)的超濾系統(tǒng)。華能玉環(huán)電廠超濾系統(tǒng)采用了浸入式超濾，共設(shè)6個膜池，總計1800只膜元件。超濾系統(tǒng)配套的轉(zhuǎn)動設(shè)備有透過液泵、反洗水泵、清洗水泵、真空泵、羅茨風(fēng)機等。超濾產(chǎn)水已完全滿足反滲透的進(jìn)水要求。預(yù)處理系統(tǒng)投加的藥劑有混凝劑，三氯化鐵;助凝劑，陰離子聚丙烯酰胺;連續(xù)殺菌劑，次氯酸鈉;沖擊殺菌劑：DBNPA(戊二醛)等。

華能玉環(huán)電廠膜法海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)總占地面積約為2400 m2，據(jù)計算，和機械攪拌加速澄清池及兩級過濾的常規(guī)工藝相比，占地面積僅是其三分之一。

2.2.3 節(jié)能的反滲透脫鹽系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)技術(shù)主要集中在回收率的確定、能量回收的確定及反滲透的布置。系統(tǒng)可以簡單的分為三個部分，動力部分、脫鹽部分及加藥部分。

動力部分的高壓泵是脫鹽系統(tǒng)的心臟，它提供了克服海水滲透壓的動力，是噸水能耗的主要組成部分。正確選擇高壓泵及其控制方式是系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。華能玉環(huán)電廠的高壓泵采用變頻控制，密切配合不同溫度、不同含鹽量的海水及不同階段反滲透上的能耗，既節(jié)約電能，又提升反滲透膜的安全性。高壓海水流經(jīng)反滲透膜元件，除產(chǎn)水外，55%的濃水只是損失了反滲透膜的水阻(段間壓差)，還蘊含著巨大的能量，所以“膜法”海水淡化設(shè)置能量回收裝置的類型是降低系統(tǒng)能耗的關(guān)鍵。華能玉環(huán)電廠采用的是壓力轉(zhuǎn)換器，是液-液直接傳遞壓力的一種能量回收裝置，能量回收效率可達(dá)94%，確保了華能玉環(huán)電廠的較低的噸水電耗。

2.2.4 循環(huán)利用海淡濃水，降低運營成本

將反滲透的部分濃水作為電廠3×90kg/h 電解海水制取次氯酸鈉的原料，充分利用其中2 倍濃縮的氯化鈉，既節(jié)約了電解裝置的能耗，又實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟。

2.2.5 運行現(xiàn)場無人值守

華能玉環(huán)電廠海水淡化項目由于較高的自動化水平，真正實現(xiàn)了除正常巡檢外，運行現(xiàn)場無人值守。

3 項目運行情況

3.1 項目產(chǎn)能

2006 年3 月24 日，海水淡化項目投入運行。到2010 年底華能玉環(huán)電廠海水淡化共產(chǎn)淡水約2600萬噸。這相當(dāng)于每年9 萬城鎮(zhèn)居民生活用水總量，或是一座中型水庫的總庫存量②。

3.2 單位能耗

在2009 年7 月，華能玉環(huán)電廠組織有關(guān)單位對海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行了性能測試，主要參數(shù)如下：

備注：海水淡化理論耗能量，1.41kWh/t。項目設(shè)計能耗, 3.7kWh/t。

3.3 單位藥耗

海水淡化除了電力消耗外，還有的日常的藥品消耗，對2009 年及2010 年海水淡化的藥品實際消耗進(jìn)行統(tǒng)計，單位藥耗為0.86 元/噸。其中阻垢劑、混凝劑及還原劑等運行用藥品，0.72 元/噸，占84.24%;檸檬酸、戊二醛等維護用藥品，0.14 元/噸，占15.76%。不同的藥品所占的比例如下：

3.4 項目投資及折舊

華能玉環(huán)電廠海水淡化設(shè)備靜態(tài)總投資為18800萬元(含建筑、安裝、設(shè)備，不含征地),去掉其中的材料部分，形成資產(chǎn)的為15020萬元，若以15年折舊計，年折舊成本1001.33萬元。

3.5 維護成本

統(tǒng)計2009年及2010年度實際發(fā)生的維護費用，運行維護材料費約為150萬元/年。

3.6 人工成本

華能玉環(huán)電廠沒有為海水淡化設(shè)置專門的人員，全廠和其相關(guān)的人員配置如下： ⑴運行部門(OP)： 全廠5個值，和海水淡化相關(guān)的約1.2人; 化學(xué)專業(yè)運行工程師1名，海水淡化約占其25%的工作量。 ⑵.維護部門(MP) 維護工程師，2名，海水淡化約占其30%的工作量。 現(xiàn)場工人，14名，和海水淡化相關(guān)的約4人; 因此，按6人計算人工成本。

3.7 制水成本及說明

基于2009年及2010年的實際數(shù)據(jù)計算，華能玉環(huán)電廠海水淡化的噸水成本為5.52元。制水成本較高的原因是根據(jù)火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范的要求，海水淡化的產(chǎn)能是由電廠峰值用水量確定的。華能玉環(huán)電廠自投產(chǎn)以來，不懈的追求節(jié)能減排降耗，海水淡化脫鹽部分年利用率較低，在相同的背景下，單位產(chǎn)水需分?jǐn)偟脑O(shè)備折舊費用較高。因此若按設(shè)計負(fù)荷常態(tài)供水,成本可大為降低。詳細(xì)見下表：

設(shè)備年利用用率在75%左右(6600小時)時，華能玉環(huán)電廠海水淡化項目噸水成本在4元人民幣以下。

4 項目意義

4.1 華能玉環(huán)電廠海水淡化項目成功的示范作用

4.1.1 海水淡化是安全、可靠的

華能玉環(huán)電廠采用國際先進(jìn)技術(shù)，在國內(nèi)第一個采用―雙膜法‖海水淡化工藝，建成國內(nèi)特大容量的海水淡化水工程，制水量為1440立方米/小時，電廠使用的發(fā)電用水、脫硫用水和生活用水等全部由海水淡化獲得， 海水淡化雖然是華能玉環(huán)電廠整個生產(chǎn)過程的一個輔助系統(tǒng)，但在玉環(huán)縣這個缺水的地區(qū)，海水淡化作為華能玉環(huán)電廠的唯一水源，其安全、可靠有力的保證了華能玉環(huán)電廠4×1000MW超超臨界機組的建設(shè)、調(diào)試及運行，創(chuàng)造了國內(nèi)電力發(fā)展史上的奇跡，翻開了沿海電廠設(shè)計及運營新的一頁。

4.1.2 海水淡化是經(jīng)濟的

華能玉環(huán)電廠成功實現(xiàn)通過海水淡化解決全廠生產(chǎn)、生活用水，充分證明了海水淡化使用于沿�；鹆Πl(fā)電廠無論在經(jīng)濟上還是技術(shù)上都是可行的。目前沿海區(qū)域淡水資源相對比較緊張，水價也在逐步上升。玉環(huán)工程海水淡化的制水成本對于當(dāng)?shù)毓I(yè)用水水價已基本持平。

隨著科技的進(jìn)步，海水淡化的成本還在不斷下降。這樣，對于我國沿海、島嶼上大型工業(yè)或居民生活供水，采用海水淡化在經(jīng)濟上更加可行。從水質(zhì)方面考慮，由于海水淡化水質(zhì)較好遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于天然水，工業(yè)應(yīng)用海水淡化產(chǎn)水的成本應(yīng)低于自來水，特別是如電廠等對水質(zhì)要求較高的工業(yè)企業(yè)選用海水淡化，更加經(jīng)濟。

4.1.3 海水淡化是環(huán)境友好的

華能玉環(huán)電廠將可研中及環(huán)評批復(fù)中要列為電廠專用的里墩水庫仍留給地方居民使用，出資建設(shè)了國內(nèi)最大規(guī)模的海水淡化裝置解決電廠的生產(chǎn)、生活用水問題，電廠同時建設(shè)了供應(yīng)當(dāng)?shù)刈詠硭镜娘嬎芫�，在地方急用時提供居民生活用水。華能玉環(huán)電廠每年可為當(dāng)?shù)毓?jié)約淡水資源1000萬立方米，并且不向環(huán)境排放廢水，淡水重復(fù)利用率64%，廢水重復(fù)利用率達(dá)100%。對構(gòu)建和諧社會也起到了良好的示范作用。

華能玉環(huán)電廠還委托寧波市海洋環(huán)境監(jiān)測中心對附近海域進(jìn)行了海洋環(huán)境影響后評估，評估結(jié)論為：總體來說，華能玉環(huán)電廠建設(shè)前和運營后廠址附近海域海水水質(zhì)和海洋沉積物環(huán)境質(zhì)量狀況變化不大。增溫對海域浮游生物的影響不大，是有限的。

4.2 華能玉環(huán)電廠海水淡化項目成功揭示了海水淡化的優(yōu)勢

4.2.1 海水淡化作為水源的優(yōu)勢

對于淡水缺乏的沿海地區(qū)，海水淡化還有如下優(yōu)勢：海水淡化不依賴天然降水，不受旱澇影響;占地面積小，不像修建水庫那樣需要大面積土地;對環(huán)境影響小，不影響小流域的水利條件及環(huán)境條件;產(chǎn)水水質(zhì)好，不含重金屬及病毒等。

4.2.2 發(fā)展海水淡化促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟

發(fā)展海水淡化，可以促進(jìn)其它�；I(yè)的發(fā)展;沿海工業(yè)圈發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)，后續(xù)產(chǎn)業(yè)鏈可以考慮投入鹵水化工或氯堿化工以充分消化海水淡化的濃水，以實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。

5 項目存在的問題及下一步計劃

華能玉環(huán)電廠海水淡化項目作為中國第一個大型的膜法海水淡化工程，思考其設(shè)計、安裝及運營維護，還是充分體現(xiàn)出了我國在海水淡化技術(shù)方面儲備不足。這主要表現(xiàn)在：對膜法海水淡化預(yù)處理重視程度不夠;在海水淡化技術(shù)細(xì)節(jié)上積累不足等。

對于華能玉環(huán)電廠海水淡化項目，我們將進(jìn)一步優(yōu)化海水淡化系統(tǒng)，以降低藥耗，提高其經(jīng)濟性。在可能的條件下，進(jìn)一步匹配系統(tǒng)產(chǎn)能，提升其安全性。

對于我國的海水淡化事業(yè)，應(yīng)著力培養(yǎng)相關(guān)人才，大力發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)，以安全、經(jīng)濟的海水淡化來解決沿海地區(qū)的缺水問題，為和諧社會建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《玉環(huán)縣水利局2004年工作總結(jié)》

[2] 《水庫、病險水庫及水庫等級劃分》，《城市居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)》

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