1.2 设计规模和范围1.2.1 设计规模本项目为制水站三期工程,设计规模为日产2.5万吨淡水。
按照2009年9月《某某发电厂一、二期日产20万吨海水淡化工程》可研报告的原则不设置海水预处理系统以及2011年8月某某研究院完成的概念设计,在预留的制水站场地内(三角地)可布置5套2.5万吨/日海水淡化设备,则三角地的设计规模按5套2.5万吨/日共计12.5万吨/日设计,其中本期新建1套2.5万吨/日海水淡化设备,按某某地区淡水市场的需求,近期扩建1套2.5万吨/日海水淡化设备,后续再扩建3套2.5万吨/日海水淡化设备。
本期设计新建1套2.5万吨/日海水淡化设备的同时,为后续建设4套2.5万吨/日海水淡化设备留有扩建条件,规划的规模将根据某海新区的用水规划分布实施。
1.2.2 设计范围(1) 海水供水方案(2) 蒸汽供应方案及可靠性分析(3) 海水淡化设备容量选择(4) 供、配电方案(5) 控制系统方案(6) 化学水系统方案(7) 厂内淡水输送方案及供水可靠性分析(8) 制水站总体布置(9) 厂区管网布置(10) 投资估算、水价及经济效益分析1.2.3 设计分界海水淡化装置成品淡水升压后外供,淡水供应管道的设计接口界限为厂区围墙外1m。
按《关于引某某电厂5万吨/日海水淡化供水管道铺设有关情况的说明》接口点设计压力0.8MPa。
1.5 主要设计原则1.5.1 总的设计原则(1) 贯彻“安全可靠、经济实用、符合国情”的电力建设方针。
(2) 严格执行国家和地方各项政策、法规和规定,符合规划要求。
(3) 拟定合理的工艺系统,优化设备选型和配置,简化工艺系统、减少备用。
(4) 技术经济论证事实求是。
1.5.2 主要设计原则(1) 推荐采用低温多效海水淡化工艺。
(2) 不设置海水预处理系统。
(3) 本期海水取水系统、排水系统、供汽系统设计时均一并考虑扩建容量,按12.5万吨/日的规模设计管道,按一次建成考虑。
(4) 本期淡水外供系统外供市政和XX两个用户,给XX供水保留目前的DN300的管道,容量为1万吨/日;给市政供水按本期新建1套2.5万吨/日设备、近期扩建1套2.5万吨/日设备,总容量为5万吨/日设计。
利用原有水池和泵房进行改造工作。
远期的扩建容量3×2.5万吨/日考虑新建淡水池和供水泵。
(5) 海水淡化所需海水取自电厂一期工程循环水供水管网。
(6) 海水淡化浓盐水排至一期工程虹吸井,并预留向盐厂提供浓盐水的接口。
(7) 海水淡化所需蒸汽由电厂一、二期工程汽轮机中压缸末级抽汽提供。
(8) 海水缓冲池和提升泵房按规划容量5套2.5万吨/日设备设计并建设,水泵按本期容量建设。
(9) 考虑本期和近期规划,控制和电气设备集中布置在本期海水淡化综合设备间内,预留近期扩建1套2.5万吨/日设备的位置,厂房一次建成。
(10) 海水淡化主设备及其基础按进行满水试验设计。
2 淡水市场及水质要求3 厂址条件3.3 水源3.3.1 海水水源某某发电厂建于某海之滨,紧邻某某港。
漳卫新河与宣惠河交汇的大口河在厂址西南侧入海;某海湾海域辽阔,水量充沛,电厂一、二期工程循环水系统采用海水直流供水系统,水源取自某某港港池。
制水站用水取自一、二期工程循环水供水管。
海水水质见下表:设计海水取水口实测月平均水温,见下表:3.3.2 淡水水源电厂淡水用水均采用海水淡化水。
3.4 蒸汽汽源一、二期工程四台汽轮发电机组具备额定工况下600t/h,最大工况下1000t/h的抽汽能力,可供海水淡化设备制淡水用汽。
4.2 海水淡化工艺方案4.2.1 海水淡化工艺当前世界上广泛采用的海水淡化方式可分为膜法和热法两种,膜法是将含盐海水加压经过反渗透膜,水通过反渗透膜,而盐分不能通过,将海水和淡水分离。
热法主要是蒸馏分离,由于蒸馏分离工艺方式或动力方式不同,采用最为广泛的有低温多效(MED)、多级闪蒸(MSF)和机械压缩(MVC)。
低温多效工作温度低,设备的腐蚀和结垢比较轻,防腐材料要求低,设备费用相对较低,除垢等工作量少;海水在换热面的低温侧,如发生泄漏,不污染成品水;造水比较高,产品水品质高;运行控制相对简单;负荷调节范围比较大,负荷调节范围在40~110%之间;单位制水电耗低。
多级闪蒸装置具有设备单机容量大、出水品质好、造水比高等优点。
但该装置海水的最高操作温度在110℃~120℃左右,对传热管和设备本体的腐蚀性较大,必须采用价格昂贵的铜镍合金、特种不锈钢及钛材,因此设备造价高。
闪蒸海水在换热面的高温侧,如有泄漏成品水要受到污染,如水质不满足要求则需要强迫停机处理;调试工作量较大,但正常运行平稳,调节控制工作量很少。
另外,为了减轻结垢和腐蚀,对进入装置的海水必须加酸和进行脱气(脱除CO2和O2)处理,因而也增加了造水成本。
单位制水电耗大约是低温多效方式的两倍。
反渗透(RO)设备单机容量小,分组运行灵活,对用水负荷变化适应性强,可实现分水质供水,建设周期相对较短。
但其对海水预处理要求严格,日常运行维护和膜的更换量较大,制水电耗大,对海水温度适应性差。
目前,反渗透(RO)的配套设备性能有了新的发展,新型能量回收装置其转换效率高达89%~96%使能耗进一步下降。
除反渗透膜组件、高压泵、能量回收装置需要进口外,其他设备和器件均可以在国内加工制造。
随着膜技术的发展,膜的水通量不断提高,膜的寿命也在延长。
4.2.2 本项目海水淡化工艺的选择某某电厂建成初期对海水淡化工艺方式进行了广泛的调研和对比,某某电厂位于某海,冬季水温很低,水质较差,悬浮物、微生物及油污污染等不易控制,由于水质问题反渗透工艺对于某某地区使用需要对海水预处理及水质管理的工作量增加,该地区海水条件不适宜反渗透海水淡化工艺。
作为锅炉补给水,反渗透海水淡化产品水品质较差,需要二次反渗透处理,相对热法海水淡化产品水水质较高,可节省大量的再次水处理工作量,因此采用热法海水淡化工艺。
多级闪蒸和低温多效相比较,多级闪蒸工作温度高,需要对海水进行加酸脱气等预处理,设备的腐蚀及结垢比低温多效工艺严重,设备费用也相对较高,同时多级闪蒸设备的调试相对复杂,运行负荷调整范围小,设备腐蚀造成泄漏易造成产品水的污染。
经过通盘考虑,最终选定低温多效工艺方式。
某某一期工程引进法国SIDEM公司低温多效海水淡化装置,多年运行情况良好,设备可用率非常高,产品水品质高,运行稳定,控制简单,维护工作量小。
某某二期某某电厂实现了1.25万吨/日低温多效海水淡化装置的国产化制造和投产,设备的产水量、造水比和进口设备相比得到了改进,设备费用和工程造价得到降低,制水成本降低,取得了良好的效果。
对于某某电厂的海水条件和某某电厂海水淡化工程工艺方式的历史沿革考虑,本工程项目仍采用低温多效海水淡化工艺方式。
4.3 海水淡化装置选型及技术条件4.3.1 海水淡化装置自主研发历程低温多效蒸馏海水淡化技术(MED)具有淡化水品质高,设备构造简单,不受原海水浓度限制,对预处理无特殊要求等特点,是目前国际上海水淡化主流技术之一。
低温多效蒸馏技术的主要动力为低品质蒸汽,因此非常适合于有低品质热源的地区。
滨海电厂通过水电联产生产淡水,不但可以提供电厂自用水源,也可以向社会供水,水电联产海水淡化技术具有广阔的发展前景。
近年来,低温多效蒸馏技术已经成为建设大型淡化工厂的首选方案。
在某某集团公司的领导下,某某某某电力公司自2006年开始万吨级低温多效蒸馏海水淡化技术研发工作,并将“万吨级低温多效蒸馏海水淡化技术研发与应用”列入某某集团公司重大科技项目,通过低温多效海水淡化基础研究和应用技术研究,开发了TVC-MED设计计算软件,以及具有自主知识产权的万吨级海水淡化设计和制造技术,完成了万吨级低温多效蒸馏海水淡化装置的设计、制造、安装和调试工作。
2008年12月某某某某电力自主研发的1.25万吨/日低温多效海水淡化装置顺利投产,装置的淡水产量、水质、造水比及电耗等主要技术指标均达到并超过设计值。
该研究课题获得2009年度中国电力科学技术一等奖。
在2009年9月完成的《某某发电厂日产20万吨海水淡化工程可性行研究报告》中,制水站三期工程建设规模确定为日产2.5万吨,海水淡化主设备选型为2套国产自主化1.25万吨/日低温多效蒸馏海水淡化装置,并获某某集团的批准,但由于前几年淡水用户市场因素的影响项目并未实施。
与此同时某公司某某电力分公司在国内率先成功开发1.25万吨/日低温多效蒸馏海水淡化装置的基础上,又将“海水淡化产业化及大型化研究”列为某某集团2009年度重大科技项目,并在2009年初组织江苏双良空调设备股份有限公司、某某某某(北京)电力研究院有限公司和河某某某某某发电有限责任公司开展2.5万吨/日大型化低温多效蒸馏海水淡化装置的技术开发与研究工作,重点开展了以下工作:(1)2.5万吨/日大型化低温多效蒸馏海水淡化集成技术研究与程序开发在1.25万吨/天低温多效蒸馏海水淡化装置的基础上,进一步开展了主设备(蒸发器)的设计、系统参数选择等集成技术研究和装置设计计算程序,该程序软件通过中试装置试验得到进一步验证,并获得国家知识产权局颁发的软件著作权。
(2)2.5万吨/日大型化低温多效蒸馏海水淡化中试试验研究2009年底某某某某(北京)电力研究院有限公司完成了2.5万吨/天大型化低温多效蒸馏海水淡化中试装置的设计工作,2010年1月江苏双良空调设备股份有限公司完成了中试装置设备制造工作,2010年4月河某某某某某发电有限责任公司完成了中试装置的施工工作。
2010年5月初至9月初,由某某某某(北京)电力研究院有限公司牵头对中试装置进行了分系统调试、整体性能试验和十三项单项试验,并形成了《2.5万吨/日大型化低温多效蒸馏海水淡化中试试验研究报告》。
2010年10月中国海水淡化与水再利用学会组织国内行业专家对中试研究项目进行评审,专家组一致认为:国内首次研制的中试装置试验是成功的,为我国的海水淡化技术发展奠定了基础。
参与研发的四方已具备2.5万吨/天大型化低温多效蒸馏海水淡化装置的设计、制造能力。
4.3.2 海水淡化装置的选型在完成“2.5万吨/日大型化低温多效蒸馏海水淡化中试试验研究”的基础上,某某某某电力研究院在2010年10月至2011年7月之间,结合试验结果开展了大型化装置设计计算软件完善、工艺参数优化计算研究、TVC国产化可行性研究、腐蚀与防护及新材料应用等研究工作,并完成“某某某某自主研发2.5万吨/天低温多效蒸馏海水淡化概念设计”,2011年8月某某某某电力组织国内行业专家对自主研发2.5万吨/天低温多效蒸馏海水淡化概念设计进行评审,专家一致认为:概念设计内容和深度合适,推荐的工艺方案参数合理,可开依据展某某电厂 2.5万吨/天低温多效蒸馏海水淡化装置(MED-TVC)的工程设计。