可再生能源高效海水苦咸水淡化装置项目推介.doc

可再生能源高效海水苦咸水淡化装置项目推介
----烟台双嘉电子科技有限公司总经理 李俊杰

尊敬的各位领导、各位专家：
非常荣幸参加本次大会。
烟台双嘉电子科技有限公司位于美丽的烟台市经济开发区。公司现有员工80多人，研发人员占职工总数的15%。已实现和正在实现的专利项目有太阳能光伏产品、偏磁电机、海水淡化装置，全自动无负压给水设备等产品。公司有着良好的外部协作条件，与北京理工大学、中国电子科技集团公司第十八研究所、国家海水淡化研究所等有着密切的合作关系。近年来，公司以优秀的科研团队，良好的实验条件，融洽的外协关系，先进的管理理念，致力于节能环保技术的研究和开发。
水是生命之源。不仅人的生命离不开水，工农业生产也都离不开水。特别是在人类面临缺水的情况下，水的问题不久将成为一种严重的社会危机。石油危机之后的下一个危机便是水的危机，联合国早在1977年召开的水问题大会，就向全世界发出了上述警告。沿海地区是我国人口最多、经济最发达的地区，是我国对外开放的前沿和窗口。由于经济的持续发展和人民生活水平的提高，对水的需求量越来越大，而水资源的严重污染，使本来紧张的水资源的供需矛盾更加尖锐化。面对水资源的日趋紧缺，向占水总储量96.5%的海水要水，是势在必行的。海水或苦咸水淡化是解决淡水资源短缺的重要措施之一。
目前传统工业化海水或苦咸水淡化技术的运行原理大致分为两类：（1）相变过程，包括多级闪蒸（MSF：Multi-stage flash）、多效沸腾（ME：Multi-effect boiling）和蒸汽压缩（VC：Vapour Compression）等过程。（2）渗析过程，主要有反渗透膜法（RO：Reverse Osmosis）和电渗析法（ED：Electrodialysis）等过程。相变过程最显著的优势就是能够重复利用蒸发与冷凝过程的潜热，使之在预热进入装置的海水的同时，冷凝部分蒸汽成为淡水产品。因此，太阳能与传统工业化海水淡化技术结合点主要集中在相变过程。
海水或苦咸水的淡化方法已经出现了数十种，工业上主要使用反渗透、多级闪蒸和多效蒸发等。但以上这些方法都要消耗大量的电能，并且造价高昂、设备复杂，而我国部分地区的偏僻农村、沿海相当数量的孤岛缺乏电力，即使采用太阳能发电，由于现阶段太阳能发电的成本相当高，利用太阳能发电提供渗析过程能量进行和反渗透膜法海水淡化也并不经济，为了切实解决这些问题，发明了可再生能源高效海水和苦咸水淡化装置。
太阳能应用技术从能量转换方法来分，有光热转换、光电转换和光化学转换三种方式。光伏发电的效率一般在10％－15％，用在海水和苦咸水的淡化中，存在造价高、设备复杂、太阳能利用率低等缺点。而在太阳能热利用方面，我国生产的集热器具有较高的集热效率，且生产厂家很多，价位低廉。采用这种技术实施海水和苦咸水的淡化，是比较理想的。
风能应用技术主要包括风力发电和风力提水。风力发电同样存在造价高、设备复杂、对风能利用率低等缺点。而风力本身就是一种动力，采用风力提供动力，机械相对比较简单、造价低廉、设备运行费用较低。
装置的运行原理可分步解释如下：
1、风能动力装置系统1为整个装置的风力提水泵5、风力海水循环泵13、风力海水循环泵15、风力热水循环泵20、风力浓海水排放泵23、风力淡水提水泵25、风力真空泵31、风力冷却水循环泵43、风力蒸发器热水循环泵45提供动力。将海水或苦咸水提升至合理高度的海水高位水箱6，通过海水高位水箱水位控制阀7随时补充；通过阀门32与装置的进海水预热盘管30相接，提供不间断的海水；海水高位水箱6同时通过阀门33向自然冷却水箱39供应冷却用海水；通过自然冷却水箱水位控制阀40可实现不间断供水；
2、用于装置加热蒸发的热水，由太阳能集热器3加热后，先储存在热水储存罐18中，再通过风力蒸发器热水循环泵45进入装置的蒸发器12，经蒸发器12放热后经回水管又回到热水储存罐18中。海水经阀门32进入装置，经进海水预热盘管30预热并形成部分淡水，最后与来自风力海水循环泵13的海水汇合，通过喷淋器14喷淋至第二级蒸发-冷凝器10进行降膜蒸发。未蒸发的海水经海水连通管51进入第一级蒸发-冷凝器11，经风力海水循环泵15再次进行降膜蒸发。未蒸发的海水经海水连通管16进入最下级的蒸发腔，在那里被蒸发器12进一步加热蒸发。剩余的浓海水最后经风力浓海水排放泵23排出装置。
3、海水进入装置后，最终要到达装置的最下级蒸发腔，在那里被蒸发器12加热蒸发，产生最初一级的蒸汽。该初级蒸汽上升至第一级蒸发-冷凝器12的处围，并在那里形成降膜凝结，包括在第一级蒸发-冷凝器12外壁的竖板上和横管的内壁上，同时释放其潜热交给横管外壁正在降膜蒸发的海水，并使海水的温度上升。形成的淡水滴落至下方的淡水收集盘中，经收集汇入淡水收集水箱中。经第一级蒸发-冷凝器11横管降膜蒸发产生的次级蒸汽又上升至第二级蒸发-冷凝器10的外围，并在那里形成降膜凝结，同时也释放其潜热交给第二级蒸发-冷凝器10内在降膜蒸发的海水，并使海水的温度上升，产生更次一级的蒸汽。该蒸汽在分压差的推动下，最后上升至冷凝器9的外围，并在冷凝器9的外壁和竖管的内壁下形成降膜凝结，同时释放其潜热交给冷凝器9内部流动的冷却水，从而完成蒸汽流动的全过程。
4、自然冷却水箱39为装置提供冷却用水，通过风力冷却水循环泵43强制进入装置的冷凝器9中，在那里吸收蒸汽释放的潜热，升温后经回水管返回到自然冷却水箱39中。
5、在最上一级淡水收集盘47产生的淡水，经淡水连通管29、淡水连通管28分别与第二级、第三级淡水收集盘中的淡水汇合，一起进入淡水收集水箱26储存一定量后经风力提水泵5提至淡水高位水箱35，通过连接用户淡水管38输送给淡水用户。
6、系统所需真空度由风力真空泵31提供和维持。
7、装置的外壳、热水储存罐、热水管道均用发泡聚氨脂保温，进一步降低系统的热损失。
可再生能源高效海水淡化装置的突出特点和优势主要有八项：
1、巧妙的避开了能量的反复转换，全部利用太阳能和风能这两种最常见的可再生能源，使海水或苦咸水淡化完全不受电力条件的限制，彻底摆脱了对电力的依赖，非常适合海岛等无电的偏远地区。
2、只用一种水源（海水或苦咸水）即可，对进水水质要求比较低，不像膜法海水淡化装置对进水的预处理水平要求那样苛刻。
3、集现代海水淡化技术创新之大成，其产水效率极高。本装置进行了结构创新，采用塔式横管降膜低温多效回热强制循环自平衡式一体化产水装置，一举克服了传统海水淡化技术的四大主要缺陷：（1）采用降膜蒸发和降膜凝结传热，大大降低了装置的总热容量，提高了盘中水温的增加速率，加快了装置的出水时间，增加了产水量；（2）采用多效蒸发充分利用了水蒸气的凝结潜热，提高了整个装置的热效率；（3）采用强制循环强化传热、冷却、传质过程取代自然对流的蒸汽运行方式，极大地提高了装置的传热、冷却、传质速率。（4）采用真空低压低温运行方式，减少结垢现象，提高了产水速率和产水量。
4、运行费用相当低，只有少量的设备维修费和管理费。采用膜法的海水苦咸水淡化装置需经常更换价格较贵的反渗透膜和经常清洗带来大量的工作量。
5、在真空低压低温条件下运行，结垢极少，抗腐蚀，装置使用寿命长。
6、安装灵活方便，移动式、固定式皆可。
7、出水能力（规格）可大可小，能够满足各类用户的需求，尤其适合全可再生能源大中型海水淡化工程中。完全不同于其他自然能海水淡化装置只适合小型淡化装置。
8、最适合以太阳能作为热源。其最突出的优点就是：能在输入蒸汽量为0-100%之间的任一点稳定运行，并能根据蒸汽量自动调整工作状态。而且它所需的供热温度在70-100℃之间，很容易通过真空管型太阳集热器达到。
项目产品的市场广阔
从国内市场来看，海水淡化已进入了越来越多的领域，目前仅设备一项国内每年的市场规模就已达数百亿元。我国面积大约500ｍ2的岛屿有6500多个，多数由于淡水贫乏无法居住和开发，有常住居民的有400多个，也很普遍地存在着缺水问题。
根据《海水利用专项规划》，到2010年，海水利用对解决沿海地区缺水问题的贡献率将达到16％至24％。
由于该技术所制设备灵活性大，运转费用极低，在中小型设备上占有了先机。目前市场上的海水淡化设备，大都需要相当的规模，才能达到每立方米5元左右的成本价。而该设备由于没有电能的消耗，成本大幅降低，市场前景广阔。
项目的投资及回报
本项目为国内首创，国内尚未出现该种装置，甚至也没有相关的研究论文。据分析，本项目至少在未来5年内仍然存在优势。此外，本项目的实现具有较大的技术难度，公司在实现本项目产品的时候采用大量的技术创新。同时，公司也根据市场动态不断的调整自身的研究方向，不断地推出新技术来降低风险的危害程度。因此，本项目产品的市场风险极小，并不能影响到本项目产品的顺利实施。
项目总投资约2000万元，达产时间为两年，可年产大中小设备1000台，新增销售额25000万元，新增利税3500万元。
项目的合作方式
1、通过技术合作，对产品进行进一步完善和改进。
2、引进外资，扩大生产规模，拓宽市场。
3、推广到国外市场。
鉴于全可再生能源高效海水淡化装置的突出特点和优势，可再生能源高效海水和苦咸水淡化装置直接利用太阳能和风能实施海水和苦咸水淡化，适用于淡水缺乏但太阳能和风能丰富的海岛和偏僻农村，装置自然能利用率高，运行费用低，可真正实现海水淡化的绿色、环保的目标，必能为构建和谐社会、造福人类做出应有的贡献。