一种新型水合物法海水淡化系统能耗及经济性分析.pdf

第36 卷 第8 期 水处理技术 Vol.36 No.8 2010 年 8 月 TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT Aug.,2010 67 一种新型水合物法海水淡化系统 能耗及经济性分析 1，2 1，2 1 龙 臻 ，李栋梁 ，梁德青 （1.中国科学院广州能源研究所，中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室， 广东广州 510640；2. 中国科学院研究生院，北京 100039） 摘 要：提出一种新型水合物法海水淡化流程，并基于该流程对海水淡化系统进行了模拟计算，得到海水淡化的能 耗。同时，在计算淡化方法的总资产投资、运行维修成本、摊销总资产投资和摊销运行维修成本等经济参数的基础 上，获得其最终的淡化成本。结果表明，淡水产率对能耗和生产成本影响很大，随着产率比的提高，相应的总能耗和 总生产成本降低，而增加淡水产率需要改进水合物生成的动力学和热力学条件以及选择适合的工质。采用本文的水 合物海水淡化方案计算得到的淡化成本要比Javanmardi 等人建立的水合物海水淡化流程图下计算的淡化成本低， 但是相对薄膜反渗透法，总生产成本还是显得相对很高。 关键词：海水淡化；气体水合物；能耗；成本 中图分类号：P747 文献标识码：A 文章编号：1000-3770(2010)08-0067-004 目前，水问题困扰全球，在一些国家和地区已经 易得，无爆炸危险。早在20 世纪40 年代，Parker 就提 成为关系人类以及一切其它生物生死存亡的重大问 出利用水合物技术从海水中提取淡水，但是这一建 题。利用海水淡化等现代技术大规模地开辟新的水 议直到60 年代才得到人们的重视，并开发了一些装 源，已经成为全世界的必然趋势。在我国，无论是沿 [2] [3] 置，但海水淡化的效率比较低 。Knox 等开发出基于 海地区还是岛屿，限时限量供水的困境经常可见。据 丙烷水合物生成的海水淡化装置。最近，Javanmardi[4] 预测，在不远的将来，沿海城市将相继进入严重缺水 等对已提出的水合物海水淡化方案进行了能量消耗 状态。随着水资源的日趋短缺和经济发展，海水淡化 和经济性分析，得出水合物法海水淡化的能耗和其 将成为未来海岛淡水资源开发的首选，成为沿海地 它的淡化方法相当，只要找到合适的水合物促进剂， 区解决供水不足的重要途径之一。早在 19 世纪70 水合物法更具有竞争优势。R W Bradshaw[5]等则使用 年代，我国就开展了电渗析（ED）、反渗透（RO）和 HCFC141B 和C H 进行了海水淡化的初步研究，用 2 4 蒸馏多种海水淡化方法的研究。而目前反渗透和低 XRD 和拉曼测试了盐水中生成水合物的水合物成 温多效蒸馏（MED）是国内海水淡化工程中应用最 分，说明水合物具有很好的析盐能力，显示了水合物 多的方法。同时，随着海水淡化技术的不断进步，海 法海水淡化的良好应用前景，但是他们的实验没有 [1] 水淡化能耗、投资与运行成本不断下降 。 涉及到分离过程。本文提出一种新的水合物法海水 水合物法海水淡化是一种冷冻法海水淡化，主 淡化模型，并根据该模型进行模拟研究，分析海水淡 要利用较易生成水合物的小分子物质与海水中的水 化的能耗和经济性，评估其淡化成本。 生