70℃蒸馏海水变“淡” 渤海新区求解水难题

　　波光粼粼的海面上渔船悠然驶过，四台发电机组在蓝天下高高矗立。

　　“虽是耗水大户，却实现了淡水零外取。”7月19日，神华国华沧东发电有限责任公司海水淡化厂市场处经理张兰芳道出这家电厂的“特立独行”——— “企业生产和生活用水全部来源于海水淡化”。

　　河北缺水，但靠海的沧州更缺水。全市人均水资源占有量仅为全国的8%，比世界上最缺水的国家以色列还要干渴。守着海水却不能用水，作为全国首批海水淡化产业发展试点之一，渤海新区日产3万多吨“新”淡水，要解水难题。

　　“到今年年底，日海水淡化能力将达5.75万吨。”指着正在建设调试中的4号低温多效海水淡化装置，张兰芳说，这将创下国产低温多效海水淡化装置单台规模之最和技术之最，在国内海水淡化行业成为“领头羊”。

　　低温多效蒸馏，高效节能获取蒸馏水

　　“尝尝看，几十分钟前，这还是杯海水。”接过张兰芳递过的一杯清水，饮时口感清冽，不仅尝不出咸涩的“海味”，还颇有些矿泉水般的回甘。“许多中小学生都做过提纯洁净水的实验：用酒精灯将一杯装满脏水的烧瓶加热，水沸腾后产生的水蒸气在上方冷凝后就形成纯净水。”张兰芳介绍，“和这个简单的实验一样，海水淡化简单说就是利用海水脱盐生产淡水。”

　　目前，被广泛采用的有两种技术途径，一种是蒸馏法，另一种是以膜技术为基础的反渗透技术。“而我们现在所使用的正是原理看上去更为直观简单的蒸馏法。”张兰芳说。

　　技术原理听上去并不难懂，但不置身壮观的海水淡化生产现场，仍难以想象这个“简单技术”工业化的庞大和繁杂。整个装置长86米，比空客A380还要长13米；总重660吨，超过400辆普通轿车总和。海水淡化的旅程，就是在这样的庞然大物中完成的。

　　在海水淡化基地一楼操作室，墙壁的大屏幕上显示着复杂的图表，五六个身着工作服的技术人员在几台电脑前忙碌。“水的沸点随压力降低而降低，每个压力都对应一个沸点。我们所用的工艺就是在负压下低温70℃以下将海水蒸馏，我们将其称为低温多效蒸馏技术。”“在这套系统中，从大海中直接引入的海水被严格控制在70℃以内。”张兰芳解释，海水中盐类的溶解度在70℃左右随温度的提高会降低，当蒸发温度低于70℃时，蒸发表面盐类结晶的速度会大大降低，“精确地将海水温度控制于这一温度，不仅可以大幅节能降耗，还可以减缓设备结垢的产生，提高淡水质量。”

　　张兰芳说：“我们把每一个蒸发器中海水从蒸发到凝结的过程称为一效，整个过程是由多组蒸发器串联起来的，所以叫多效。”她点击了下鼠标，图片中显示出多组蒸发器工作流程图，“海水喷洒在蒸发器换热管上，瀑布一样沿着管外壁向下流动。加热蒸汽进入换热管内部，被管外流动的海水冷却，蒸汽凝结水从换热管末端流入淡水箱。管外流动的海水吸收管内蒸汽凝结的潜热而蒸发，蒸发产生的蒸汽进入下一效作为加热蒸汽，加热蒸发下一效海水。每效的蒸汽凝结水收集起来，得到产品淡水。”“把最初热源能量吃干榨净，循环往复使用，实现节约能源最大化。”张兰芳说，这是整个淡化技术的关键所在。“这一过程全部在这个巨大的封闭系统中完成。”

　　59项专利，国产化拉低成本两成

　　“4号低温多效海水淡化装置今年年底就要投产，它具备单台日产2.5万吨淡水能力。”张兰芳说，“更为可喜的是，这一设备从研发、设计到制造、安装，全部国产化，并且各项技术指标均达到国际先进水平。”

　　2006年3月，神华河北国华沧东发电有限责任公司率先介入海水淡化行业，1号和2号设备相继投产。但在公司副总经理、海水淡化水厂厂长彭光仪看来，这个“领先”还算不得实至名归。“1、2号设备都是法国进口的，装备价格高昂，技术细节还掌控在法国人手中，这个滋味不好过。”

　　大型化低温多效海水淡化技术在很长一段时间内被西方发达国家高度垄断，而我国对于该项技术的研究在内容深度上均达不到产业化和工程应用的要求。“必须突破这一技术禁区，迈过国产化这个门槛。”彭光仪说，为此，公司聘请大量研究人员展开为期数年的科研攻关。

　　“小温差”就是一个“不起眼”的大难题。“为防止结垢，低温多效海水淡化首效工作温度一般控制在65℃左右，末效温度受海水温度限制，不能无限小。”彭光仪说，首末效之间温差确定的情况下，效数越多，各效之间的温差就会越小，水在这么小的温差间传递，难度是比较大的。

　　“在一定的蒸发负荷下，蒸发器的传热温差大小决定着设计蒸发器传热面积的大小，从而影响设备投资和造水经济性。”彭光仪介绍，针对不同的海水淡化条件，需要综合考虑设备投资经济性优化，确定总温差、分配各效间传热温差。

　　从海水淡化装置理论计算和概念设计、软件设计，到核心技术中小温差、高敏感、饱和态、低流阻等关键技术难题，低温多效海水淡化技术连获多项突破。“在国产化进程中，我们取得的授权专利就多达59项。”彭光仪说，“今天再谈起我们创造的全国第一时，我们最有底气喊出来的就是国产化程度最高。”

　　法国进口的设备依然在正常工作，它们的造水量是日产1万吨淡水，而在一旁开足马力生产的3号设备更是以日产1.25万吨淡水的新纪录，超越了一旁的这些“舶来品”。“自主研发的设备不仅产量更高，设备造价也更为低廉，较进口设备拉低成本超过20%。”中国电机工程学会组织的专家鉴定认为：这套国产万吨级海水淡化装置已达国际同类产品先进水平，具有很大推广价值。标志着我国正式拥有了自主知识产权国产万吨级低温多效海水淡化装置生产能力。

　　迅速扩大的生产能力将更多淡水资源输送至渤海新区的其他企业。“中铁装备制造有限公司、神华黄骅港务公司等都已经用上了我们生产的淡水，我们的淡水外供比例已经超过50%。”彭光仪介绍，每天从国华沧东电厂输送出的淡水已经超过1.4万吨，而在4号设备投入运营后，外供淡水有望超过4万吨。

　　产盐15万吨，淡化副产品成液体矿山

　　“国华沧东电厂和中盐长芦沧州盐化集团有限公司已经就浓盐水综合利用项目签署合作协议。”张兰芳表示，按照协议，国华沧电每年向中盐沧盐输送4800万方海水淡化产生的浓盐水，有关统计显示，其直接可增加15万吨的盐产量。

　　张兰芳介绍，海水淡化产生的浓盐水浓度远远高于海水，中盐沧盐接收这些浓盐水后，经过简单加工，就可以生产原盐，这样可以节省制盐的部分工序，大大降低能耗，同时还可以提高盐产量。此外，浓盐水综合利用项目可以缩小盐田占用土地面积，进一步节约制盐企业的成本。“海水淡化企业不仅可以为当地经济发展提供不可或缺的水资源支撑，还能衍生出一个巨大的新产业。”沧州市科技局有关负责人表示，在淡化水生产过程中，会产生45%左右的浓海水，这些浓海水不仅不是无用的废料，因其富含多种矿物质，还有望在进一步提纯加工后产出多类工业产品。“如果仅仅是生产粗加工的原盐，可谓是对浓盐水资源的浪费。”河北工业大学教授袁俊生解释说，我国是农业大国，钾肥用量居世界前列，但由于陆地钾矿资源短缺，致使钾肥自给率不足20%，每年进口量在700万吨以上，耗资近百亿元。“而这些浓盐水中就可以提纯出我国急缺的钾矿。”

　　“通过进行进一步的精提纯，这些浓盐水完全可以成为液体矿山。”袁俊生表示，河北工业大学已经掌握了原创性自主知识产权的沸石离子筛法钾离子高效节能富集技术，实现海水提钾产业化的重大突破，为充分利用海洋钾肥资源和海盐苦卤资源找到现实的工业化路径。

关键词：渤海新区,水难题