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海水淡化技术在国内外核电站的应用

北极星环保网来源:水处理技术 陈微2019/1/16 8:59:15我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:海水淡化 海水淡化技术 反渗透膜

北极星环保网讯:海水淡化技术作为主要的淡水制取手段,自20世纪应运而生以来,已逐渐被全世界认可并广泛应用。迄今为止,全球范围内已有1.3万座之多海水淡化处理厂投入运行,淡化水产量可达35 Mt/d,并以10%~20%的年速度逐年增长。但是,高能耗依旧是制约海水淡化技术全面应用的主要问题。将高产能的核电站与高能耗的海水淡化技术结合起来,不仅能够解决核电站的用水问题,也能大大提高核能的利用效率。

本文主要介绍国内外核电站对海水淡化技术的应用实例,并分析目前国内外核电站中海水淡化装置的应用差异,为我国核电行业今后的淡化水技术提供借鉴,甚至为海水淡化装置的全面推广提供思路。

1我国核电站的应用

目前我国大陆核电站在运28台、装机容量26.148 GW,在建26台、装机容量29.12 GW,到“十三五”末,可以达到58 GW。我国已建和即将建成的工程累计海水淡化能力约为600 kt/d,淡化海水成本已降到4~5元/t。

海水淡化技术的日趋成熟及经济可行性的大步提升,以及我国沿海核电站得天独厚的水资源条件,诱使我国很多沿海核电站先后采用海水淡化技术来解决淡水使用问题,并取得了较好的效果。其中,红沿河核电站、宁德核电站、三门核电站、海阳核电站、徐大堡核电站、田湾核电站以及未来的山东荣成示范核电站均采用海水淡化技术为厂区提供可用淡水。而反渗透(RO)法因其显著的节能特点,成为我国核电站现有海水淡化装置的主流技术。

1.1 红沿河核电站

红沿河核电站是我国核电系统投运海水淡化装置的第1个示范性工程。海水淡化的产能10.2 kt/d,于2010年6月正式产出合格水。其工艺流程主要分为前期预处理、后期预处理、一级反渗透及二级反渗透,具体如图1所示,工艺参数如表1所示。

超滤采用INGE DIZZER5000 PLUS膜元件,与市面上常用的单通道中空纤维膜相比,具有超滤效果显著、结构稳定、产水能力强、运行操作灵活等优点。同时,由于其独特的膜结构,膜丝粘连的问题已经彻底解决,而且大大缩短了膜冲洗时间。

一级反渗透采用3套并联,其中2套采用SW30 HRLE-400型反渗透膜元件,并采用PX180型能量回收装置,大大提高了系统的能量回收利用率。二级反渗透采用A、B 2列,且各有2套。A列选用6元件压力容器16个,一段二段压力容器比为11:5,每套装有膜元件96根;B列选用6元件压力容器6个,一段二段压力容器比为4:2,每套装有膜元件36根。各参数见表1。

红沿河核电站的海水淡化装置,超滤产水的污染指数(SDI)能够稳定在5以下,完全满足反渗透的进水要求。其水源水的电导率基本保持在45.7 mS/cm左右,经一级反渗透装置处理后,产水电导率可降到0.234 mS/cm,海水脱盐率为99.51%;经二级反渗透装置处理后,产水电导率可达到4.3 μS/cm,海水脱盐率为98.2%。

1.2 宁德核电站

宁德核电站是中国第1座海岛式核电站,也是我国2007年颁布《国家核电发展专题规划(2005-2020年)》后,首个建造的以CPR1000为堆型的百万千瓦级核电站。该电站的淡水的年用水量约为3.63×106 m3左右,最高日取水量约为19.80 kt。

宁德核电站的海水淡化工艺,主要分为预处理、一级反渗透及二级反渗透,具体流程如图2所示,工艺参数如表2所示。

SW30HRLE-400i型号膜元件其突出的高产水率和高脱盐率,能够极大程度的降低海水淡化装置的运行成本,实现淡化水费用的最低化。同时,由于膜壳两端的独特的iLEC自锁结构,大大简化了膜组件的安装、固定流程,自锁功能还能有效减少产水“O”形密封圈的泄漏,保持膜组件结构的完整性与稳定性,避免出水受到污染。能量回收装置选用的PX220型,共4套16支,每支元件设计量为180~220 m3/h。

一级反渗透装置后加设二级反渗透,进一步去除一级反渗透出水中的盐含量,尤其是硼含量,以使二级反渗透出水满足GB 5749-2006的要求。二级反渗透中,主要利用NaOH来调节进水pH,进而控制水中硼的存在形态,促进二级反渗透对硼的去除,实现出水水质满足生活饮用水中硼的限值。经计算,该项目反渗透制水成本为4.31元/m3。

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