核能与海水淡化的正确“耦合”方式

核电的“软性”要求

两种技术的结合更像是相亲中的一对男女，来来来，把你的要求摊上来吧。核电站如果引入海水淡化技术，至少需要考虑以下因素：

1.成熟性。不仅需要考虑海水淡化技术的成熟已否，还要考虑反应堆，一旦牵扯到核反应堆，那就不仅仅是1+1=2的问题了。

2.适用性。如果对已有反应堆实施海水淡化建设，可能会涉及到核电厂二回路甚至一回路的设计修改，有较大风险。理论上来说核电厂能够产生蒸汽，也适用于热法海水淡化，也就是MSF和MED。并且，反应堆的大小同样是需要考虑的问题，有报道说小型和中等的核反应堆才适合海水淡化，美国海军核动力航母的淡化能力为1500m3/d。

3.稳定性。由于核电站需要在较高的负荷下长期稳定运行才能保证安全和效率，所以与其相配套的海水淡化装置最好也要和核电站保持运行规律一致，能够长期运行，减少不必要的安全隐患。

海水淡化技术的“硬性”要求

海水淡化的取水方式大致可分为海滩井取水、深海取水、浅海取水三类。

海滩井取水是在海岸线旁边建设取水井，从井里去除经海床过滤的海水。

深海取水是通过修建管道，将外海的深层海水引到岸边，再通过修建取水泵房供应海水

浅海取水是最常见的海水淡化取水方式，虽然水质较差，但投资少，适应范围广。

对于大型核电海水淡化工程来说．海滩井取水与深海取水均有一定限制，所以采用浅海取水方式最为合适。同时，由于海水淡化与核电结合，可以充分利用核电的取水设施，不仅在技术上可行，而且可以降低大量取水工程的投资费用．实现资源优化配置。另外要保证核电站、海水淡化和核电接触处的绝对安全，才能避免产水的安全问题。值得一提的是，RO用的使用的是电网的电，跟核电的发电发热的特性有那么一些不适合。

说了这么多理论，让我们用红沿河核电厂海水淡化项目来具体说说吧。

红沿河核电海水淡化实例

红沿河核电厂海水淡化系统是国内核电厂首个海水淡化项目，采用超滤+反渗透双膜法(UF+SWRO)海水淡化工艺，一级海水反渗透系统（SWRO）和二级反渗透系统（BWRO）。采用的卷式膜元件是美国陶氏化学公司的80S100和80S30型。两级反渗透装置都采用了6支装的压力容器，并配置启动和关机时淡水低压自动冲洗置换。所选用的SWRO和BWRO膜元件在试运行的半年多时间里，标准化脱盐率分别保持在99.3%和97%以上。最大产水能力为15000m3/d，正常情况13000m3/d。

工作流程为：海水首先在混凝沉淀池进行初步澄清处理，并加入聚合铝絮凝剂及次氯酸钠杀菌剂，降低水的浊度并杀灭微生物、细菌、藻类等；之后经过V型滤池、超滤装置进一步去除水中的悬浮物、有机体和胶体；超滤出水再经加药处理（非氧化性杀菌剂、阻垢剂、还原剂）后进入一级反渗透，经加压至6MPa通过反渗透膜除去99%以上的盐分，最后进入二级反渗透进一步脱盐。一级反渗透出水达到生产用水标准，二级反渗透出水达到国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）。

核电和海水淡化的正确“耦合”方式

从上面的红沿河核电厂的实例中，我们可以看出方案之一是采用单一的技术，如下图所示为世界各地已经运行和设计的核电海水淡化方式。

另一种就是杂化方式了，即热法-膜法海水淡化(hybridthermal-membraneplants)，MSF+RO或者MED-TVC+RO。由于核电站能同时提供电能和蒸汽，并且在MSF与MED海水淡化的造水过程中，都需要排出一定量的冷却水，这部分水的含盐量与海水基本相同，但水温可以达到30℃以上，远高于原料海水的水温。而反渗透膜的产水量与温度有关，原料海水温度每升高1℃，反渗透膜的产水量可以提高3％。如果使用MSF或MED海水淡化的冷却水排水作为反渗透海水淡化的原料水，可大大增加造水量，从而降低造水成本。

另一个优点是具有更灵活的功率与水比值，即使电力和水的需求因为季节性和日夜需求波动也能够高效运行，从而提高经济效益并减少对环境的影响。

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