低温多效海水淡化装置性能评价指标确立及典型工程数据分析

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2024-0928

摘要/Abstract

摘要：

通过调研国内电力、钢铁、石化等行业企业所配套低温多效海水淡化（LT-MED）工程的设计及运行情况，研究了LT-MED装置的性能评价指标，提出核心指标和创新性指标分类，并给出具体评价方法。在此基础上，对比、分析了已建成海水淡化厂LT-MED装置的关键指标数据，揭示了吨水耗电量、比造水比、比热耗等关键性能指标的变化规律和控制因素，结果表明，万t级LT-MED装置的吨水耗电量可控制在≤1.2 kW·h；对于带蒸汽喷射器的LT-MED装置，比造水比、比热耗与动力蒸汽压力、单机规模没有直接关系，但与效数相关性较大，效数越多，比造水比和比热耗越低，综合考虑投资和热能消耗，效数以4~7为宜；相比之下，不带蒸汽喷射器的LT-MED比造水比随效数增加而降低的幅度较小，且比热耗降低明显，显示了热水闪蒸配套低温多效技术的热经济性。

关键词: 低温多效, 海水淡化, 电耗, 造水比, 热耗, 能耗

Abstract:

By investigating the design and operation of low-temperature multi-effect seawater desalination (LT-MED) projects distillation equipment in power, steel, petrochemical and other industries supported by domestic, the performance evaluation indicators of desalination devices were studied. The classification of core and innovative index was proposed, and a specific evaluation method was given. On this basis, the key index datas of the LT-MED equipment in the established desalination plants were compared and analyzed, revealing the changing rules and control factors of key performance indexes such as power consumption per ton of water, specific gained-output ratio, and specific heat demand. The results showed that power consumption per ton of water of more than 10 000 t of LT-MED equipment could be controlled within 1.2 kW·h. For LT-MED equipment with steam ejectors, specific gained-output ratio and specific heat demand were not directly related to the power steam pressure and the capacity of unit, but were closely related to the effect number. The more the number of effects, the lower the specific gained-output ratio and heat demand. Taking into account investment and thermal energy consumption, an effect number of 4-7 was appropriate. In contrast, the specific gained-output ratio without steam ejector in MED decreased less with the increase of effect number, and the specific heat demand decreased significantly, which showed the thermal economy of hot-water flash coupling LT-MED technology.

Key words: low-temperature multi-effect, seawater desalination, power consumption, gained-output ratio, heat demand, energy consumption

中图分类号:

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Chunhua QI. Establishment of performance evaluation indicators for low-temperature multi-effect seawater desalination equipment and analysis of typical engineering datas[J]. Industrial Water Treatment, 2025, 45(10): 219-226.

https://www.iwt.cn/CN/Y2025/V45/I10/219

图/表 10

图1 LT-MED（-TVC）工艺流程及关键指标示意

Fig.1 Schematic diagram of LT-MED（-TVC） process flow and key indicators

表1 LT-MED装置核心指标框架

Table 1 Framework of core index of LT-MED equipment

评价指标	指标水平分级			判断依据和方法
评价指标	先进水平	平均水平	基准水平	判断依据和方法
产品水电导率/（μS·cm^-1）	≤8	（8，15］	（15，20］	GB/T 33542—2017中4.1.3
负荷变化范围/%	40~110	45~110	50~110	GB/T 39222—2020中4.1.3
吨水耗电量/（kW·h）	≤1.2	（1.2，1.4］	（1.4，1.6］	GB/T 33542—2017中4.1.2和5.1.2
蒸发器真空保压性能（压力升高值）/kPa	<4	［4，5）	［5，6）	GB 150.4—2011中11.5、HY/T 115—2008中4.4.6

表2 LT-MED装置创新性指标框架

Table 2 Framework of innovative index of LT-MED equipment

评价指标		指标水平分级
评价指标		先进水平	平均水平
装备出力偏离度/%		≤5	≤10
比造水比	带有TVC	［1.50，2.10］	［1.10，1.50）
比造水比	无TVC	［0.80，0.85］	［0.70，0.80）
清洗周期/月		≥24	［12，24）
产水量年平均衰减率/%		≤10	（10，15］

表3 典型LT-MED工程装置吨水耗电量

Table 3 Power consumption per ton of water of typical LT-MED engineering equipment

工程地点/建成时间	工程编号	单机规模/（m³·d^-1）	效数	吨水耗电量/（kW·h）	备注
印尼英德拉玛尤电厂/2010年	A	4 500	7	1.46^〔17-18〕	包括照明
法国SIDEM沧东电厂/2006年	B	10 000	4	1.20^〔19-20〕	包括照明和电加热
首钢京唐公司/2010年	C	12 500	7	1.11^{〔14，21〕}
北疆电厂/2012年	D	25 000	13	1.45^〔22〕

表4 典型LT-MED工程装置的参数及计算所得GOR和S _GOR

Table 4 Parameters and calculated GOR and S _GOR of typical LT-MED engineering equipment

工程地点/建成时间	工程编号	单机规模/（m³·d^-1）	效数	GOR	S _GOR	备注
河北纵横集团丰南钢铁/2020年	H	12 500	6	5.10	0.85
舟山绿色石化基地/2019年	I	15 000	7	5.74	0.82
大连恒力石化/2018年	J	15 000	7	5.67	0.81
北疆电厂/2012年^〔23-24〕	D	25 000	13	10.30	0.79	无TVC模式时

表5 典型LT-MED-TVC工程装置的参数及计算所得GOR和S _GOR

Table 5 Parameters and calculated GOR and S _GOR of typical LT-MED-TVC engineering equipment

工程地点/建成时间	工程编号	单机规模/（m³·d^-1）	蒸汽品质	效数	GOR	$S G O R$
印尼英德拉玛尤电厂/2010年^〔17〕	A	4 500	0.8 MPa，350 ℃	7	10.0	1.43
法国SIDEM沧东电厂/2006年^〔21〕	B	10 000	0.55 MPa，180 ℃	4	8.3	2.10
舟山电厂/2015年	E	12 000	0.34 MPa，150 ℃	6	9.6	1.60
首钢京唐公司/2010年^{〔14，21〕}	C	12 500	0.35 MPa，150 ℃	7	9.8	1.40
国华沧东电厂/2010年^〔20〕	F	12 500	0.55 MPa，320 ℃	6	10.2	1.70
宝钢湛江/2015年^〔25〕	G	15 000	0.5 MPa，180 ℃	7	10.0	1.43
北疆电厂/2012年^{〔22，24〕}	D	25 000	0.5 MPa，180 ℃	13	15.2	1.17
国华沧东电厂/2013年^〔20〕	K	25 000	0.55 MPa，320 ℃	10	13.0	1.30

表5 典型LT-MED-TVC工程装置的参数及计算所得GOR和S _GOR

Table 5 Parameters and calculated GOR and S _GOR of typical LT-MED-TVC engineering equipment

工程地点/建成时间	工程编号	单机规模/（m³·d^-1）	蒸汽品质	效数	GOR	$S G O R$
印尼英德拉玛尤电厂/2010年^〔17〕	A	4 500	0.8 MPa，350 ℃	7	10.0	1.43
法国SIDEM沧东电厂/2006年^〔21〕	B	10 000	0.55 MPa，180 ℃	4	8.3	2.10
舟山电厂/2015年	E	12 000	0.34 MPa，150 ℃	6	9.6	1.60
首钢京唐公司/2010年^{〔14，21〕}	C	12 500	0.35 MPa，150 ℃	7	9.8	1.40
国华沧东电厂/2010年^〔20〕	F	12 500	0.55 MPa，320 ℃	6	10.2	1.70
宝钢湛江/2015年^〔25〕	G	15 000	0.5 MPa，180 ℃	7	10.0	1.43
北疆电厂/2012年^{〔22，24〕}	D	25 000	0.5 MPa，180 ℃	13	15.2	1.17
国华沧东电厂/2013年^〔20〕	K	25 000	0.55 MPa，320 ℃	10	13.0	1.30

图2 LT-MED-TVC装置GOR、S _GOR随效数的变化

Fig.2 Changes in GOR and S _GOR of LT-MED-TVC equipment with effect number

图3 带有TVC和不带TVC两种LT-MED系统S _GOR随效数的变化

Fig.3 The S _GOR changes of LT-MED systems with and without TVC with the effect number

表6 典型LT-MED-TVC工程装置的参数及计算所得S _PR

Table 6 Parameters and calculated S _PR of typical LT-MED-TVC engineering equipment

工程地点/建成时间	单机规模/（m³·d^-1）	动力蒸汽压力/MPa	效数	GOR	首效二次蒸汽温度/℃	传热温差/℃	T _v，m/℃	TVC 抽汽效	ω	S _PR/（J·g^-1）
印度尼西亚/2009年^〔17-18〕	4 500	0.80	7	10.0	67.5	3.5	57.0	第7效	0.58	75.20
法国SIDEM沧东电厂/2006年^〔19-20〕	10 000	0.55	4	8.3	65.0	3.0	57.5	第4效	1.45	78.06
舟山电厂/2015年	12 000	0.34	6	9.6	61.9	3.1	54.0	第6效	0.62	83.43
首钢京唐公司/2010年^〔27〕	12 500	0.35	7	9.8	63.0	3.0	51.0	第7效	0.56	75.83
宝钢湛江/2015年^〔25〕	15 000	0.50	7	10.0	63.0	3.1	53.7	第7效	0.65	71.84
北疆电厂/2012年^{〔22，24〕}	25 000	0.50	13	15.2	68.6	2.1	56.8	第6效	1.21	31.76

表7 典型LT-MED工程装置的参数及计算所得S _PR

Table 7 Parameters and calculated S _PR of typical LT-MED engineering equipment

工程地点/建成时间	单机规模/（m³·d^-1）	效数	GOR	首效二次蒸汽温度/℃	传热温差/℃	T _v，m/℃	S _PR/（J·g^-1）	备注
河北纵横集团丰南钢铁/2020年	12 500	6	5.10	61.3	3.5	42.0	93.64
首钢京唐公司/2010年	12 500	7	5.71	63.2	3.0	54.2	71.03	无TVC模式时
舟山绿色石化基地/2019年	15 000	7	4.80	68.0	4.0	56.0	71.10
大连恒力石化/2018年	15 000	7	5.67	68.0	4.8	53.6	70.96
北疆电厂/2012年	25 000	13	10.30	68.6	2.1	56.8	22.64	无TVC模式时

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