[发明专利]一种海水淡化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种海水淡化方法及装置。

背景技术

   “水”是个很大的课题。政治家说“世界未来争夺资源的战争将会由水引发”；科学家说“水是不可替代的”，“水是永远也做不完的科学命题”；经济学家预言“能源危机之后,下一场危机将轮到水危机”。大量资料和论著表明，如果人类还像现在这样取水和用水,将会产生一系列的严重后果；资源一旦耗尽,经济的发展、各种生态系统以及人类健康与生存都将受到威胁。预计在21 世纪,水对人类的重要性将和石油在20 世纪对人类的重要性一样,水将成为一 种决定国家富裕程度的珍贵商品。水业将是21 世纪最大的行业。地球上的水资源总量中淡水仅占2. 5 %,而海水占到97. 5 %了 ,从某种意义上说,海水才是取之不尽、用之不竭的主要水源。因此,发展海水淡化技术,向海洋要淡水是解决淡水资源供需矛盾最有效的手段。我国是一个水资源极其短缺的国家。水资源总量只有2. 81 万亿立方米,居世界第6 位,但人均水资源为世界第108 位,是世界上21 个贫水国家之一。特别在北方沿海地区是我国最缺水地区之一。考虑到北方沿海地区人口增长、产业结构变化、农业发展和生态环境用水需求等因素,预测近十年 ,我国北方沿海4 省(市) 人均综合用水量将分别达到325～365 M³和350～400 M³ ,缺水总量将分别达到166 ～255 亿M³ 和273～393 亿M³；同时,考虑到南方沿海部分地区的水质较差和资源性缺水状况,沿海地区的缺水形势将更趋严峻。海水淡化是解决沿海地区水资源紧缺的根本途径之一,淡水资源紧缺已成为制约我国国民经济发展和人民生活水平提高的瓶颈。

现有海水淡化方法主要有蒸馏法、高压反渗透法、低温多效法、冷冻法、多级闪蒸法、电渗析法、离子交换法等。这些方法均存在一定缺陷。使用的装置结构较复杂，制造成本较高，而且运行能耗高。目前主流方法是：低温多效法、多级闪蒸法、高压反渗透法这三种方法。据2007 年度海水淡化市场的情况统计,在中东地区,多级闪蒸法(MSF) 的市场占有率超过了70 % ,低温多效法(MED) 与反渗透法( RO) 的市场占有率基本持平；而在其他各洲,反渗透法( RO) 的市场占有率都是最高的。由于中东市场份额占据国际市场的74 % ,所以多级闪蒸法(MSF) 在三种主流技术中的比重还是最大的。多级闪蒸(MSF) 与低温多效(MED)还有反渗透法(RO)的主要技术特性是：多级闪蒸(MSF) 耗电量4. 0～5. 5 kW·h/吨，它的规模及容量是当今最大的，对原料水质要求也比较低，换热器结垢中等，运行最高温度是在90～112 ℃，但设备成本较高。低温多效法(MED) 耗电量是2. 5 ～3. 5kW·h/ 吨，生产规模及容量只能是中等，换热器结垢程度比较低，对原料水质要求中等，运行温度达70 ℃左右。反渗透法(RO) 的耗电量是4.5～5.5kW·h/吨，淡水生产规模及容量只能是中等，设备结垢程度中等，对原料水质要求非常高，运行成本也很高，可在常温下进行。

多效和多级海水淡化技术都需要蒸汽喷射泵，能耗高，引射效率较低，且大多需增设抽吸空气装置和增设专用冷凝器专门用于水汽的冷凝，工作效率较低。使用较多的多级闪蒸法海水淡化设备，也需增设抽吸空气装置，且抽吸量较小，真空度较低、蒸发量也低，能耗高，真空持续状态较差。目前，我国海水淡化成本大约是5元/吨左右，远远高于自来水成本。当今世界上大规模海水淡化装置就是采用多级闪蒸法，虽然该技术运用了减压发生进行技术，但还是需要注入较多的热能，去冷凝水汽的冷却水温度基本上与环境温度差不多，其出来的淡水产品温度一般是高于环境温度的，其排出的浓盐水温度也在43℃以上。而目前使用较多的海水淡化技术是高压反渗透技术，该技术成本虽有所下降，但依然要消耗较多的电能，还要消耗其他的物料，其成本也不可小觑，而且制出的淡水品质也不够理想。中国专利201210276447.2公开了“一种用热泵提高海水淡化效率的装置及方法”，其装置结构比较复杂，制造维修成本也相对较高，运行能耗高，成本虽然比起当今三大主流海水淡化技术有所降低，但依然不是很理想，热能循环利用较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种热能循环利用率高，运行能耗低，工作效率高，成本低的海水淡化方法及装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

本发明之海水淡化方法为：