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第42章 合纵连横——“多电并举”闯新路(5)

1953年诞生的反渗透淡化法中,使用的薄膜叫“半透膜”。半透膜的性能是只让淡水通过,不让盐分通过。如果不施加压力,用这种膜隔开咸水和淡水,淡水就自动地往咸水那边渗透。人们通过高压泵,对海水施加压力,海水中的淡水就透过膜分离出来了,因此叫做反渗透或逆渗透。反渗透法最大的优点就是节能,生产同等质量的淡水,它的能源消耗仅为蒸馏法的1/40。因此,从1974年以来,世界上的发达国家不约而同地将海水淡化的研究方向转向了反渗透法。

电渗析淡化法是使用一种特别制造的薄膜实现的。在电力作用下,海水中盐类的正离子穿过阳膜跑向阴极方向,不能穿过阴膜而留下来;负离子穿过阴膜跑向阳极方向,不能穿过阳膜而留下来。这样,盐类离子被交换走的管道中的海水就成了淡水,而盐类离子留下来的管道里的海水就成了被浓缩了的卤水。

目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大,技术最成熟,运行安全性高,弹性大。它主要与火电站联合建设,适合于大型和超大型淡化装置,主要在海湾国家采用。反渗透淡化方法适应性宽,无论大、中、小规模,也无论海水或苦咸水都可选用,是近20年来发展最快的海水淡化方法。美洲、欧洲和亚洲的大中型海水淡化厂均以反渗透法为首选,在海湾国家也有相当规模的应用。目前,在已经开发的20多种淡化技术中,蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了规模化工业生产的水平,并在世界各地广泛应用。其中多级闪蒸、反渗透方法,占到整个海水淡化市场份额的85%以上。压汽蒸馏、电渗析法也是比较成熟的海水淡化方法,但一般规模不大。

海水淡化技术的发展与工业应用,已有半个世纪的历史,在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主要代表的工业技术,海水淡化基本上也已经形成新兴产业部门。专家普遍认为,今后三四十年在工业应用上,仍将是这三项技术“唱主角”,但反渗透法的比重将越来越大。从地区上来讲,中东海湾国家仍将以多级闪蒸为首选,因为它具有大型化和超大型化(单台设备产水量目前日产淡水已高达4?~?5万吨)、适应于污染重的海湾水以及预处理费用低的优势;然而在中东以外地区将以反渗透或膜法为首选,因为膜法的能耗和成本都具有优势。以北美地区为例,近期的发展已经表明,在淡化和水处理方面都将以膜法为主。从装置规模来说,单机日产4?~?5万吨或总日产30?~?40万吨的淡化厂已相继在多处建成或正在兴建。所以大型化或超大型化不仅在中东,而且在其他地区也都是自然的发展趋势。然而建设大型海水淡化厂的前提在于能源基地的建设。对于膜法,自然要有电力支持;对于蒸馏法则要有大型火电站所提供的低压蒸汽与淡化装置相匹配,而且电—水生产必须联合设计,协调运行。

所以解决海水淡化中的重点问题就是提供能源和降低能耗,一个日产几十万吨淡化水的大型工厂要耗费大量电力,所以降低能耗是降低海水淡化成本的关键因素之一。与核能等新能源结合是海水淡化降低成本走向大型化的趋势。据测算,如果把世界上废弃的低品位核燃料全部利用起来,可建300余座20万千瓦的低温核供热反应堆。这些热量全部用于海水淡化,每天可生产2400万立方米的优质淡化水,供养的人口超过2亿。目前一个受人重视的能源措施是核能淡化。核电站可以支持大型反渗透淡化厂的能量需求,而低温核供热反应堆则可以直接为蒸馏淡化厂提供低压蒸汽。核能淡化厂要求具有较大的生产规模才可能发挥其规模效益优势。除核能和太阳能外,海水淡化中的替代型能源还包括风能、地热能、海洋能以及生物质能等。

海水淡化技术本身的研究、开发和更新从来没有停止过,尽管上述三项工业应用技术发展势头不减,但一些新的技术也在一定程度上受到重视,如冷冻法、流通电容吸附法、露点蒸发法以及几种方法的集成技术等。现有淡化技术的各个环节也在不断改进和更新,如低压膜法预处理技术,无论对反渗透法还是蒸馏法,都比传统预处理优越。膜法预处理既可以缩短工艺,又可以大幅度提高产水率或造水比。反渗透法的余压能回收效率从20世纪70年代的30%提高到现在的90%以上,这使得海水反渗透法的耗能量和成本大幅降低。各种新型高效和廉价的能量回收装置相继出现,这为今后海水淡化成本的进一步降低甚至在苦咸水反渗透中广泛采用提供了条件。目前,国际上海水淡化厂的浓盐水排放基本上都是冲稀后直接排海,一般来说还没有出现大的环境问题,但也引起环境专家和渔业界的关注。然而对于一些封闭或半封闭海域(如我国渤海等),排盐问题可能需要慎重对待,特别是当淡化规模很大时。因此研究用浓盐水晒盐和化学资源的提取可能有助于这一问题的解决。这样将可能带来一些附加效益,还有可能缩减当前的滩晒盐田,这尚需做大量实实在在的研究工作。

海水淡化技术的发展现在主要进入了一个节能、环保、防垢、高效的阶段。磁化技术是一门新兴的科学技术,磁场作为一种特殊能量的场,作用在物质上后,可以改变物系的表面张力、黏度、密度、电导率、pH值等,并可以强化分离过程,减少能耗。磁化技术在精馏、结晶、纳滤膜分离、水处理等分离过程中已有过相当多的研究。基于这一系列的研究,显示出溶液经磁场处理后,分离过程得到了强化,分离效率明显增加,能耗减少,从而降低分离成本,又一定程度地增加了产量。磁处理的水还具有杀菌、防垢及除垢作用,不仅如此,磁化后的海水经过渗透膜时还可以使得渗透压比传统方法降低20%左右。这些磁场的作用和性质正好和海水淡化发展的要求相吻合,若海水的分离过程经磁场的磁化处理,相信会在一定程度上提高分离效率、节约可观的能源、减少淡化成本。

我国淡水资源紧缺,每年全国缺水数百亿立方米,因缺水影响的国民生产总值达数千亿元。可见工程设计、设备制造、淡水提供、技术服务等海水淡化产业具有广阔的国内市场空间。我国是继美国、法国、日本、以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一,经过几十年的发展,技术已日趋成熟,经济性亦日趋合理,规模已能基本满足业主要求。目前我国已基本具备了海水淡化设备的加工制造能力,质量保证体系也可以满足要求,设备制造成本比国外低30%左右,在国际市场上具有很强的价格竞争能力。据统计,我国海水淡化年产量已超过千万吨,设备销售市场每年已达数百亿元人民币。我国海水淡化起步于1958年,经过50余年的发展,取得了长足进步和显著的成绩,已逐步形成了一门综合性的技术学科和水处理技术产业。包括蒸馏法、电渗析法、反渗透法、太阳能法等淡化技术在不同程度上得到较广泛的开发和应用,初具规模,并已取得良好的社会效益和经济效益。

随着世界能源的日趋紧张和市场竞争的日益激烈,中国未来的海水淡化产业正迎来巨大机遇。东汽抓住这一难得的机遇,在这个时候既跨出行业局限又发挥行业优势,果断启动了海水淡化工程建设,这也成了企业做大、做强的重要举措。2007年3月,天津众和海水淡化工程有限公司正式成立,这是由东汽、中国电力工程顾问集团科技发展股份有限公司、国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所三家国有龙头企业共同出资组建。公司采用国际先进高新技术和自主知识产权的专有技术,专业从事海水(苦咸水)淡化和水处理的工程咨询、设计、装备制造,主要业务包括低温多效海水淡化、反渗透海水淡化、电厂锅炉补水、工业纯水和超纯水、中水回用和工业废水处理等。2008年7月19日,东汽隆重举行了出口印度尼西亚的首台海水淡化设备发运仪式。这是我国首台具有自主知识产权的海水淡化设备,标志着我国海水淡化产业迈出的重要一步,同时也是东汽灾后重建取得的又一重要成果。

东汽的新产业开发也令人关注,公司前董事长陈新有在接受《中国机电》杂志记者李转少的采访时,曾描绘了东汽特有的发展战略蓝图。他后来在不同的场合还多次对此作了解析说明:“2020年,全国总装机需要12亿千瓦,现在已产出7亿千瓦,在今后10余年的时间里只剩下5亿千瓦订单,也就是在2010年,我们的常规产品只能有60亿产值可干,而企业的总产值要达到150亿以上。东汽靠什么去保持可持续发展,新产业的开发拓展最为举足轻重。”而后,陈新有又急转话锋,“东汽是行业中产业最多的企业,但我们对此不能沾沾自喜,还需要夹着尾巴自我加压。这就好像一个学生,我们不能与别人的短处相比,而是要对照人家的长处寻找自己的差距,看到还有比我们更好的地方。东汽又是‘三线’企业,地处乡村山区,不在大中城市,地皮也卖不了大价钱,企业生产和职工生活面临的困难问题更多,这就更得靠主观努力赢得生存和发展。”他的话确实都一一应验了,并被大震后东汽干部职工的出色努力完全证明了。

改革开放以来,国民经济的快速发展给东汽创造了条件,也带来了挑战。我国虽然资源丰富,但人均占有量稀少且分布不均,而煤炭石油的大量燃烧所引起的环境污染问题也迫使人们开始寻找新能源。在新时代和可持续发展的召唤下,东汽人很快生发出“多电并举”的战略思想,将产品产业研发的触角从火电延伸到核电、气电、风电、太阳能等清洁高效和可再生能源领域。40多年来,东汽人从艰苦创业到灾后重建,从火电“一枝独秀”到产业“多电并举”,每一个数字的刷新都是一座高峰的翻越,每一个领域的拓展都是一片天空的飞跃,每一个新事物的诞生都是创造灵感与争先精神的启发。40多年来,东汽人不仅在攀爬一座产业的高峰,同时也在铸就一座精神的丰碑……

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