海水淡化装置的工作原理海水淡化装置

作者 | 卜叶
辽宁大连靠海，很难想象这是一座缺水的城市，长年从外地引水。远水难解近“渴”，但丰富的海水资源并不适合居民日常使用，工业也不买账，甚至仅有的少量淡水资源还会受到海水入侵、高矿化度影响。
像大连这样挨着水但缺水的城市遍布全球，于是人类一早就萌发了海水淡化的想法。大连理工大学就是其中之一。
经过多年研究，海水淡化技术已用于多个企业，但更多的企业选择观望。为了让海水淡化技术广泛铺开，2021年，海水淡化科技成果产业化工业超市（以下简称海水淡化超市）开门营业，科技成果从此“开架销售” 。

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相关人员参观海水淡化“超市” 。大工（青岛）研究院供图

向海水要淡水自然界给了人类无尽淡水，阳光照射下海水蒸发，化身雨、雪、露、云、霜、雾，最终凝结为淡水，重新汇聚成江、河、湖、海。
这样的变换速度远远赶不上人类的需求。400多年前人类就开始加热海水以提取淡水。工业革命后，科研人员研发了多种技术，进一步加快海水淡化速度。
大连理工大学教授牟兴森介绍，众多技术中，多效蒸发海水淡化（MED）、反渗透膜法海水淡化（RO）使用较多，前者简单来说就是“蒸馏”，后者利用特殊的反渗透膜让淡水析出。
海水淡化技术在国外研究比较多，海水淡化水主要用于沿海电力、化工、石化、钢铁等行业的锅炉、生产工艺。从20年前开始，产业界就希望引进海水淡化技术，但过程并不顺利，海水淡化效率升不上去、成本降不下来，考验着大家的耐心。
思路决定出路。大连理工大学也注意到这一科学问题，励精图治，多年攻关，终于掌握了海水淡化相关核心技术。
牟兴森介绍，海水蒸发是普遍存在的，加热可以加速海水蒸发的过程。事实上，海水蒸发得到的水蒸气也具有较高温度，为了最大限度提高能源利用效率，研究团队尝试把这部分热量尽可能地利用起来，让新产生的水蒸气继续用于海水蒸发。
但实际过程中，海水产生的水蒸气并不会按照设想逐级进入下一蒸发单元，自动形成稳定的传热温差和蒸发器真空度。不受控的过程让热法海水淡化产业化的研究一度停滞。
研究人员几近放弃这一研究，最终咬牙坚持，找到突破口，研制出具有自主知识产权的、世界领先的热法海水淡化装置设计技术，实现了中国海水淡化产业的世界引领。目前，已经建成的装置实测，一吨水蒸气能生产20吨淡水。
强烈的需求冷静的观望化工生产离不开水，往常用水来自市政用水，地球上的水资源有限，也限制了生产规模。
2008年，大连理工大学教授沈胜强及其团队来到河北黄骅，应国华电力集团邀请，主持设计了国内首台万吨级低温多效蒸发海水淡化装置。截至目前，该套装置运行正常，并获得国家能源科技进步奖一等奖。
利用国产化技术实现海水淡化的名声传到恒力石化（大连）炼化有限公司（以下简称恒力石化），该企业邀请研究团队设计一套海水淡化装置。为了探索更多可能，研究团队并没有走以前的老路。一番考察后，研究团队发现，恒力石化拥有较多废热，于是设计了世界上首套利用工业余热的大型低温多系蒸发海水淡化装置。截至目前，该装置已正常运行近3年。
“利用废热大大降低了生产成本，海水淡化后得到的高浓度海水还能为盐卤工厂供给原料，提高生产效率。”牟兴森说。
《“十四五”节水型社会建设规划》明确，到2025年，用水总量控制在6400亿立方米以内，万元国内生产总值用水量比2020年下降16.0%左右，万元工业增加值用水量比2020年下降16.0% 。
牟兴森认为，“以水定产”、强化高耗水行业用水定额管理等政策的实施，意味着海水淡化市场前景广阔。目前，RO技术也较成熟，且占地面积小，能补充MED技术的不足，但关键原材料和核心技术主要依赖进口，成本较高。
此时，大工（青岛）新能源材料技术研究院有限公司（以下简称大工（青岛）研究院）也开始探索校地科技成果转化的合作模式，采用市场化运行方式，将海水淡化科技成果产业化。
今年4~8月，大工（青岛）研究院牵头走访了青岛即墨189家2000万以上高企，征集企业技术需求234项，发现海洋水资源利用等方面存在共性需求。

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