（国家能源集团国华沧东发电有限责任公司 河北省 061113）
摘要：本文对海水淡化现阶段常用的两种技术方案进行了简单的论述与对比，并通过某海水淡化站实际数据的采集、分析，探讨了两个生产系统的能量综合利用率与经济性，得出了多效蒸馏法在我国拥有更高的适应性，旨在提升我国海水淡化事业技术结构的合理性。
关键词：海水淡化；能量利用；经济性
引言
海水是地球上储量最大的水体，海水的淡化与利用对于缓解世界水资源紧缺有重要意义。但海水净化能否真正的大面积使用，影响因素较多。海水淡化系统的能耗与经济性是淡化海水能否被真正推广应用的关键，现阶段常用的海水淡化技术为多效蒸馏法与反渗透膜法。
一、海水淡化系统中的能量消耗的主要种类
（一）多效蒸馏法的能量消耗
顾名思义，多效蒸馏法实现海水净化的主要手段为将海水多次蒸发、冷凝，最终产出淡化水。这个过程中主要消耗的能源为海水蒸发时所需的热能与设备运行所需的电能[1]。但受浓度的影响，不同海水的淡化进程中消耗能源的比例存在较为显著的差别，浓度越高的海水其产生水垢的可能性越大，热传导效率越低，海水淡化进程中消耗的能量越多。也就是说，多效蒸馏进程中，效数越多，热损耗越大。但多效蒸馏系统为一个热能共用体系，效数越多，热能使用频率越高。此外，淡化过程中产生的水垢会影响设备的正常运行，进而造成设备使用寿命的降低，对于海水淡化的经济性也有一定影响。本文在多效蒸馏法能量利用与经济性探讨进程中，以研究表明经济效果最佳的15效净化为研究对象。
（二）反渗透膜法的能量消耗
反渗透膜法的主要净化原理为模仿生物半透膜设计的一种仅允许部分物质通过的海水净化方法。其消耗的主要能源为电能，能量核算较为简单。但由于海水淡化中排出的浓海水中带有大量的能量，通常会进行反复利用，提升能量的使用效率。反渗透膜法由于采用较为开放的净化方式，其能量消耗受外界影响因素相较于的多效蒸馏法更加多样，在能量利用对比进程中使用与多效蒸馏法同样的海水与自然环境。
二、海水淡化系统的经济性分析
（一）多效蒸馏法的经济性分析
多效蒸馏法的经济成本主要来源于两大部分：第一，固定成本，主要指海水淡化过程中设备损耗折现成本；第二，生产成本，主要指海水淡化进程中消耗的原材料费用、人工费用、能量费用、场地费用等。海水淡化的经济性指淡化单位海水所消耗的成本，因此，在分析进程中要同样关注淡化海水的产出量。
（二）反渗透膜法的经济性分析
反渗透膜法的经济性分析手段与多效蒸馏法基本一致，但需要认识到的是，尚未有完全适应我国情况的反渗透膜。实际操作进程中，反渗透膜使用寿命通常会降低20%左右。反渗透膜法对于海水浓度成分及质量要求较高，需要进行较为复杂的预先处理进程。也就是说，在国外备受瞩目的反渗透膜法在我国实际应用进程中，存在多种限制因素，达不到最佳经济效率，在简单核算的基础上，就能明确我国环境中多效蒸馏法拥有更高的经济效率，但为保证成果的精确性，仍需采集海水净化站实际信息，进行较为详细的核算后，得出结果。
三、海水净化系统能量综合利用比较
能量的数值是一个较为复杂的物理量，其包含质与量两个概念，是在现代物理学中仍未形成统一认知的物理量，被称作㶲。㶲的数值虽然有一定的测量手段，如忽略过程、仅从系统得出结果的黑箱测量法，但一方面该种方法并非直接测量法，需要测得多种数据并进行复杂的核算；另一方面，在工业推广的视角下，复杂性较高的㶲计算不具备较高的实际意义。
本文在能量综合利用率探讨进程中，以每立方米淡化海水产生消耗的电能与热能的和进行代替，其具有核算方便，且工业生产指导作用更加直观的优点。
多效蒸馏法具有多种表现形式，本文在探讨进程中以现阶段应用较为广泛、稳定性较高、设备损耗较低的喷射器低温多效蒸馏技术为研究对象。通过对我国境内某海水净化站的数据采集、分析及综合处理可以得出，喷射器低温多效蒸馏技术平均能耗为每立方米淡化海水产出需要消耗5千瓦时的能量。在数据核算进程中，采用的为单一设备不同使用年限消耗的能量核算，而后多台数据综合比对得出结果，核算数值拥有较高的参考价值。
依据同地区海水淡化采集数据，分析、核算，得出反渗透膜法每立方米淡化海水产出消耗的能量为5.3千瓦时，最终数值中已包含能量回收的影响。但反渗透膜法受影响因素较多，核算进程中同一设备不同年限数据出现了一定范围的异常性上下浮动，可能与海水预处理、渗透膜质量或者渗透膜更换周期有关，该数值仅能代表当地的反渗透膜法的能量消耗，推广分析价值不高。
通过两者核算数值对比，从单纯能量消耗的角度进行分析，喷射器低温多效蒸馏技术拥有较好的能量使用效率，虽然反渗透膜法在水利用效率层面表现要远高于喷射器低温多效蒸馏技术，但在现代工业生产背景中，水利用效率对于成本的影响要远低于能量利用率，喷射器低温多效蒸馏技术拥有更高的环境效益，但经济效益的分析仍需中综合多种因素进行进一步计算。
四、海水淡化系统的经济性比较
经济性核算涉及因素较为多样，包括财务成本、人工成本等地区差异较为明显的数值，也包含如设备折旧等实际运行中应呈梯次递增的数值，逐年核算较为困难[2]，因此本文计算中以20年为设备使用标准年限，并将其作为周期核算海水淡化方法的平均经济价值。
针对喷射器低温多效蒸馏技术，本文在核算进程中将低温泛汽现象带来的成本提升同样估算到具体数值当中，最终得出的成本费用为每吨水4.680元。而在反渗透膜法经济价值核算，最终得出的成本费用为每吨水8.808元，但受气候条件的影响，20年内反渗透膜法平均有16%的时间处于停运状态，但即使将这段时间内所带来的成本无效损耗统一核算，所得数值仍旧大于8.000元。可以看出在我国环境背景下，反渗透膜法的经济性要远低于喷射器低温多效蒸馏，这与国外数值产生了较大的差距，其原因具体包含：
第一，我国近地海水污染程度较高，反渗透膜法相较于国外需要投入大量的海水预处理成本，经济性明显降低。
第二，由于海水浓度及成分的差距，国外生产的反渗透膜在我国应用进程中堵塞发生概率较高，净化效率明显降低，且更换周期较生产预计也缩短了20%以上，若我国自主研究更加适合我国海洋环境的半渗透膜投入使用，生产成本将会明显降低。
通过上述对比分析，可以得出的结论有：其一，我国环境中多效蒸馏法拥有更高的能量综合利用率与经济效益，虽然其设备需求较高，但在我国高使用人口基数的支撑下，其成本回收周期仍处于可接受程度，具备较高的推广价值；其二，反渗透膜法虽然在本文核算中单位成本高达8元每吨，但查阅资料可知我国平均生产成本应在5.3元左右，且由于设备需求与环境限制较低，并非完全没有其存在价值；第三，虽然多效蒸馏法出水率与出水质量都存在一定的波动，但一方面，即使是波动的最低值，仍在可接受范围内；另一方面，现代淡化海水生产及使用环境中，出水率与出水质量均非较为核心的影响因素，且这种状况在相当长一段时间内不会发生改变，我国海水淡化技术发展的核心仍应以多效蒸馏技术为核心；第四，从环境效益的角度考量，多效蒸馏法是一种生产余热高度利用的手段，可以看成一种节能环保的生产技术，符合现代工业发展的主题。
结论
本文通过某地区海水净化站数据采集、分析，对喷射器低温多效蒸馏技术与反渗透膜法的经济效益进行了对比，得出了我国背景下，多效蒸馏法拥有更高的能源使用率与经济效益，是更加优质的海水淡化手段，值得推广应用。
参考文献
[1]黄浩亮.热泵型海水淡化系统节能可行性的理论探索[J].制冷,2019,38(04):59-61.
[2]刘俊,王维俊,张国平.含海水淡化系统的海岛微电网经济运行优化[J].电力工程技术,2019,38(06):122-129.