"海水淡化"蒸汽空壓機領域蘊商機

　　《MIT科技評論》評出的2016年“全球最聰明的50家公司”中有6家能源公司入榜，其中以色列IDE Technologies公司排名第19。MIT對該公司的頒獎詞是：大規模的海水淡化過程為其贏得了很多用戶，包括美國、中國和澳大利亞。它的前景光明，從海水中提取鹽，可飲用水也能用于商業用途;需求量大，在世界范圍內，約有700萬人無法用到清潔的水，預計到2025年這個數字會提高到18億人。

　　以色列擁有250家水科技公司，是世界上擁有最多水處理公司的國家。這主要由于其地理環境決定。以色列全境只有一條河、一座湖，一年下不到200毫米的雨。水資源短缺使得以色列政府始終強調建設節水型社會，千方百計開拓新的淡水資源渠道，把海水淡化看作解決水資源問題的根本出路。

　　20世紀60年代，以色列科學家薩爾欽(Alexander Zarchin)就一直研究如何從海水中取得飲用水。他多次和以色列建國國父戴維·本·古里安見面，并一次一次地向國父表明：“海水飲用將是以色列的未來!” 最終，他向古里安申請到了27萬美元(當時幣值)的資金，并在1965年成立了IDE Technologies公司，研發海水淡化技術。

　　海水淡化領域主要有兩種技術：一是膜法技術，二是熱法技術。膜法技術主要指反滲透(RO)，即利用滲透原理，使水滲透過一系列半透膜來去除鹽分和其他雜質。熱法海水淡化主要包括低溫多效蒸餾MED、機械蒸汽壓縮MVC和多級閃蒸MSF，所用熱量一般是源自發電廠或煉油廠的余熱，對水進行蒸發和冷凝處理，得到純凈水。

　　這其中，低溫多效蒸餾和機械蒸汽壓縮海水淡化技術是IDE Technologies首創。低溫多效蒸餾凈化是指將水在串聯蒸發器中煮沸，每一級均降低一些溫度，以減少所需的能量，通過沸騰和冷凝過程得到清潔的水。這是熱法工藝中能效最高的工藝，不需要進行預處理，且容許海水水質的變動。同時具有高度可靠、易于操作和維護成本低的優點。幾乎任何熱源都能利用，因此適應性很強。

　　而蒸汽壓縮凈化技術是指海水預熱后，進入蒸發器并在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經空壓機壓縮提高壓力后引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝后作為產品水引出，從而實現熱能的循環利用。這些創新技術的研發讓IDE Technologies成為全球最大海水淡化廠的技術提供商。

　　阿什科隆淡化廠是世界第一個超大產水量海水反滲透(SWRO)淡化廠，每日產水量40萬立方米。其主要技術系統就包括IDE專有的壓力中心設計、三根管路取水、能量回收系統(ERS)和獨特的脫硼系統。

　　2010年竣工的海德拉淡化廠就以每日產水量52.6萬立方米成為世界最大的海水反滲透(SWRO)淡化廠。IDE在海德拉工廠的設計中采用了專有的三中心(泵中心、膜中心和能量回收中心)、串聯的硼處理和其他技術來降低能量需求和提高整體效率。

　　2013年開始運行的索萊克淡化廠以每日產水量62.4萬立方米成為繼海德拉之后又一個世界上規模最大的反滲透海水淡化廠。索萊克水廠采用創新設計的突破性技術，在大型水廠中引入16英尺膜組件垂直布局。

　　而與其他海水淡化公司不同的是，IDE Technologies更注重如何在建廠或生產上壓縮成本。IDE不是生產“膜”的廠家，而是有設計、使用的經驗。海水淡化廠是一個整體，不是部件，這就好比買汽車，不能一味地追求發動機，而是要看整體配置、綜合成本。

　　如何把這些部件有機地組合在一起，確保經濟、高效、穩定運行和低水價，才是一個成功的海水淡化廠最需要的技術和經驗，而這恰恰是IDE的核心競爭力。

　　比如海德拉每年可生產1.27億噸的凈水，足夠提供全以色列5%的凈水。而海德拉淡化廠的建廠成本約4.2億美元，其中政府出資2.6億美元。但某個澳大利亞悉尼海水淡化廠，產量比海德拉略少，可建廠成本卻高出其4倍以上。

　　在IDE Technologies公司CTO利伯曼博士眼中，復雜的科學技術均來源于對“細節”的追求和研究。根據不同的項目條件，合理地選擇工藝，無論是熱法還是膜法，而絕非一提到海水淡化就是膜法或者是熱法。

　　一般來說，能耗成本占據了海水淡化成本的30%到50%左右，這直接影響制水成本，許多海水淡化廠都自建電廠來“省錢”。但是像以色列海德拉水廠這種因受地形限制的淡化廠，無法建設獨立的發電廠，只能從市政電網購電。利伯曼博士經過分析研究，設計發明了錯峰運行技術，即白天電價高峰期，以基本滿足設備運行需求為目標，夜晚電價優惠期，利用設備余量，滿負荷運行，確保全天產水量達到52.6萬噸。雖然只是一個細節優化，卻解決了高成本的關鍵性問題。

　　IDE不僅建造了世界上技術最先進、規模最大的反滲透海水淡化廠，而且將每噸水的耗電量控制在1.2～1.5度，遠遠低于行業內4度電的程度。在技術創新上，IDE還研發了延遲滲透技術(PRO)，在冬季對水量需求少的情況下，通過反滲透水廠裝置余量與其他水源包括中水混合來發電，可以讓膜法海水淡化廠實現水電聯產。該技術預計2～3年內將投入市場。50多年來，IDE Technologies已經為全世界40個國家建設了400多個水廠，日產量達350萬立方米。成為世界上最大的海水淡化技術提供商。

　　而IDE Technologies的股權現在由兩家企業各持一半，它們分別是以色列化工有限公司和德萊卡集團。以色列化工是全球性礦產與特種化學品公司。德萊卡集團是以色列最大的控股集團公司之一。

　　現在，世界上已有120多個國家在運用海水淡化技術獲取淡水，全球有海水淡化廠1.3萬多座，海水淡化日產量約5560萬立方米，相當于0.5%的全球用水量，可以解決1億人的用水問題。

　　但是，據聯合國公布的數據，目前全球超過10億人口居住在水資源稀缺地區，而到2025年，這個數字將會攀升至18億。這個巨大的差距開始讓越來越多的商家把海水淡化產業譽為朝陽產業。

　　我國人均淡水資源量僅為世界人均占有量的1/4，沿海地區作為我國人口聚集和經濟發展的重心，也是我國水資源最為短缺的地區。根據《全國水資源綜合規劃》，到2020年和2030年，全國用水總量力爭分別控制在6700億立方米和7000億立方米以內。即使能達到這個目標，并算上南水北調工程供水量，到2030年我國沿海地區年缺水量仍將達到214億立方米。因此，我們必須通過科技支撐，依靠海水淡化來提高我國沿海地區水資源保障能力。

　　從世界范圍看，全球海水淡化規模近年來也不斷攀升。截至2013年8月，全球168個國家和地區應用淡化技術，海水淡化日產量已超8000萬噸，預計到2018年，全球淡化工程總裝機容量將達到日產1.38億噸。美國研究機構發布的《2013-2018年海水淡化設備市場全球趨勢與預測報告》指出，至2018年，全球海水淡化設備市場的市值將有望達到152.74億美元，2013年至2018年的年復合增長率為9.1%。

　　延伸閱讀

　　機械蒸汽壓縮MVC原理

　　MVC(Mechanical Vapor Compression)蒸發濃縮法，是指利用空壓機的壓縮升溫原理、經特殊流體設計而組成的蒸汽壓縮型蒸發濃縮工藝系統的簡稱。這種工藝系統，使密閉容器內經電加熱生成的(從廢水或海水)蒸汽，在通過蒸汽空壓機時被壓縮為>110℃的升溫氣體。這種升溫氣體，即可作為再生熱源而循環應用于對原水的熱傳遞和連續蒸發，又在循環傳熱過程中使升溫氣體本身也得以迅速冷卻，并最終成為可回用的冷凝水(注：根據冷凝水成分和客戶用途，經采用有關凈化工藝可獲得飲用水/軟化水/純水)。

　　目前主流的MVC因采用蒸汽空壓機及其特殊流體設計，不僅可以通過對電加熱形成的1次蒸汽實施壓縮而升溫，而且經多次熱循環利用可有效提高濃縮倍數和熱效率，進而節省大量能源及運行費用。

　　在我國已建的海水淡化裝置中，反滲透法的“膜法”約占總容量的74%，蒸餾淡化的“熱法”約占25%，其他海水淡化法約占1%。在目前全球海水淡化市場份額中，“膜法”約占65%，“熱法”約占30%。