海水综合利用低碳产业链探讨
——以烟台万华工业园海水淡化项目为例

周 斌

(国家海洋局北海海洋工程勘察研究院 青岛 266033)

海水综合利用低碳产业链探讨
——以烟台万华工业园海水淡化项目为例

周 斌

(国家海洋局北海海洋工程勘察研究院 青岛 266033)

烟台市淡水资源贫乏,利用丰富的海水资源作为工业用水可以有效缓解淡水资源紧张的矛盾。文章以烟台万华工业园海水综合利用项目为例,探讨建立风能发电、海水淡化和盐业化工一体化的低碳经济产业链的可行性,实现资源有效利用和保护海洋生态环境的目的。

海水淡化;风能;产业链;综合利用;低碳经济

中国经济正处于转型时期,在加速实现城市化、现代化的过程中,水的可持续利用问题日益突出。向大海要水、要资源,是解决沿海地区淡水资源短缺的现实选择,也是实现以水资源可持续利用,保障沿海地区经济社会可持续发展的重大措施,具有重大的现实意义和战略意义[1]。山东省烟台市作为典型的“缺水城市”近年来采取多种措施,积极探索海水利用的有效方法,海水综合利用取得了一系列进展。

1 烟台市海水资源利用现状

1.1 烟台市概况

烟台市地处山东半岛,濒临黄海和渤海,海岸线长702.5 km,海岛岸线长206.6 km,沿海岛屿众多,有大小岛屿63个。市域气候温和宜人,四季分明,属温带季风气候。年平均降水量为651.9 mm,年平均气温11.8℃,年平均相对湿度68%,年平均风速内陆地区为3～4 m/s,沿海地区为4～6 m/s。

1.2 烟台市淡水资源概况

由于受气候及地形的影响,烟台市水资源贫乏,全市水系由中部艾山、牙山、昆嵛山发源,向南、向北自流入海的河流组成,汇流面积大于300 km2的河流有6条,分别是五龙河、大沽夹河、黄水河、界河、王河和辛安河。由于源短流急,河水陡涨陡落,使大部分的河流在非汛期呈断流状态。根据《烟台市水资源综合规划》(烟台市水利局,2007年12月),烟台市区(不含牟平区)人均占有水资源量为230 m3,约为全国人均占有水资源量的1/10,按国际通用的评价标准分析,烟台市属于严重缺水地区。因此,必须采取开源节流等措施,有效实施水资源规划和调度,确保经济发展和人民生活的提高。海水淡化是解决烟台市淡水资源短缺的一条有效途径。

1.3 烟台市海水资源利用现状

烟台市濒临黄海和渤海,近海港湾具有丰富的海水资源。目前海水直接利用、海水淡化及化学资源提取是海水资源利用的主要方向。目前,烟台市长岛县和崆峒岛等居民较多的海岛均建设了海水淡化工程,以满足岛上居民日常用水需求。烟台市辖区内的山东百年电力发展股份有限公司、蓬莱东海热电有限公司和烟台西部热电有限公司等一批用水大户,每年用海水作为工业冷却水替代量达10亿t,节约了大量淡水资源[2]。烟台市区有电力、化工、纺织、水产和机械等企业利用海水直接用于设备冷却,还用于软化水置换、冷冻、除尘、洗涤、净化试漏、消防和冲厕等,年海水用量800万～1 000万m3,有效缓解了淡水供需矛盾。

2 烟台万华工业园海水综合利用产业链探讨

2.1 烟台万华工业园海水综合利用项目简介

烟台万华老厂搬迁二苯基甲烷二异氰酸酯(MD I)一体化项目是将万华实业集团位于烟台市区范围内的聚氨酯公司、热电公司和氯碱公司实施整体搬迁至烟台经济技术开发区临港工业园区。新厂区建成后形成年产60万t MD I、30万t甲苯二异氰酸酯(TD I)、80万t对二甲苯(PX)生产能力,副产液化石油气、轻石脑油、盐酸和烧碱等。该项目总投资132亿元,占地面积216 hm2,目前项目正在进行总体设计,预计2013年12月投产。由于烟台经济技术开发区总体供水能力有限,烟台万华老厂搬迁后的生产将面临供水不足的困难,为此拟配套建设烟台万华工业园海水综合利用项目。

为最大限度节省投资并方便管理,同时利用空分系统回水温度升高可节省海水淡化系统电耗的特点,海水淡化系统与空分系统取水部分合建。海水淡化利用空分系统直流冷却后的排水,不单独设置取水管线。取水头部、取水管线及取水泵站一次建成。

海水淡化项目取水量为50万m3/d,海水通过海底管道进入空分装置作为冷却水水源,冷却后的温排水一部分(13万m3/d)送海水淡化装置生产淡化水(5万m3/d),另一部分(37万m3/d)与海水淡化的浓盐水(8万m3/d)及万华一体化项目经处理达标后的无机盐水(0.22万m3/d)和缩合装置的浓盐水(0.28万m3/d)混合稀释后排放。主要工艺流程见图1。

图1 烟台万华工业园海水淡化工艺流程

2.2 海水综合利用产业链探讨

本项目利用海水作为冷却水水源,每年可以节约1.65亿t淡水资源,海水淡化系统拟采用反渗透工艺,每年可以产生淡水1 650万t,但海水淡化系统能耗偏高,建成后年耗电0.8亿kW·h,相当于每年消耗标准煤大约为3.232万t。目前,工可研设计中系统废水(温排水、浓盐水和含氯废水)45.5万m3/d全部深海排放,不仅会对海洋环境造成不利影响,而且浪费了大量海水资源。下面结合烟台万华工业园实际情况,探讨建立海水综合利用产业链的可行性。

2.2.1 建立海水综合利用产业链的优势

(1)海水资源优势。烟台万华工业园海水淡化项目取水量为50万m3/d,经淡化系统后产生浓盐水8万m3/d,浓盐水的优势在于其中的化学物质浓度大幅度提高,能够降低海水资源综合利用过程中提取化学物质的能量消耗,易于实现工艺联产,降低海水淡化的造水成本[3]。

(2)风能资源优势。烟台开发区濒临黄海,风能资源丰富,利用清洁的风能为海水淡化提供能源,可以节约煤炭资源,减少二氧化碳排放,符合低碳经济的要求。目前开发区已建成的风电场项目位于烟台经济开发区顾家围子山沿海丘陵、山地一带,开发范围为周边海拔高度120 m以上的山体,总装机容量25.5 MW,共建设17台1 500 kW的风力发电机组。该项目于2008年4月通过核准,同年5月开始动工建设,2009年10月投入试运行。

(3)区域、人才、技术优势。目前,重化工业项目临港布局在我国沿海港口城市成为一种趋势。近年来,烟台市充分发挥港口、岸线及腹地等资源优势,实施“以港兴市”战略,初步形成了以化工、造船、重工、能源和建材等为代表的重化工产业体系。烟台万华工业园位于烟台经济技术开发区临港工业区,众多大型化工企业聚集,有良好的区位优势。烟台万华合成革集团有限公司是国内大型重化工、轻工联合企业,具备雄厚的技术和人才储备。

2.2.2 烟台万华工业园海水综合利用产业链组成

海水通过海底管道进入空分系统作为直流冷却水水源,产生的温排水进入淡化系统采用反渗透工艺生产淡水,反渗透系统的电能来自开发区已建成的风力发电系统,反渗透系统的浓盐水进入下游盐业化工系统,提取钾、镁、溴、氯化钠等盐化工产品,使资源利用达到最大化,有效降低海水淡化的成本(图2)。

图2 海水综合利用产业链

该产业链的核心是海水淡化,利用高新技术推进海水利用的市场化、规模化经营,逐步形成海水利用产业簇群[4],从而实现了低污染、低废料、低能耗和高效益。

3 结束语

海水综合利用产业链的建立是一项复杂的系统工程,目前国内还没有成熟的经验可以借鉴,如何使其有机的结合,发挥最大的效益,还有待进一步研究。其有效运转还需要企业的大力支持和政府的积极引导。

沿海城市在对海水淡化现有技术适用性和经济性进行研究的基础上,可以尝试建设一批较高水平的海水资源开发利用综合示范区和产业化基地,通过典型引路、示范带动等形式,积极推动海水淡化和海水化学资源利用等海洋新兴产业的发展。

[1] 国家发展和改革委员会,国家海洋局,财政部.海水利用专项规划[Z].2005.

[2] 张宁,苏营营,苏华,等.海水淡化中浓海水的综合利用研究[J].海洋科学,2008,32(6):85.

[3] 张润庆,吴晨立,黄昕.烟台市海水资源利用的实践与思考[J].山东水利,2008(3):55-56.

[4] 程海燕,韩杨.基于产业链的海水利用影响因子分析[J].海洋开发与管理,2007,24(5):74.