5.3.3.1 海水淡化工程防腐投入

    1. 海水淡化工程防腐投入估算

    在海水淡化項目中，由于主要產品均為淡化水，而工藝路線也是經過多年驗證的成熟技術，因此在項目早期的策劃階段可以根據已完成的工程項目，得到更為精確的投資估算。Global Water Intelligence（GWI）在2007年發布的淡化市場研究報告中，就統計了2006年之前投建三種商業化海水淡化技術的工程投資數據，分析了不同技術的工程投資組成和占比，見圖5-85和5-86。其中，多效蒸餾中的高等級合金材料主要為制作蒸發器殼體的不銹鋼及冷凝器、蒸發器中鈦制傳熱管，而反滲透中的高等級合金材料主要為不銹鋼高壓管路及連接件。

    以規模50,000m3/d的海水淡化工程為例，如采用低溫多效蒸餾海水淡化技術，其工程基本建設費約為40,000萬元，則初期防腐成本（即采用高等級合金材料成本）約為4,000萬元；如采用反滲透技術，則工程基本建設費約為32,500萬元，初期防腐成本（即采用高等級合金材料成本）約為4,875萬元。

    海水淡化造水成本可以劃分為固定成本和可變成本兩部分。其中，固定成本是指淡化廠無論產水與否，均需支付的成本費用，主要包括裝備折舊和投資成本利息、人工費，有時為了簡化成本核算，也將裝備維護和維修列入固定成本，盡管該項費用與淡化廠的運行時間有關。而可變成本是指淡化廠在運行產水期間發生的費用，與淡化廠運行時間和產水能力有關，主要包括蒸汽消耗費用、運行電費、化學品藥劑消耗、廢棄物排放費用（如部分國家需支付廢水排放費）。按照西班牙淡化與水再利用協會（Spanish?Association?of?desalination?and?reuse）的統計數據，熱法和膜法淡化的造水成本構成和比例見圖5-87和圖5-88。目前，國內外均沒有反滲透膜海水淡化工程方面的腐蝕防護年均維護費用數據，因此只能通過造水成本中的維護費用來間接反映該項差異。

    以規模50,000m3/d的海水淡化工程為例，如采用低溫多效蒸餾海水淡化技術，其蒸汽價格以30元/噸、造水比12計算，則單位造水成本（每噸淡化水的成本）約為6.25元/m3，按一年滿負荷運行300天，年均產水量1500萬m3，則年均設備維護費用約為250萬元。如采用反滲透海水淡化技術，其單位造水成本約為4.85元/m3，按一年滿負荷運行300天，年均產水量1500萬m3，則年均設備維護費用約為340萬元。

    2. 我國海水淡化工程防腐投入分析

    當前我國海水淡化行業進入穩步發展時期，2013年和2014年新增海水淡化工程數量達到17個，新增產能151540m3/d，其中低溫多效海水淡化新增產能25030 m3/d，其余采用反滲透海水淡化技術，具體見表5-55。

    按新增產能估算上述裝備投資，低溫多效蒸餾海水淡化工程基本建設費約為20,000萬元，反滲透海水淡化工程基本建設費約為82,200萬元，估算建設初期防腐成本約為14,300萬元。各年度建設初期防腐成本見圖5-89。

    海水淡化裝備運行期間的防腐投入難以有效界定，主要原因是：1）由于供水體制問題，我國海水淡化裝備難以做到滿負荷運行，尤其是以市政供水為目的的大型海水淡化工程，實際運行時間無法確定，因而也難以有效核算其工程運行費用及其防腐維護費用；2）即使投運的海水淡化廠，在成本核算中也僅列出裝備維護維修費用支出，并沒有細化到用于防腐的維護支出，而且上述信息作為企業商業秘密或是基于上市公司信息公開制度限制，公開報道有限，研究機構也無法進行詳細統計；3）海水淡化裝備運行維護費用開支不僅與企業所采用的淡化技術有關，而且還受原水水質條件、海水預處理條件、運行經驗、維修維護經驗等主客觀因素制約，因而也難以獲得較為精確的統計數據。

    基于以上原因，只能根據國外相關的經驗數據估算我國海水淡化行業的年度運行維護費用開支，并且假定已建成海水淡化工程均實現滿負荷運行。由此計算我國海水淡化行業的日常設備維護維修費用支出（不包括當年投建淡化裝置），具體見表5-56。

    注：*1是采用2012年底的全國海水利用報告數據；

    *2是采用2013年底的全國海水利用報告數據。

    5.3.3.2 典型案例分析

    1. 黃島電廠3000m3/d低溫多效蒸餾海水淡化裝備

    1）項目概況

    2004年國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所自主設計、制造完成了3000m3/d的多效蒸餾海水淡化裝置，實現我國多效蒸餾海水淡化工程零的突破，見圖5-90。該項目集成了多效蒸發、多級閃蒸、蒸汽熱壓縮等技術，實現造水比10.3。

    整臺裝置由蒸發器、濃水和淡水閃蒸箱、支座、平臺和梯子等部分構成，工藝泵及管路系統位于蒸發器下方支座內部。設備總長62.66m，寬8.92m，高11.46m。整套裝置共九效蒸發器，一臺冷凝器。筒體直徑4m，外部包有50mm厚的巖棉保溫層，單效蒸發器長度為6.02m。

    2）裝備選材與防腐設計

    該項目使用的銅傳熱管材質為HAL77-2，規格為φ19×0.75，長4220mm，共計50000多根，由洛銅加工完成。蒸發器筒體采用碳鋼制造，通過內涂防腐涂料的措施解決海水腐蝕的問題，同時降低裝置的制造成本。蒸發器內部采用承插式噴淋系統，使噴頭安裝更換方便。考慮到防腐和高效傳熱問題，傳熱管采用三角形排布，且管束最頂部三排選用鈦管，其他為加砷鋁黃銅管。傳熱管與管板的連接采用了自行開發的彈性膠圈，不僅降低了傳熱管的安裝難度，而且還有效避免了不同材料間的接觸腐蝕。管板的設計采用分體結構，使得加工、安裝更為方便。用于氣、液分離的捕沫裝置為雙層百葉窗式，同樣采用分體制作、現場組裝。效間的法蘭連接密封也采用了自行研制的V 型外壓式橡膠密封墊。系統中管路根據需要采用了超高分子量聚乙烯、CPVC、304不銹鋼以及316L不銹鋼等多種材料。

    蒸發器內部安裝有管板座等大量支撐結構，主要是用來安裝管板、淡水箱等部件和設備，在裝置的加工過程中，從材料的選用和加工工藝兩個方面解決了蒸發器的防腐蝕問題。如采用碳鋼防腐涂料對降低造價是有益的，但使用螺栓連接時不可避免地會造成防腐涂料的破壞，因此，這些支撐結構采用了316L不銹鋼制作，用板材加工成所需的槽鋼和角鋼等型材，在平臺上焊接制成管板座，整體安裝于筒體內，這樣，支撐結構的腐蝕問題得到了解決。焊口處是最易發生腐蝕的地方，而且焊口的平整程度對涂料的涂刷質量影響很大，在該裝置中，所有的焊口部位全部進行了打磨，但由于結構形狀的原因，有些地方會打磨不到。針對此問題，采取了如下措施：在型材與筒體的焊接部位加入一塊不銹鋼襯板，首先將型材與襯板焊接，然后再將襯板與筒體焊接，這樣一些形狀復雜的焊口變為無需防腐，需要防腐只是襯板和筒體之間的焊口，非常易于處理。另外，對于一些形狀復雜難于處理的地方，利用鋼板進行了整體密封處理，使得筒體內部表面非常簡單，降低了涂料的施工難度，有利于防腐質量的提高。

    該裝置所使用的涂料為國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所為海水淡化裝置專門研發的耐高溫海水腐蝕的THD專用涂料。設備的防腐直接影響到裝置的使用壽命，其防腐質量是裝置制造過程中重要的控制點之一，特別是針對冬季施工的情況，制定了多種施工方案，以保證涂料的固化條件，因為固化溫度直接關系到涂料的最終質量，根據國家相關標準，環境溫度低于15℃不宜進行涂料施工。因此在考慮采取各項措施提高固化溫度的同時，又在提高低溫固化性能方面作了改進。從現場的使用情況來看，THD涂料的施工性能是比較好的，在室外氣溫低至5℃時還能固化，只是時間比較長，大約需要48小時，在室內溫度從9℃至18℃時，都能達到24小時固化，具備涂裝下一道漆的程度。另外，THD底漆對底材的滲透性也很好，在施工過程中，砸開過一塊漆膜，看到底下是一片整齊均勻的紅色，未露底材，表明底漆與金屬底材能夠達到緊密結合。即使如此，為了確保防腐問題不出現紕漏，仍然決定建造了一個臨時烘房，對涂裝完畢的設備進行加溫烘烤，以提高涂料的固化溫度，保障涂層的防腐性能，延長設備使用壽命。

    鑒于防腐是海水淡化裝置的一個極其重要的方面，在使用防腐涂料的同時，本裝置上又加入了犧牲陽極保護作為輔助的措施。涂層防護及其配套措施的成本核算見表5-54。