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(xiàng)目中，由于主要產(chǎn)品均為淡化水，而工藝路線也是經(jīng)過(guò)多年驗(yàn)證的成熟技術(shù)，因此在項(xiàng)目早期的策劃階段可以根據(jù)已完成的工程項(xiàng)目，得到更為精確的投資估算。Global Water Intelligence（GWI）在2007年發(fā)布的淡化市場(chǎng)研究報(bào)告中，就統(tǒng)計(jì)了2006年之前投建三種商業(yè)化海水淡化技術(shù)的工程投資數(shù)據(jù)，分析了不同技術(shù)的工程投資組成和占比，見(jiàn)圖5-85和5-86。其中，多效蒸餾中的高等級(jí)合金材料主要為制作蒸發(fā)器殼體的不銹鋼及冷凝器、蒸發(fā)器中鈦制傳熱管，而反滲透中的高等級(jí)合金材料主要為不銹鋼高壓管路及連接件。

    以規(guī)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(shù)，其工程基本建設(shè)費(fèi)約為40,000萬(wàn)元，則初期防腐成本（即采用高等級(jí)合金材料成本）約為4,000萬(wàn)元；如采用反滲透技術(shù)，則工程基本建設(shè)費(fèi)約為32,500萬(wàn)元，初期防腐成本（即采用高等級(jí)合金材料成本）約為4,875萬(wàn)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(wú)論產(chǎn)水與否，均需支付的成本費(fèi)用，主要包括裝備折舊和投資成本利息、人工費(fèi)，有時(shí)為了簡(jiǎn)化成本核算，也將裝備維護(hù)和維修列入固定成本，盡管該項(xiàng)費(fèi)用與淡化廠的運(yùn)行時(shí)間有關(guān)。而可變成本是指淡化廠在運(yùn)行產(chǎn)水期間發(fā)生的費(fèi)用，與淡化廠運(yùn)行時(shí)間和產(chǎn)水能力有關(guān)，主要包括蒸汽消耗費(fèi)用、運(yùn)行電費(fèi)、化學(xué)品藥劑消耗、廢棄物排放費(fèi)用（如部分國(guó)家需支付廢水排放費(fèi)）。按照西班牙淡化與水再利用協(xié)會(huì)（Spanish?Association?of?desalination?and?reuse）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，熱法和膜法淡化的造水成本構(gòu)成和比例見(jiàn)圖5-87和圖5-88。目前，國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有反滲透膜海水淡化工程方面的腐蝕防護(hù)年均維護(hù)費(fèi)用數(shù)據(jù)，因此只能通過(guò)造水成本中的維護(hù)費(fèi)用來(lái)間接反映該項(xiàng)差異。

    以規(guī)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(shù)，其蒸汽價(jià)格以30元/噸、造水比12計(jì)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(fù)荷運(yùn)行300天，年均產(chǎn)水量1500萬(wàn)m3，則年均設(shè)備維護(hù)費(fèi)用約為250萬(wàn)元。如采用反滲透海水淡化技術(shù)，其單位造水成本約為4.85元/m3，按一年滿負(fù)荷運(yùn)行300天，年均產(chǎn)水量1500萬(wàn)m3，則年均設(shè)備維護(hù)費(fèi)用約為340萬(wàn)元。

    2. 我國(guó)海水淡化工程防腐投入分析

    當(dāng)前我國(guó)海水淡化行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期，2013年和2014年新增海水淡化工程數(shù)量達(dá)到17個(gè)，新增產(chǎn)能151540m3/d，其中低溫多效海水淡化新增產(chǎn)能25030 m3/d，其余采用反滲透海水淡化技術(shù)，具體見(jiàn)表5-55。

    按新增產(chǎn)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(shè)費(fèi)約為20,000萬(wàn)元，反滲透海水淡化工程基本建設(shè)費(fèi)約為82,200萬(wàn)元，估算建設(shè)初期防腐成本約為14,300萬(wàn)元。各年度建設(shè)初期防腐成本見(jiàn)圖5-89。

    海水淡化裝備運(yùn)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(wèn)題，我國(guó)海水淡化裝備難以做到滿負(fù)荷運(yùn)行，尤其是以市政供水為目的的大型海水淡化工程，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間無(wú)法確定，因而也難以有效核算其工程運(yùn)行費(fèi)用及其防腐維護(hù)費(fèi)用；2）即使投運(yùn)的海水淡化廠，在成本核算中也僅列出裝備維護(hù)維修費(fèi)用支出，并沒(méi)有細(xì)化到用于防腐的維護(hù)支出，而且上述信息作為企業(yè)商業(yè)秘密或是基于上市公司信息公開(kāi)制度限制，公開(kāi)報(bào)道有限，研究機(jī)構(gòu)也無(wú)法進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)；3）海水淡化裝備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用開(kāi)支不僅與企業(yè)所采用的淡化技術(shù)有關(guān)，而且還受原水水質(zhì)條件、海水預(yù)處理?xiàng)l件、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、維修維護(hù)經(jīng)驗(yàn)等主客觀因素制約，因而也難以獲得較為精確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

    基于以上原因，只能根據(jù)國(guó)外相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算我國(guó)海水淡化行業(yè)的年度運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用開(kāi)支，并且假定已建成海水淡化工程均實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。由此計(jì)算我國(guó)海水淡化行業(yè)的日常設(shè)備維護(hù)維修費(fèi)用支出（不包括當(dāng)年投建淡化裝置），具體見(jiàn)表5-56。

    注：*1是采用2012年底的全國(guó)海水利用報(bào)告數(shù)據(jù)；

    *2是采用2013年底的全國(guó)海水利用報(bào)告數(shù)據(jù)。

    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(xiàng)目概況

    2004年國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所自主設(shè)計(jì)、制造完成了3000m3/d的多效蒸餾海水淡化裝置，實(shí)現(xiàn)我國(guó)多效蒸餾海水淡化工程零的突破，見(jiàn)圖5-90。該項(xiàng)目集成了多效蒸發(fā)、多級(jí)閃蒸、蒸汽熱壓縮等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)造水比10.3。

    整臺(tái)裝置由蒸發(fā)器、濃水和淡水閃蒸箱、支座、平臺(tái)和梯子等部分構(gòu)成，工藝泵及管路系統(tǒng)位于蒸發(fā)器下方支座內(nèi)部。設(shè)備總長(zhǎng)62.66m，寬8.92m，高11.46m。整套裝置共九效蒸發(fā)器，一臺(tái)冷凝器。筒體直徑4m，外部包有50mm厚的巖棉保溫層，單效蒸發(fā)器長(zhǎng)度為6.02m。

    2）裝備選材與防腐設(shè)計(jì)

    該項(xiàng)目使用的銅傳熱管材質(zhì)為HAL77-2，規(guī)格為φ19×0.75，長(zhǎng)4220mm，共計(jì)50000多根，由洛銅加工完成。蒸發(fā)器筒體采用碳鋼制造，通過(guò)內(nèi)涂防腐涂料的措施解決海水腐蝕的問(wèn)題，同時(shí)降低裝置的制造成本。蒸發(fā)器內(nèi)部采用承插式噴淋系統(tǒng)，使噴頭安裝更換方便。考慮到防腐和高效傳熱問(wèn)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(kāi)發(fā)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(shè)計(jì)采用分體結(jié)構(gòu)，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(xiàn)場(chǎng)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(tǒng)中管路根據(jù)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(fā)器內(nèi)部安裝有管板座等大量支撐結(jié)構(gòu)，主要是用來(lái)安裝管板、淡水箱等部件和設(shè)備，在裝置的加工過(guò)程中，從材料的選用和加工工藝兩個(gè)方面解決了蒸發(fā)器的防腐蝕問(wèn)題。如采用碳鋼防腐涂料對(duì)降低造價(jià)是有益的，但使用螺栓連接時(shí)不可避免地會(huì)造成防腐涂料的破壞，因此，這些支撐結(jié)構(gòu)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(tái)上焊接制成管板座，整體安裝于筒體內(nèi)，這樣，支撐結(jié)構(gòu)的腐蝕問(wèn)題得到了解決。焊口處是最易發(fā)生腐蝕的地方，而且焊口的平整程度對(duì)涂料的涂刷質(zhì)量影響很大，在該裝置中，所有的焊口部位全部進(jìn)行了打磨，但由于結(jié)構(gòu)形狀的原因，有些地方會(huì)打磨不到。針對(duì)此問(wèn)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(fù)雜的焊口變?yōu)闊o(wú)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(duì)于一些形狀復(fù)雜難于處理的地方，利用鋼板進(jìn)行了整體密封處理，使得筒體內(nèi)部表面非常簡(jiǎn)單，降低了涂料的施工難度，有利于防腐質(zhì)量的提高。

    該裝置所使用的涂料為國(guó)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(mén)研發(fā)的耐高溫海水腐蝕的THD專用涂料。設(shè)備的防腐直接影響到裝置的使用壽命，其防腐質(zhì)量是裝置制造過(guò)程中重要的控制點(diǎn)之一，特別是針對(duì)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?yàn)楣袒瘻囟戎苯雨P(guān)系到涂料的最終質(zhì)量，根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境溫度低于15℃不宜進(jìn)行涂料施工。因此在考慮采取各項(xiàng)措施提高固化溫度的同時(shí)，又在提高低溫固化性能方面作了改進(jìn)。從現(xiàn)場(chǎng)的使用情況來(lái)看，THD涂料的施工性能是比較好的，在室外氣溫低至5℃時(shí)還能固化，只是時(shí)間比較長(zhǎng)，大約需要48小時(shí)，在室內(nèi)溫度從9℃至18℃時(shí)，都能達(dá)到24小時(shí)固化，具備涂裝下一道漆的程度。另外，THD底漆對(duì)底材的滲透性也很好，在施工過(guò)程中，砸開(kāi)過(guò)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(dá)到緊密結(jié)合。即使如此，為了確保防腐問(wèn)題不出現(xiàn)紕漏，仍然決定建造了一個(gè)臨時(shí)烘房，對(duì)涂裝完畢的設(shè)備進(jìn)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(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

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