海水綜合利用低碳產(chǎn)業(yè)鏈探討
——以煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園海水淡化項(xiàng)目為例

周 斌

(國(guó)家海洋局北海海洋工程勘察研究院 青島 266033)

海水綜合利用低碳產(chǎn)業(yè)鏈探討
——以煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園海水淡化項(xiàng)目為例

周 斌

(國(guó)家海洋局北海海洋工程勘察研究院 青島 266033)

煙臺(tái)市淡水資源貧乏,利用豐富的海水資源作為工業(yè)用水可以有效緩解淡水資源緊張的矛盾。文章以煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園海水綜合利用項(xiàng)目為例,探討建立風(fēng)能發(fā)電、海水淡化和鹽業(yè)化工一體化的低碳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的可行性,實(shí)現(xiàn)資源有效利用和保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境的目的。

海水淡化;風(fēng)能;產(chǎn)業(yè)鏈;綜合利用;低碳經(jīng)濟(jì)

中國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于轉(zhuǎn)型時(shí)期,在加速實(shí)現(xiàn)城市化、現(xiàn)代化的過(guò)程中,水的可持續(xù)利用問(wèn)題日益突出。向大海要水、要資源,是解決沿海地區(qū)淡水資源短缺的現(xiàn)實(shí)選擇,也是實(shí)現(xiàn)以水資源可持續(xù)利用,保障沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大措施,具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義[1]。山東省煙臺(tái)市作為典型的“缺水城市”近年來(lái)采取多種措施,積極探索海水利用的有效方法,海水綜合利用取得了一系列進(jìn)展。

1 煙臺(tái)市海水資源利用現(xiàn)狀

1.1 煙臺(tái)市概況

煙臺(tái)市地處山東半島,瀕臨黃海和渤海,海岸線長(zhǎng)702.5 km,海島岸線長(zhǎng)206.6 km,沿海島嶼眾多,有大小島嶼63個(gè)。市域氣候溫和宜人,四季分明,屬溫帶季風(fēng)氣候。年平均降水量為651.9 mm,年平均氣溫11.8℃,年平均相對(duì)濕度68%,年平均風(fēng)速內(nèi)陸地區(qū)為3～4 m/s,沿海地區(qū)為4～6 m/s。

1.2 煙臺(tái)市淡水資源概況

由于受氣候及地形的影響,煙臺(tái)市水資源貧乏,全市水系由中部艾山、牙山、昆崳山發(fā)源,向南、向北自流入海的河流組成,匯流面積大于300 km2的河流有6條,分別是五龍河、大沽夾河、黃水河、界河、王河和辛安河。由于源短流急,河水陡漲陡落,使大部分的河流在非汛期呈斷流狀態(tài)。根據(jù)《煙臺(tái)市水資源綜合規(guī)劃》(煙臺(tái)市水利局,2007年12月),煙臺(tái)市區(qū)(不含牟平區(qū))人均占有水資源量為230 m3,約為全國(guó)人均占有水資源量的1/10,按國(guó)際通用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分析,煙臺(tái)市屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)。因此,必須采取開(kāi)源節(jié)流等措施,有效實(shí)施水資源規(guī)劃和調(diào)度,確保經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的提高。海水淡化是解決煙臺(tái)市淡水資源短缺的一條有效途徑。

1.3 煙臺(tái)市海水資源利用現(xiàn)狀

煙臺(tái)市瀕臨黃海和渤海,近海港灣具有豐富的海水資源。目前海水直接利用、海水淡化及化學(xué)資源提取是海水資源利用的主要方向。目前,煙臺(tái)市長(zhǎng)島縣和崆峒島等居民較多的海島均建設(shè)了海水淡化工程,以滿足島上居民日常用水需求。煙臺(tái)市轄區(qū)內(nèi)的山東百年電力發(fā)展股份有限公司、蓬萊東海熱電有限公司和煙臺(tái)西部熱電有限公司等一批用水大戶,每年用海水作為工業(yè)冷卻水替代量達(dá)10億t,節(jié)約了大量淡水資源[2]。煙臺(tái)市區(qū)有電力、化工、紡織、水產(chǎn)和機(jī)械等企業(yè)利用海水直接用于設(shè)備冷卻,還用于軟化水置換、冷凍、除塵、洗滌、凈化試漏、消防和沖廁等,年海水用量800萬(wàn)～1 000萬(wàn)m3,有效緩解了淡水供需矛盾。

2 煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園海水綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈探討

2.1 煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園海水綜合利用項(xiàng)目簡(jiǎn)介

煙臺(tái)萬(wàn)華老廠搬遷二苯基甲烷二異氰酸酯(MD I)一體化項(xiàng)目是將萬(wàn)華實(shí)業(yè)集團(tuán)位于煙臺(tái)市區(qū)范圍內(nèi)的聚氨酯公司、熱電公司和氯堿公司實(shí)施整體搬遷至煙臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)臨港工業(yè)園區(qū)。新廠區(qū)建成后形成年產(chǎn)60萬(wàn)t MD I、30萬(wàn)t甲苯二異氰酸酯(TD I)、80萬(wàn)t對(duì)二甲苯(PX)生產(chǎn)能力,副產(chǎn)液化石油氣、輕石腦油、鹽酸和燒堿等。該項(xiàng)目總投資132億元,占地面積216 hm2,目前項(xiàng)目正在進(jìn)行總體設(shè)計(jì),預(yù)計(jì)2013年12月投產(chǎn)。由于煙臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)總體供水能力有限,煙臺(tái)萬(wàn)華老廠搬遷后的生產(chǎn)將面臨供水不足的困難,為此擬配套建設(shè)煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園海水綜合利用項(xiàng)目。

為最大限度節(jié)省投資并方便管理,同時(shí)利用空分系統(tǒng)回水溫度升高可節(jié)省海水淡化系統(tǒng)電耗的特點(diǎn),海水淡化系統(tǒng)與空分系統(tǒng)取水部分合建。海水淡化利用空分系統(tǒng)直流冷卻后的排水,不單獨(dú)設(shè)置取水管線。取水頭部、取水管線及取水泵站一次建成。

海水淡化項(xiàng)目取水量為50萬(wàn)m3/d,海水通過(guò)海底管道進(jìn)入空分裝置作為冷卻水水源,冷卻后的溫排水一部分(13萬(wàn)m3/d)送海水淡化裝置生產(chǎn)淡化水(5萬(wàn)m3/d),另一部分(37萬(wàn)m3/d)與海水淡化的濃鹽水(8萬(wàn)m3/d)及萬(wàn)華一體化項(xiàng)目經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后的無(wú)機(jī)鹽水(0.22萬(wàn)m3/d)和縮合裝置的濃鹽水(0.28萬(wàn)m3/d)混合稀釋后排放。主要工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園海水淡化工藝流程

2.2 海水綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈探討

本項(xiàng)目利用海水作為冷卻水水源,每年可以節(jié)約1.65億t淡水資源,海水淡化系統(tǒng)擬采用反滲透工藝,每年可以產(chǎn)生淡水1 650萬(wàn)t,但海水淡化系統(tǒng)能耗偏高,建成后年耗電0.8億kW·h,相當(dāng)于每年消耗標(biāo)準(zhǔn)煤大約為3.232萬(wàn)t。目前,工可研設(shè)計(jì)中系統(tǒng)廢水(溫排水、濃鹽水和含氯廢水)45.5萬(wàn)m3/d全部深海排放,不僅會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成不利影響,而且浪費(fèi)了大量海水資源。下面結(jié)合煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園實(shí)際情況,探討建立海水綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈的可行性。

2.2.1 建立海水綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢(shì)

(1)海水資源優(yōu)勢(shì)。煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園海水淡化項(xiàng)目取水量為50萬(wàn)m3/d,經(jīng)淡化系統(tǒng)后產(chǎn)生濃鹽水8萬(wàn)m3/d,濃鹽水的優(yōu)勢(shì)在于其中的化學(xué)物質(zhì)濃度大幅度提高,能夠降低海水資源綜合利用過(guò)程中提取化學(xué)物質(zhì)的能量消耗,易于實(shí)現(xiàn)工藝聯(lián)產(chǎn),降低海水淡化的造水成本[3]。

(2)風(fēng)能資源優(yōu)勢(shì)。煙臺(tái)開(kāi)發(fā)區(qū)瀕臨黃海,風(fēng)能資源豐富,利用清潔的風(fēng)能為海水淡化提供能源,可以節(jié)約煤炭資源,減少二氧化碳排放,符合低碳經(jīng)濟(jì)的要求。目前開(kāi)發(fā)區(qū)已建成的風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目位于煙臺(tái)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)顧家圍子山沿海丘陵、山地一帶,開(kāi)發(fā)范圍為周邊海拔高度120 m以上的山體,總裝機(jī)容量25.5 MW,共建設(shè)17臺(tái)1 500 kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。該項(xiàng)目于2008年4月通過(guò)核準(zhǔn),同年5月開(kāi)始動(dòng)工建設(shè),2009年10月投入試運(yùn)行。

(3)區(qū)域、人才、技術(shù)優(yōu)勢(shì)。目前,重化工業(yè)項(xiàng)目臨港布局在我國(guó)沿海港口城市成為一種趨勢(shì)。近年來(lái),煙臺(tái)市充分發(fā)揮港口、岸線及腹地等資源優(yōu)勢(shì),實(shí)施“以港興市”戰(zhàn)略,初步形成了以化工、造船、重工、能源和建材等為代表的重化工產(chǎn)業(yè)體系。煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園位于煙臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)臨港工業(yè)區(qū),眾多大型化工企業(yè)聚集,有良好的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。煙臺(tái)萬(wàn)華合成革集團(tuán)有限公司是國(guó)內(nèi)大型重化工、輕工聯(lián)合企業(yè),具備雄厚的技術(shù)和人才儲(chǔ)備。

2.2.2 煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園海水綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈組成

海水通過(guò)海底管道進(jìn)入空分系統(tǒng)作為直流冷卻水水源,產(chǎn)生的溫排水進(jìn)入淡化系統(tǒng)采用反滲透工藝生產(chǎn)淡水,反滲透系統(tǒng)的電能來(lái)自開(kāi)發(fā)區(qū)已建成的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),反滲透系統(tǒng)的濃鹽水進(jìn)入下游鹽業(yè)化工系統(tǒng),提取鉀、鎂、溴、氯化鈉等鹽化工產(chǎn)品,使資源利用達(dá)到最大化,有效降低海水淡化的成本(圖2)。

圖2 海水綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈

該產(chǎn)業(yè)鏈的核心是海水淡化,利用高新技術(shù)推進(jìn)海水利用的市場(chǎng)化、規(guī)模化經(jīng)營(yíng),逐步形成海水利用產(chǎn)業(yè)簇群[4],從而實(shí)現(xiàn)了低污染、低廢料、低能耗和高效益。

3 結(jié)束語(yǔ)

海水綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈的建立是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,如何使其有機(jī)的結(jié)合,發(fā)揮最大的效益,還有待進(jìn)一步研究。其有效運(yùn)轉(zhuǎn)還需要企業(yè)的大力支持和政府的積極引導(dǎo)。

沿海城市在對(duì)海水淡化現(xiàn)有技術(shù)適用性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,可以嘗試建設(shè)一批較高水平的海水資源開(kāi)發(fā)利用綜合示范區(qū)和產(chǎn)業(yè)化基地,通過(guò)典型引路、示范帶動(dòng)等形式,積極推動(dòng)海水淡化和海水化學(xué)資源利用等海洋新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

[1] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì),國(guó)家海洋局,財(cái)政部.海水利用專項(xiàng)規(guī)劃[Z].2005.

[2] 張寧,蘇營(yíng)營(yíng),蘇華,等.海水淡化中濃海水的綜合利用研究[J].海洋科學(xué),2008,32(6):85.

[3] 張潤(rùn)慶,吳晨立,黃昕.煙臺(tái)市海水資源利用的實(shí)踐與思考[J].山東水利,2008(3):55-56.

[4] 程海燕,韓楊.基于產(chǎn)業(yè)鏈的海水利用影響因子分析[J].海洋開(kāi)發(fā)與管理,2007,24(5):74.