談一談國(guó)內(nèi)外核電站的海水淡化技術(shù)應(yīng)用

海水淡化技術(shù)作為主要的淡水制取手段，自20世紀(jì)應(yīng)運(yùn)而生以來(lái)，已逐漸被全世界認(rèn)可并廣泛應(yīng)用。迄今為止，全球范圍內(nèi)已有1.3萬(wàn)座之多海水淡化處理廠投入運(yùn)行，淡化水產(chǎn)量可達(dá)35 Mt/d，并以10%～20%的年速度逐年增長(zhǎng)。但是，高能耗依舊是制約海水淡化技術(shù)全面應(yīng)用的主要問(wèn)題。將高產(chǎn)能的核電站與高能耗的海水淡化技術(shù)結(jié)合起來(lái)，不僅能夠解決核電站的用水問(wèn)題，也能大大提高核能的利用效率。

本文主要介紹國(guó)內(nèi)外核電站對(duì)海水淡化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，并分析目前國(guó)內(nèi)外核電站中海水淡化裝置的應(yīng)用差異，為我國(guó)核電行業(yè)今后的淡化水技術(shù)提供借鑒，甚至為海水淡化裝置的全面推廣提供思路。

1我國(guó)核電站的應(yīng)用

目前我國(guó)大陸核電站在運(yùn)28臺(tái)、裝機(jī)容量26.148 GW，在建26臺(tái)、裝機(jī)容量29.12 GW，到“十三五”末，可以達(dá)到58 GW。我國(guó)已建和即將建成的工程累計(jì)海水淡化能力約為600 kt/d，淡化海水成本已降到4～5元/t。

海水淡化技術(shù)的日趨成熟及經(jīng)濟(jì)可行性的大步提升，以及我國(guó)沿海核電站得天獨(dú)厚的水資源條件，誘使我國(guó)很多沿海核電站先后采用海水淡化技術(shù)來(lái)解決淡水使用問(wèn)題，并取得了較好的效果。其中，紅沿河核電站、寧德核電站、三門核電站、海陽(yáng)核電站、徐大堡核電站、田灣核電站以及未來(lái)的山東榮成示范核電站均采用海水淡化技術(shù)為廠區(qū)提供可用淡水。而反滲透（RO）法因其顯著的節(jié)能特點(diǎn)，成為我國(guó)核電站現(xiàn)有海水淡化裝置的主流技術(shù)。

1.1 紅沿河核電站

紅沿河核電站是我國(guó)核電系統(tǒng)投運(yùn)海水淡化裝置的第1個(gè)示范性工程。海水淡化的產(chǎn)能10.2 kt/d，于2010年6月正式產(chǎn)出合格水。其工藝流程主要分為前期預(yù)處理、后期預(yù)處理、一級(jí)反滲透及二級(jí)反滲透，具體如圖1所示，工藝參數(shù)如表1所示。

超濾采用INGE DIZZER5000 PLUS膜元件，與市面上常用的單通道中空纖維膜相比，具有超濾效果顯著、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、產(chǎn)水能力強(qiáng)、運(yùn)行操作靈活等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于其獨(dú)特的膜結(jié)構(gòu)，膜絲粘連的問(wèn)題已經(jīng)徹底解決，而且大大縮短了膜沖洗時(shí)間。

一級(jí)反滲透采用3套并聯(lián)，其中2套采用SW30 HRLE-400型反滲透膜元件，并采用PX180型能量回收裝置，大大提高了系統(tǒng)的能量回收利用率。二級(jí)反滲透采用A、B 2列，且各有2套。A列選用6元件壓力容器16個(gè)，一段二段壓力容器比為11:5，每套裝有膜元件96根；B列選用6元件壓力容器6個(gè)，一段二段壓力容器比為4:2，每套裝有膜元件36根。各參數(shù)見(jiàn)表1。

紅沿河核電站的海水淡化裝置，超濾產(chǎn)水的污染指數(shù)（SDI）能夠穩(wěn)定在5以下，完全滿足反滲透的進(jìn)水要求。其水源水的電導(dǎo)率基本保持在45.7 mS/cm左右，經(jīng)一級(jí)反滲透裝置處理后，產(chǎn)水電導(dǎo)率可降到0.234 mS/cm，海水脫鹽率為99.51%；經(jīng)二級(jí)反滲透裝置處理后，產(chǎn)水電導(dǎo)率可達(dá)到4.3 μS/cm，海水脫鹽率為98.2%。

1.2 寧德核電站

寧德核電站是中國(guó)第1座海島式核電站，也是我國(guó)2007年頒布《國(guó)家核電發(fā)展專題規(guī)劃（2005－2020年）》后，首個(gè)建造的以CPR1000為堆型的百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站。該電站的淡水的年用水量約為3.63×106 m3左右，最高日取水量約為19.80 kt。

寧德核電站的海水淡化工藝，主要分為預(yù)處理、一級(jí)反滲透及二級(jí)反滲透，具體流程如圖2所示，工藝參數(shù)如表2所示。

SW30HRLE-400i型號(hào)膜元件其突出的高產(chǎn)水率和高脫鹽率，能夠極大程度的降低海水淡化裝置的運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)淡化水費(fèi)用的最低化。同時(shí)，由于膜殼兩端的獨(dú)特的iLEC自鎖結(jié)構(gòu)，大大簡(jiǎn)化了膜組件的安裝、固定流程，自鎖功能還能有效減少產(chǎn)水“O”形密封圈的泄漏，保持膜組件結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)定性，避免出水受到污染。能量回收裝置選用的PX220型，共4套16支，每支元件設(shè)計(jì)量為180～220 m3/h。

一級(jí)反滲透裝置后加設(shè)二級(jí)反滲透，進(jìn)一步去除一級(jí)反滲透出水中的鹽含量，尤其是硼含量，以使二級(jí)反滲透出水滿足GB 5749－2006的要求。二級(jí)反滲透中，主要利用NaOH來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)水pH，進(jìn)而控制水中硼的存在形態(tài)，促進(jìn)二級(jí)反滲透對(duì)硼的去除，實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)滿足生活飲用水中硼的限值。經(jīng)計(jì)算，該項(xiàng)目反滲透制水成本為4.31元/m3。