尽管海水淡化用压缩机在压缩机销售总额中仅占一个零头,但是海水淡化产业对压缩机的需求确实在不断增长。尤其对MVC压缩机设备制造商而言,更是一个重大商机。鉴于当前的人口增长形势和全球气候变暖趋势,海水淡化已成为全球性产业,超过160个国家都在用它作为生活用水和工业用水,中国的海水淡化也已被提上发展日程,这为海水淡化压缩机的增长带来了利好消息。
海水淡化需求市场推手
海水淡化市场增长的背后有若干推动因素,而且全都和饮用水需求增长有关。人口快速增长,城市化的高速推进,在不少发展中国家的沿海地区非常普遍,地下水资源正面临枯竭,这给当地淡水供应带来了压力。另外,人口增长和经济增长必然造成食物需求增长,并相应拉动高耗水农业的产量,促使相关各方开发新的水资源。
与此同时,全球气候变暖和气候变化,使得发生干旱的频度和程度都在上升,而且不再局限于干旱地区,而是扩展到了更大的范围。在许多国家,水资源安全问题已经上升到了政治层面。
联合国新发布的《世界水发展报告》显示,全球用水量已达到一个世纪前的6倍,预计到2050年还将增加20%至50%。目前,超过1/4的人口生活在水资源严重稀缺的地区,可能出现的水荒给人类生存构成了严重威胁,淡水资源紧缺问题已成为关系人类社会发展的重大问题。
而从占全球水资源97.5%的海洋要淡水,无疑是解决当前水危机的最佳途径。在淡水资源严重缺乏的一些中东国家,不约而同的采用海水淡化来缓解淡水资源紧张的矛盾,其中沙特、以色列70%以上的淡水资源是通过海水淡化而来。而世界上一些发达国家也早已认识到淡水资源的重要性,美国、西班牙早在80年代便开始大肆发展海水淡化产业。各国的发展经验表明,淡水资源将会是未来的稀缺资源,而目前看来海水淡化是大量生产淡水最有效的途径。
螺杆膨胀压缩机显优势
按淡化原理不同,海水淡化技术可以分为相变法和非相变法。而目前能投入商业化使用的海水淡化技术主要有两类:反渗透法和蒸馏法。蒸馏法海水淡化技术又包括多级闪蒸、低温多效蒸馏和压汽蒸馏3种方法。压汽蒸馏法是把蒸发出来的蒸汽压缩、升压和升温,再利用蒸汽潜热使海水蒸发,蒸汽本身则冷凝成淡水。压汽蒸馏海水淡化具有过程效率高,成本小,结构紧凑等优点,越来越受到人们的关注。
压汽蒸馏是热泵技术和蒸馏海水淡化过程的结合,根据热泵形式的不同,主要分为热力压汽(Thermal vapor compression,TVC )和机械压汽(Mechanical vapor compression,MVC) 2种,它们分别利用蒸汽引射器和压缩机来完成压汽过程。TVC 淡化技术利用高低压蒸汽的混合实现压缩,其不可逆损失较高,绝热效率较低,在节能越来越重要的今天,效率较高的 MVC淡化技术越来越有优势。
机械压汽蒸馏(MVC)海水淡化技术是众多海水淡化技术中出水质量最高的方法,且该种淡化方法便于设备小型化,且能耗低。在整个MVC装置中,蒸汽压缩机是最核心的部件,压缩机的动力可以来自电机,也可以来自高压蒸汽的膨胀,这就需要用到水蒸气膨胀压缩机,此时MVC海水淡化系统如图1所示。
虽然目前用于淡化系统的蒸汽压缩机多为离心机,但双螺杆压缩机被认为是最适合用于蒸汽压缩的压缩机机型。这主要是因为双螺杆压缩机工作的转子间是靠间隙密封,对液滴、颗粒不敏感,并能通过压缩过程喷水进行湿压缩来实现高压比、低排气温度及低功耗。双螺杆压缩机还具有高效率、低成本、高稳定性、无喘振等优点。具有高压比的双螺杆水蒸气压缩机用于MEE-MVC系统,能提高系统的效数和海水淡化率。将双螺杆蒸汽膨胀压缩机用于MEE-MVC 淡化系统中具有较大的节能潜力,能有效提高系统的经济性及稳定性。不过,目前我国自主的MVC海水淡化技术还不成熟,系统核心设备的国产化率较低,需要加大研发力度以及进行市场化。
海水淡化全球市场前景广阔
据联合国的研究数据,全世界目前有超过16万家海水过滤工厂,每天可生产9500万立方米淡水,其中近半出自中东和北非。马尔代夫、新加坡、卡塔尔等8个国家生产的淡化水,甚至超过了取自天然水源的淡水量。
中东和北非地区是目前最大的海水淡化市场,该范围内的在役市政装机产能约占全球的61%,在建市政装机产能约占全球重量的75%。若按国家排序,沙特阿拉伯是最大的市场,随后是阿联酋和美国。而且在这三个国家,海水淡化市场的发展速度也是最快的,为海水淡化压缩机销售及售后市场提供了可观的机遇。西班牙、科威特、阿尔及利亚、以色列、卡塔尔和澳大利亚也是较大的市场。预计到2022年,阿曼、埃及、摩洛哥、新加坡、伊拉克、印度、肯尼亚和突尼斯都将有可观的新建产能投入运营。
鉴于此,我国也开始致力于海水资源的开发和利用。我国拥有310×106km2的海洋面积,海岸线范围在1180×104km左右,所以通过海水淡化技术把海水资源转化成人们生产、生活中所需的淡水资源,从而使我国水资源短缺的状况得以缓解,尤其是可以确保岛屿及沿海城镇的淡水充足。截至2017年底,中国已建成海水淡化工程136个,日均产水规模近120万吨。
各省市地方也在通过各种途径推进海水淡化工作的进展。比如,日前山东省委海洋办在济南召开海水淡化与综合利用3年推进计划专题协调会,旨在落实山东海洋强省建设行动方案,推进海水淡化与综合利用产业发展。
山东省相关负责人表示,海水淡化与综合利用产业对于缓解山东水资源短缺、保障经济社会可持续发展具有重要意义。山东省将加快制订海水淡化与综合利用产业发展3年推进计划,突出重点行业,加大政策扶持,加强科技支撑,统筹组织实施,推动海水淡化与综合利用产业高质量发展。
随着经济的发展和人口的增长,淡水资源短缺问题日益严峻,海水淡化压缩机将在中国有越来越大的市场空间。(本文转自中国压缩机网)
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