1海水淡化技术比较
海水淡化目前已经大规模工程应用化的技术包括有多级闪蒸，低温多效蒸馏和反渗透。三种主流海水淡化技术的比较见表1。*造水比：反应蒸汽消耗量的一个指标，指的是每吨加热蒸汽可生产的淡水量。从近些年全球海水淡化技术及市场发展来看，反渗透海水淡化由于成本逐渐下降、装机灵活、条件简单得到了快速发展；热法海水淡化由于同时需要热力和电力条件，热力价格高等原因，市场逐渐萎缩，尤其是多级闪蒸操作温度高，动力消耗大，呈现出了更快的萎缩形势(图3)。我国海水淡化工程从技术发展来看，除多级闪蒸成本较高未进行深入研究外，经过多年的研究开发积累，已形成了具有完全自主知识产权的低温多效海水淡化技术、反渗透海水淡化集成技术和部分关键设备的制造技术。在天津、青岛、玉环等地建成了自主研发设计的热法和膜法海水淡化工程。截至2013年，我国已建海水淡化工程中，低温多效产水能力32.1万m/d，占总规模的36%，反渗透产水能力57.4万m/d，占总规模的64%。这两种技术均已成熟，各有千秋，都占有了相当的市场份额，并且在较长的一段时间内还会同时存在和发展(图4)。
2海水淡化工程建设投资分析
海水淡化工程主要包括取水系统、预处理系统、脱盐系统、后处理系统、公用工程、辅助工程等子工程。从工程投资角度，投资还可主要分为安装工程和建筑工程等。对于不同海水淡化工艺、不同建厂条件、不同时间建成的海水淡化工程，工程投资有较大的差异。但一般来讲，反渗透海水淡化工程的投资要低于低温多效蒸馏海水淡化工程。在目前的技术和市场条件下，反渗透海水淡化的单位投资为6000～9000元/（m3/d），低温多效蒸馏海水淡化的单位投资为8000～11000元/（m3/d）。2.1反渗透海水淡化的投资组成以某10万吨/日反渗透海水淡化工程预算为例，对投资组成进行分析如图5、图6所示。2.2低温多效蒸馏海水淡化的投资构成以某10万吨/日反渗透海水淡化工程预算为例，对投资进行分析如图7、图8所示。
3海水淡化工程运行成本分析
海水淡化成本一般包括：能源（电力）费用、药剂费用、人工费用、维护费用、财务费用及折旧费用等。影响海水淡化成本的因素较多，主要有水源水质、海水温度、固定资产投资、设备利用率、以及电力能源价格等，随着技术的发展，其成本呈逐渐下降的趋势。在不同的建设条件和运营条件下，不同海水淡化工程的成本差异较大，在较为优化的条件下，我国大型海水淡化项目的制水成本在4～6元/吨。
3.1反渗透海水淡化成本
（1）能源费用。反渗透海水淡化的能源消耗主要为电力。反渗透系统的电耗与海水含盐量、海水水温关系密切，此外与系统的设计与运行维护水平也有较大的关系，包括能量回收装置的选择与使用，装置的清洗与维护等。在设计运行良好的情况下，我国反渗透海水淡化的吨水电耗为3.8～4.1kWh/吨水。目前，我国尚无针对海水淡化的电力价格，如果按照工业电价平均水平0.58元/kWh（2013年）计算，吨水电力成本为2.20～2.38元/吨水；如果按上网电价0.4元/kWh，这样吨水的电力成本可降到1.52～1.64元/吨水。（2）药剂费用。反渗透海水淡化消耗的主要化学药品有：混凝剂、助凝剂、杀生剂、还原剂以及系统清洗用药剂。药剂使用量跟原水水质有很大关系，一般情况下，药剂费用为0.40元/吨水左右。（3）人工费用及管理费用。目前海水淡化厂自动化程度较高，一般10万吨/日规模的淡化厂定员不超过50人，由于全国各地工资水平差异较大，人工成本也会有较大的不同。按照我国目前的平均工资福利水平，一般情况下人工及管理成本约为0.10元/吨水。（4）维护费用。反渗透海水淡化设备的维护包括设备的维护、维修、清洗，以及超滤膜、反渗透膜及过滤器滤芯等耗损设备材料的更换。一般情况下，设备维护、维修、清洗的年费用约为固定资产总值的1.5%，为0.27～0.41元/吨水；超滤膜、反渗透膜和滤芯等耗损材料的更换费用约为0.60～0.90元/吨水。（5）财务费用。财务费用包括银行长期贷款利息、流动资金贷款利息等，贷款比例与贷款利息不同，会有很大的差别。对于10万吨/日级别的海水淡化项目，在银行长期贷款金额占总投资的70%（宽限期2年，还款期10年），流动资金贷款额占到总流动资金的70%的情况下，按目前的利率水平，银行财务费用约为0.30元/吨水。（6）折旧成本。海水淡化装置的寿命在维护良好的情况下可到达20年以上，如果按照折旧20年，残值5%进行，设备利用率90%进行估算，反渗透海水淡化的折旧成本在0.87～1.30元/吨水之间。综上，反渗透海水淡化的成本在4.16～5.59元/吨之间。其中能源费用（电力）成本所占比例最大，占40%左右，其次是折旧和维护（包含换膜）费用，均占到22%图9。
3.2低温多效海水淡本化成
（1）能源费用。低温多效海水淡化的能源费用包括热力和电力。热力费用与设计造水比关系密切，目前大型装置设计采用的造水比一般在10左右。在造水比确定的情况下，蒸汽价格决定了热力费用。在可采用电厂低品位蒸汽的情况下，蒸汽成本可降到20～30元/吨水，这时淡化水的吨水热力成本为2.0～3.0元/吨水。低温多效的电力费用较低，设计运行良好的情况下，一般吨水电耗在1.4kWh左右，按照如果按照工业电价平均水平0.58元/kWh（2010年）计算，吨水电力成本为0.81元/吨水；如果按照上网电价0.4元/kWh计算，吨水电力成本可降到0.56元/吨水。（2）药剂费用。低温多效的预处理比反渗透简单，药剂费用也较少，其使用的主要药剂为阻垢剂及系统清洗药剂。一般情况下，药剂费用为0.30元/吨水左右。（3）人工费用及管理费用。低温多效的自动化程度较高，10万吨/日规模的淡化厂定员50人的情况下，按照我国目前的平均工资福利水平，一般情况下人工及管理成本约为0.1元/吨水。（4）维护费用。低温多效海水淡化无膜更换、滤芯更换等费用，仅有设备的维护、维修、清洗等费用，如果按照固定资产总值的1.5%计算，设备维护费用为0.36～0.50元/吨水。（5）财务费用。财务费用包括银行长期贷款利息、流动资金贷款利息等，贷款比例与贷款利息不同，会有很大的差别。对于10万吨/日级别的海水淡化项目，在银行长期贷款金额占总投资的70%（宽限期2年，还款期10年），流动资金贷款额占到总流动资金的70%的情况下，按目前的利率水平，银行财务费用约为0.40元/吨水。（6）折旧成本低温多效装置的寿命在维护良好的情况下可到达20年以上，如果按照折旧20年，残值5%进行，设备利用率90%进行估算，折旧成本在1.16～1.59元/吨水之间。综上，低温多效海水淡化的成本在4.88～6.70元/吨之间。其中能源费用最大，所占比例超过一半，到55%左右；其能源费用又以热力成本为主，约占整个能源费用的3/4。折旧为第二大费用，占24%左右(图10)。
4已建工程实例
4.1工程投资
经调研，国内近年建设的部分大型海水淡化工程投资如下：华能玉环电厂3.456万吨/日反渗透海水淡化工程，建设投资19244万元，2006年竣工。合吨水产能建设投资5568万元。河北唐山曹妃甸5万吨/日反渗透海水淡化工程，总投资约4.2亿元，2010年开工。合吨水产能总投资8400万元。天津经济技术开发区1万吨/日低温多效蒸馏工程，总投资1.6亿元，土建工程按照2万吨/日产能设计，2006年建成。其中设备费890万美元，按当时美元汇率8.2计，合人民币7298万元；按工程建设其他费占总投资的9%，不考虑预备费、建设期利息、铺底流动资金，估算1万吨/日的土建费用约合3631万元。合吨水产能总投资12009万元。天津北疆发电厂低温多效蒸馏海水淡化工程一期10万吨/日，2006年签订设备购买合同，2010年投产。设备费用1.2亿美元，按当时汇率8.0计，折合人民币9.6亿元。合吨水设备投资9600万元。天津北疆发电厂低温多效蒸馏海水淡化工程二期10万吨/日，2010年招标。设备费用1.1亿美元，按当时汇率6.8计，折合人民币7.48亿元。合吨水设备投资7480万元。由于工程的建设时期、建设条件、所选工艺、建设管理水平的差异，以及获得信息的局限性，大型海水淡化的吨水投资呈现出较大的差异。
4.2造水成本
由于统计及口径的差异，海水淡化的吨水运营成本也有较大的差异。表2为2004年和2006年建成的山东黄岛发电厂3000吨/日低温多效蒸馏海水淡化装置和3000吨/日反渗透海水淡化装置的造水成本分解。两套海水淡化装置均依托发电厂建设，没有建设海水取水工程和浓海水排放工程。淡化装置使用发电厂自用电，蒸馏淡化装置使用发电厂低品位蒸汽。两套海水淡化装置的投资均未使用银行贷款，成本构成中不含银行贷款利息。表3为2006年投产的浙江华能玉环电厂3.456万吨/日反渗透海水淡化工程成本分解，项目采用水电联产的方式建设，公用工程未计入海水淡化工程投资。浙江玉环海域海水盐度较低、年平均水温较高，淡化成本相对较低。
5典型规模（10万吨/日）投资及成本估算例举
按照我国北方某市的建设条件，建设10万吨/日海水淡化工程项目，采用反渗透和低温多效工艺分别进行投资估算和造水成本分析。工程投资估算系根据建设部《全国市政工程投资估算指标》、《市政工程可行性研究投资估算编制办法》，进口装置或元件价格根据国外公司的询价结果，不足部分结合项目建设具体情况进行估算。总投资的70%采用银行产期贷款，贷款期10年，宽限期2年，长期银行贷款利息以6.80%计；流动资金的70%采用银行贷款，贷款利息以6.31%计。其他主要分析基础数据参见表4。
5.1反渗透海水淡化工程
5.1.1反渗透海水淡化工程总投资反渗透海水淡化工程建设费用为51902.00万元，工程建设其他费用5187.80万元，基本预备费取10%，不考虑建设期价格变化因素，工程总投资为67474.49万元(表5)。5.1.2反渗透海水淡化工程造水成本反渗透膜及超滤膜的使用寿命以4年计，电价以0.428元/度计，单位经营成本为3.19元/吨水，造水成本为4.43元/吨水(表6)。
5.2低温多效海水淡化工程
5.2.1低温多效海水淡化工程总投资低温多效海水淡化工程建设费用为77456.00万元，工程建设其他费用7022.80万元，基本预备费取10%，不考虑建设期价格变化因素，工程总投资为98509.95万元(表7)。5.2.2低温多效海水淡化工程造水成本低温多效装置的造水比以12.7计，蒸汽采用电厂的低品位蒸汽，成本为25元/吨，单位经营成本为3.342元/吨，单位造水成本为5.182元/吨(表8)。
6结论
（1）我国海水淡化在近二十年中取得了迅速增长，海水淡化技术以反渗透和低温多效蒸馏为主。与全球海水淡化技术发展趋势相同，反渗透技术的应用占比逐步升高。（2）由于建设条件不同，海水淡化工程投资有较大的差异。在目前的技术和市场条件下，反渗透海水淡化的单位投资为6000～9000元/（m3/d），低温多效蒸馏海水淡化的单位投资为8000～11000元/（m3/d）。（3）反渗透海水淡化的成本在4.16～5.59元/吨之间。其中能源费用（电力）成本所占比例最大，占40%左右，折旧和维护（包含换膜）费用，均占到22%。（4）低温多效海水淡化的成本在4.88～6.70元/吨之间。其中能源费用占55%左右，能源费用又以热力成本为主，约占整个能源费用的3/4。折旧为第二大费用，占24%左右。（5）随着淡水资源的稀缺，尤其是为满足特大型城市淡水需求而建设的远距离调水工程等，水价上涨已成为必然趋势。海水淡化作为一种淡水资源增量技术，逐渐显现出其重要性和成本合理性。（6）应当鼓励有条件地区的工业用户优先使用海水淡化水，促进海水淡化技术的推广和发展。
作者：刘树模 李爱斌 叶亮 单位：北京中联环工程股份有限公司 天津市公用事业设计研究所
