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大型膜法海水淡化关键技术与装备开发及应用
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    P747
  • 关键词:
  • 成果简介:
    淡水资源不足已成为威胁人类生存与发展的首要因素之一。海水淡化作为水资源的开源增量技术,是保障中国社会经济可持续发展的战略所需。 项目针对中国海水淡化应用规模小、运行成本高和装备国产化率低等问题,经过10多年的持续攻关,成功突破了大型膜法海水淡化工程设计、系统集成等核心技术,研制出具有自主知识产权的关键装备,自主设计承建了万吨级膜法海水淡化示范工程,在推动单机规模化、装备国产化、技术标准化等方面作出了重大创新与贡献,总体水平已跃居国际先进行列。主要创新成果包括: 突破大型膜法海水淡化系统节能工艺和单机设计技术,建立国内首套万吨级单机装置,工程规模和制水能耗等指标均达到国际先进水平。创新性提出大型反渗透系统全流程变负荷优化调节策略,独创大口径膜壳及模块化阵列串接方式,建立膜堆配水数学模型,开发出低能耗海水预处理、淡化水后矿化调质等关键技术和设备,解决了大型反渗透装置膜堆配水不均匀、制水能耗高、淡化水水质不稳定等技术难题,提高了大型装置运行的安全性和稳定性。项目实现海水淡化制水耗电2.6kWh/m3,淡化水运行成本下降一倍,达到3~4元/吨。 攻克无机纳米共混反渗透复合膜材料及其制备技术,率先研制出高性能反渗透海水膜和膜元件,脱盐率性能达到99.8%,与国际先进水平同步,产品实现进口替代。创新反渗透复合膜材料、制备工艺和微结构设计,开发出无机纳米共混膜材料,优化界面聚合的复合膜制备技术和工艺参数,研制出高性能反渗透海水淡化膜,并实现产业化。提升膜元件卷制与密封等关键技术,自主开发了自动化卷膜工艺及设备,解决了海水膜元件在高压工况下的盐渗漏等技术难题,有效提高了产品稳定性及成品率。 研制出国内首台与大型反渗透海水淡化系统配套的高压泵和能量回收装置,实现工程化应用。开发出新型轴向吸入式多级高压泵结构,创新性采用平衡鼓兼做水润滑轴承,并和平衡盘联合进行轴向力平衡,优选海水淡化用高压泵的水力模型,研制出首台海水淡化高压泵,泵效率达到83.2%,优于进口同类产品;提出了外驱动转子式能量回收装置的结构设计,开发出流量自适应调节、自紧密封配流和长流道低转速驱动等关键技术,研制出高转换效率、低泄漏量和低噪音的能量回收装置,有效能量转换效率达到95%,与进口产品同步。 项目获国家发明专利18件,登记软件著作权5项,主持起草国家标准4部、行业标准1部。项目从根本上扭转了中国海水淡化关键装备依赖进口的局面, 显著降低了膜法海水淡化的设备投资和运行成本,为构建水资源安全保障体系、发展蓝色经济、推进实施“一带一路”等重大战略提供了重要支撑。 项目成果已在中国大型海水淡化、高盐废水资源化等项目中推广,国内市场占有率已超过50%,技术及装备出口至沙特、印尼、菲律宾、伊朗等10余个国家,累计创造直接经济效益达30亿元。项目入选了“2015年中国海洋十大科技进展”,获2012年海洋工程科技一等奖、2016年浙江省科技进步奖一等奖。
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