Оценка экономики опреснения
Теплопередача
В данной статье представлен углубленный анализ тепловых и экономика мембраны опреснения и описываются простые процедуры для расчета стоимости единицы продукции для различных процессов опреснения.
В настоящее время более 12500 INDUSTRIAL - промышленных установок опреснения, со средним уровнем производства 22,8 млн. м3 / сут, действуют во всем мире. Непрерывный прогресс в технологии опреснения воды делает ее простой, если не единственным кандидатом на облегчение острой нехватки воды во всем мире. Кроме того, опреснения расходы конкурировать с эксплуатации и техническому обслуживанию дальней системы водного транспорта.
Опреснения расходы были постоянно снижается на протяжении многих лет в результате достижений в области проектирования систем и опыта эксплуатации и связанных с сокращением определенного размера блока и удельный расход электроэнергии. В этой статье изложены различные экономические показатели, используемые для расчета расходов на единицу продукции и кратко рассматриваются тенденции в опреснения расходов в течение года.
Опреснения процессов
Наиболее широко используемых процессов опреснения являются мембранного разделения с помощью обратного осмоса (RO), и 3 типов тепловых отделения - опреснение многоступенчатые вспышки (MSF), многократный эффект испарения, с тепловой сжатия паров (МЭА-ТВЦ) и без (МЭА), и механического сжатия паров (MVC). MSF и РО процессов доминировать на рынке и соленой воды и опреснения морской воды, с общей долей более 90%.
Термические процессы. Все три типа тепловых систем опреснения оснащены конденсатора пучков. В MSF (рис. 1), они используются для подогрева рассола переработки потока. Теплообменников в МЭА и MVC (рис. 2 и 3) функции конденсаторов / испарители, при котором нагревание пар конденсируется внутри трубы и пар образуется за пределами трубы. МЭА и MVC системы делятся на эффектов испарения, в то время MSF системы делятся на мигающий этапов.
Все системы работают ряд крупных насосных агрегатов, в том числе насосы для морской воды потребление, дистиллят продукта, рассол продувки и химической дозировки. MSF и МЭА системы дополнительных насосов для охлаждения морской воды. Кроме того, MSF имеет насосов для утилизации рассола.
В MSF и МЭА, пар, извлеченные из низкого и среднего давления турбины дает тепло, необходимое для прошивки или испарения. В MSF, греющего пара направляется в рассоле било, в МЭА, греющего пара направляется в первую испарения эффект.
Процесс MSF работает с максимальной температурой рассола в диапазоне 90-110 град C. МЭА и MVC процессы работают с более низкими температурами верхней рассола в пределах 64-70 градусов C.
MVC отличается от других процессов, наличием механического компрессора пара, которая сжимает пара образуется в испарителе требуемое давление и температуру. Система также включает в себя пластинчатые теплообменники для подогрева канал с помощью тепла оправилась от рассола поток продувки и дистиллятов продукта.
Все тепловые процессы получения высокой чистоты дистиллята продукт, с минерализацией менее 10 частей на миллион. Это достигается за счет выпрямитель проволоки сетки туман, который удаляет захваченных капель рассола образуются в дистиллят поток.
Мощность тепловых процессов опреснения воды колеблется в широких пределах, от 500 м3 / сут до 55000 м3 / D. Средний обычных размеров 3000 м3 в сутки в течение MVC, 33000 м3 / сутки в течение MSF, и 12000 м3 / сутки в течение МЭА.
Потребности в энергии для MSF и МЭА процессов выше, чем для MVC (и RO). MSF и МЭА потреблять отопления пар, который вращает мигать и процессов испарения. Они также используют значительное количество электроэнергии в привод насосов (средняя удельная потребляемая мощность 4 kWh/m3). Удельный расход электроэнергии на MVC и РО процессов изменяется в диапазоне от 6-10 kWh/m3.
Мембранные опреснения. RO процесса (рис. 4), в которой работает мембран, имеет простой вид, и компактной модульной. Существующие единицы могут быть расширены для обработки больших мощностей. Тем не менее, RO мембраны более чувствительны к условиям подачи морской воды, масштабирование, загрязнения и рН по сравнению с тепловыми процессами. Кроме того, в отличие от тепловых процессов, RO мембраны не обеспечивают высокой чистоты воды. В среднем, пронизывают солености колеблется в диапазоне 30-150 мг / кг. Фактическое значение зависит от процесса восстановления, который определяется как количество продукции на единицу массы питательной воды. В зависимости от предполагаемого вида использования воды, второй проход RO могут быть необходимы для снижения солености до приемлемого уровня.
Потребление энергии снижается за счет использования системы рекуперации энергии. Две конфигурации доступны, основанного на вал работы (известный как колесо Пелтон) и другие прямые теплообменника работать, что исключает потерь, вызываемых вал работы.
Факторы, влияющие на себестоимость продукции
Группа себестоимости продукции зависит от ряда конструктивных и эксплуатационных переменных:
* Солености и качества питательной воды Нижняя подача солености позволяет достичь более высоких коэффициентов пересчета. В результате, завод может работать с более низкой удельной энергоемкости и дозирования antiscalant химических веществ. Кроме того, время простоя, связанных с химическим масштабирования значительно уменьшена.
* Производственных мощностей. Большие производственные мощности снижает затраты на единицу продукции, несмотря на высших начальных капиталовложений (за счет эффекта масштаба).
* Сайт условиях. Установка новых подразделений, расширение уже существующих сайтов исключает расходы, связанные с условия для питательной потребления, минерализованных сточных вод и питательной предварительной обработки.
* Квалифицированной рабочей силы. Наличие квалифицированных операторов, инженеров и управленческого персонала приводит к повышению доступности основных производственных мощностей, а короткие простои.
* Стоимость энергии. Наличие недорогих источников с низким уровнем стоимости электроэнергии и отопления пар имеют сильное влияние на себестоимость продукции.
* Жизни растений и амортизации. Увеличение в жизни завода снижения себестоимости продукции капитала.
Элементы экономических расчетов
Расчет стоимости единицы продукта зависит от процесса создания, сайт характеристики и конструктивные особенности. Емкость системы определяет размеры для различного технологического оборудования, насосных агрегатов, и требует мембранной поверхности. Сайт характеристики имеют сильное влияние на вид предварительной подготовки и последующей обработки оборудования, а также нормы потребления химических веществ. Особенности процесса дизайн влияет потребление электроэнергии, греющего пара и химикатов.
Резюме затрат для опреснения процессов показана на рисунке 5. Себестоимость делится на прямые и косвенные капитальные затраты и ежегодные эксплуатационные расходы.
Прямые расходы на капитал
Прямые капитальные затраты включают стоимость приобретения основного оборудования, вспомогательного оборудования, земли и строительства.
Землю. Стоимость земли может существенно отличаться от нуля до суммы, которая зависит от характеристик участка. Государственные заводы обычно нулевыми зарядами. Растения построены под строительство-владение-эксплуатация-передача (BOOT) контрактов с правительствами или муниципалитетов может быть близкой к нулю или в значительной степени за счет сокращения расходов.
Ну строительства. Согласно последним оценкам, средняя и стоимость строительства $ 650 за метр глубины для строительства. Средняя также способность составляет 500 м3 / D.
Технологическое оборудование. Эта категория включает в себя оборудование для обработки, а также приборов и элементов управления, трубопроводы и арматура, электропроводка, насосы, процесс очистки, а также пред-и пост-обработка оборудования. Вот некоторые из самых дорогих вещей, а их стоимость зависит от типа процесса и возможностей. Расходы на оборудование может быть меньше, чем $ 1000 (например, лабораторных RO единицы, используемые для лечения низкой солености воды). С другой стороны, стоимость оборудования для 100000 - м3 / сут RO системы может достигать 50 миллионов долларов. MSF и МЭА оборудования, как правило, дороже, чем RO систем - текущим оценкам, мощности завода в 27 000 м3 / сут составляет $ 40 миллионов.
Вспомогательное оборудование. Считаются следующие вспомогательное оборудование: открытый потребления воды или колодцев, передачи трубопроводов, емкостей для хранения, генераторов и трансформаторов, насосов, труб и вентилей.
Строительство зданий. Строительство стоимость колеблется от $ 100 до $ 1000 / м2; эта стоимость конкретного объекта и зависит от типа здания. Здания могут включать в себя контрольную комнату, лабораторию, офисы и мастерские.
Мембраны. Стоимость мембранных модулей зависит от производственных мощностей, и колеблется от $ 500 до $ 1000 за 50-100-м3 / сут модуля.
Косвенные расходы столицы
Расходы в этой категории выражаются в процентах от общего объема прямых капитальных затрат.
Перевозка и страхование. Эта стоимость, как правило, равна 5% от общей суммы прямых затрат.
Строительство накладных расходов. расходы на строительство воздушных включать дополнительные льготы, бремя труда, авторский надзор, временных сооружений, строительное оборудование, слесарный инструмент, прибыль подрядчика и прочие расходы. Они около 15% от прямых материальных и трудовых затрат (которые зависят от размера растения).
Владелец его расходов. К ним относятся машиностроение и судебные издержки, и приблизительно 10% от прямых материальных и трудовых затрат.
Непредвиденные расходы. Как правило, они оцениваются в 10% от общей суммы прямых затрат.
Ежегодные эксплуатационные расходы
Ежегодные эксплуатационные расходы являются те расходы, понесенные после ввода в эксплуатацию завода и во время фактической эксплуатации. Они включают рабочую силу, энергию, химикаты, запчасти и прочее имущество.
Электричество. Расходы на электроэнергию меняться в диапазоне от $ 0.04-0.09/kWh. В верхней части диапазона характерно для европейских стран, в то время как низкое значение может быть достигнуто в государствах Персидского залива и США
Труда. Затраты на оплату труда являются конкретным участкам и зависят от завода собственности (государственное или частное). Кроме того, последние тенденции в момент эксплуатации оборудования на более аутсорсинг эксплуатации АЭС и поддержание функций. Это часто уменьшает количество необходимых штатных сотрудников, таких, как руководителей, инженеров и техников. Она могла бы достаточно, чтобы один менеджер завода и небольшая группа опытных инженеров и технических специалистов.
Мембранные замены. Замена ставка может колебаться в пределах от 5% в год для мембран лечения низкой соленостью соленой воды поддерживает нормальную работу системы и предварительной обработки до 20% в год для лечения мембран высокой солености морской воды (например, морской воды Персидского залива). Более высокие затраты могут также отражать в целом неэффективной деятельности и / или неэффективной предварительной очистки.
Техническое обслуживание и запасные части. Это, как правило, менее 2% от общей стоимости капитала на ежегодной основе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хаммонд, RP и др.. ", Опреснения морской воды завод по Южной Калифорнии", опреснения, 99, с. 459-481 (1994).
2. DeGunzbourg, J., D. большего ", ТЭЦ, примененные к очень высокая эффективность тепловых опреснения морской воды: Концепция", опреснения и повторного использования воды. 7, с. 38-41 (1998).
3. Мац, Р. и У. Фишер, "Сравнение относительного экономики опреснения морской воды путем сжатия паров и обратного осмоса для малых и средних производственных мощностей," опреснения, 36, с. 137-151 (1981).
4. Дарвиш, MA, и Н. И. М-Наджем ", энергопотребления и стоимости различных обессоливание Системы", опреснения, 64, с. 83-96 (1987).
5. Дарвиш, MA, и др.., "Сравнение между малой мощности механического сжатия паров (MVC) и обратный осмос (120) опреснительные установки", опреснения, 78, с. 313-326 (1990).
6. Лейтнер Г., опреснения воды: Каковы затраты Сегодня ", опреснения и повторного использования воды, 2, с. 39-43 (1992).
7. Zhnerman, З., "Развитие большой емкости высокой эффективности механического сжатия паров (MVC) единиц", опреснения, 96, с. 51-58 (1994).
8. Вежа, JM ", механический завод сжатия паров опреснения: тематическое исследование", опреснение воды, 101, с. 10 (1995).
9. Морин, OJ ", опреснительной установки обновления Стоимость: 2000," Труды Конгресса МАР мира по опреснения и повторного использования воды ", San Diego, CA, Vol. III, с. 341-359 (1999),
10. Вад, М., "Техническая и экономическая оценка дистилляции и обратного осмоса опреснительных процессов", опреснения, 93, с. 343-363 (1993).
11. Папас, C., "на Кипре, 10 года" BOOT "Договор, опреснения и повторного использования воды, 7, с. 28-34 (1997).
12. Лейтнер, Г., "Уголок редактора", опреснения и повторного использования воды, 8, стр. 2 (1998).
13. Лейтнер, Г., "Выбранные для разработчиков 25 МГД (94625 м3 / сутки) Флорида морской Западного Побережья опреснительной установки", опреснения и повторного использования воды, 9, с. 11-16 (1999).
14. Морин, 0. J., "Дизайн и эксплуатации Сравнение MSF и MED Системы", опреснения, 93, с. 69-109 (1993).
15. Международное агентство по атомной энергии ", изучение экономики опреснения морской воды Использование DEEP кодекса," технический документ 1186, МАГАТЭ, Вена, Австрия (2000).
Дополнительная литература
Ettouney, ТМ, и др.., "Понимание термальных опреснения", Chem. Eng. Прогресс, 95 (9), с. 43-54 (сентябрь 1999).
Международное агентство по атомной энергии, "Техническая и экономическая оценка производства питьевой воды через Опреснение Weawater с использованием ядерной энергии и других средств," технический документ +666, МАГАТЭ, Вена, Австрия (1992).
Международное агентство по атомной энергии, термодинамические и экономической оценки совместного производства Оборудование для электричества и питьевой воды ", технический документ 942, МАГАТЭ, Вена, Австрия (1997).
Международное агентство по атомной энергии, "Введение в ядерных опреснительных: Путеводитель", Technical Reports Series № 400, МАГАТЭ, Вена, Австрия (26 (100).
Международное агентство по атомной энергии ", опреснения экономической программы оценки (DEEP): Руководство пользователя" Компьютерные Руководство серии № 14, МАГАТЭ, Вена, Австрия (2000).
Хишам ETTOUNEY М. Т. и Хишам Эль-DESSOUKY, КУВЕЙТ Univ.
RON С. FAIBISH и Питер J. Говин, международное агентство по атомной энергии
Хишам М. ETTOUNEY является профессором химического машиностроения в Кувейте Univ. (Телефон: 965-481-m88, x5619, факс: 965-483-9498, электронная почта: <a href="mailto:hisham@kucoi.kuniv.edu.kw"> hisham@kucoi.kuniv.edu.kw </ A>). Его исследовательские интересы включают газа разделения мембран, мембранных каталитических реакторов, испарительного охлаждения и опреснения морской воды. Он получил степень бакалавра в области химического машиностроения Каире Univ. и степень доктора философии в области химической инженерии в Массачусетском технологическом институте. Он является соавтором учебника "Основы соли опреснения воды", опубликованной Elsevier (2002).
Т. Хишам Эль-DESSOUKY является профессором химического машиностроения в Кувейте Univ. (Телефон: 965-481-1188, x5623, факс: 965-483-9498, электронная почта: <a href="mailto:eldessouky@kucoi.kuniv.edu.kw"> eldessouky@kucoi.kuniv.edu.kw </ A>). Он является экспертом в области тепловой опреснения морской воды. Его исследовательские интересы включают теплообмена с изменением фазы, тепловые хранения энергии, мембранных процессов разделения и градирни и испарений, дизайн кулера и анализа. Он получил степень бакалавра и магистра в области химического машиностроения Каире Univ. и защитил докторскую диссертацию в оперативной группы из Ганновера Univ. (Германия). Он является соавтором учебника "Основы соли опреснения воды", опубликованной Elsevier (2002).
RON С. FAIBISH является специалистом опреснения воды с Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ), специализированного учреждения в системе Организации Объединенных Наций (Вена, Австрия, телефон: 43-1-2600-22863, факс: 43-1 - 2600 -29598, E-почта: <a href="mailto:rsfaibish@iaea.org"> rsfaibish@iaea.org </ A>). Он получил степень бакалавра, MS и ученые степени в области химического машиностроения Univ. Калифорния, Лос-Анджелесе. Он является автором нескольких статей по теме коллоидных и мембранных увольнений.
Питер Дж. Говин является международный гражданский служащий с международным агентством по атомной энергии (Тел.: 43-1-2600-22811, факс: 43-1-2600 - 29598; Email: <A HREF = "mailto: p.gowin @ iaea.org "> p.gowin @ <iaea.org />), где он отвечает за различные аспекты программы МАГАТЭ по ядерному опреснению воды. В 2001 году он стал ответственным за части программы МАГАТЭ по малых и средних реакторов (SMRs) и Международного проекта по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО). Ранее он работал в качестве консультанта по стратегии утилита для коммунального сектора в Германии. Учился в Штутгарте (Германия), Оксфорд (Великобритания) и Вене (Австрия), а также имеет степень магистра в области физики и докторскую степень в области экономики энергетики.
