他们用发电剩下的废热，让海洋变成你们家水库

地球上所有的水资源，海水占了97%。剩下3%是淡水，但很大一部分冻在极地、高山的冰雪里，或者深埋在地下、悬浮在空气中。我们能直接依靠的，只有江、河、湖泊、水库和浅地层中的淡水。

要是海水可以直接喝就好了。早在16世纪，英国女王伊丽莎白就悬赏10000英镑，想找到成本较低的淡化海水的办法。

△伊丽莎白一世画像

01

- 海水淡化的几个步骤 -

淡化海水，首先要把其中的杂质、青苔和细菌等过滤掉，再通过一些设备，除去海水中的盐分。

目前的海水淡化技术，主要分为膜技术和热技术。

通俗点说，膜技术就是过滤，利用设备中的高压泵施加高压，把海水中的淡水挤到反渗透膜的一侧，无机盐等成分留在膜的另一侧。但是反渗透膜需要定期清洗和更换。

热技术，也就是蒸馏。利用海水中各成分挥发度的差别，将海水加热后让其中的淡水成分变成水蒸气，再对水蒸气进行冷凝，得到液体的淡水。

目前的膜技术和热技术，都存在费电、费热的问题。

最近，有科学家想寻找“废热”，来提供海水淡化过程中所需的热量。

他们把目光投向了海岛。

△珠海桂山岛

02

- 听说，海岛和海水淡化更配 -

很多海岛无法通过内陆大电网输电，而需要借助柴油发电机，包括渔船，也会使用柴油机。

柴油机效率不高，只有40%左右的能量被用来发电，剩下的60%会以废热的形式排掉。科学家们觉得这60%可以被再次利用。

通过一些换热设备和控制元件，将柴油机缸套冷却水的热量置换到海水淡化系统的热源回路，从而用于加热海水蒸发，实现海水淡化。运行数据显示，当柴油机发电功率在200-800千瓦时，一小时可以产出淡水1到2 .5立方米，这些水足够150-300人一天的淡水需求。

03

- 使用废热的海水淡化系统 -

在伶仃洋桂山岛上，就有这么一套海水淡化系统，由中国科学院广州先进技术研究所（以下简称“广州先进所”）研发，这也是国内首套使用废热的低温多效蒸馏海水淡化系统，包括柴油发电、余热回收和海水淡化等系统。

△珠海桂山岛的柴油机余热海水淡化示范系统

系统中的立体潜水泵，深入海中2米，持续地抽水到厂房中，普通过滤一下大颗粒杂质，过滤后的海水来到多效蒸馏器，被蒸馏成两部分：一半是淡水，一半是更咸涩的浓海水。浓海水排回到海里，淡水临时储存在水箱。

广州先进所水科学研究中心主任陈顺权介绍道： “我们用低温多效蒸馏，海水首先进入第一效蒸馏器，加热出来的蒸汽进入下一效蒸馏器。由于蒸汽冷凝是一个放热的过程，而海水蒸发需要吸热，这样用蒸汽冷凝放出的热去加热海水蒸发，这样海水一级级去蒸发，相当于把热一级级循环利用起来。”

△陈顺权团队

也就是说，在蒸馏过程中，海水蒸发脱盐，蒸汽进入下一个蒸馏器，冷凝成为淡水时会释放热量，又可以用于下一轮的海水蒸发，这样的过程可以进行多次。

根据具有检测资质的中国赛宝实验室(中国赛宝环境评估与监测中心)对柴油机余热低温多效蒸馏海水淡化系统出水检测的结果显示，桂山岛这套系统的淡水产量达到60吨每天，海水淡化除盐率在99%以上，淡水含盐量低于传统膜法约10倍，出水水质达到国家饮用水卫生标准(GB5749- 2006)。

△这套系统是团队设计的4效塔式低温多效蒸馏器，设备整体高4米，加上两米多底架，长宽尺寸为2.5×2.0米，总重约为6吨。主体设备材质为316L不锈钢，换热管采用钛合金管，使用寿命可达15年。

据陈顺权介绍，使用废热发电，比目前常规海水淡化运行技术成本至少降低三分之一。除了用在海岛海水淡化，这套系统还可以用于余热资源丰富但淡水资源紧缺的地区及企业，如化工、火电、钢铁等行业，也适用于内陆工业生产过程废热中水纯化。此外，在包括海上作业平台如油气开采等，以及日后针对可燃冰的开采平台上，都可以利用这样一套节能又药效的淡化海水设备。目前，项目得到了广东省科技重大科技专项经费支持，具有独立自主知识产权，并获得多项授权发明专利。

（部分图片来自广州先进所）

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