【转载】海水利用是解决我国北方水资源短缺的必由之路

【转载】海水利用是解决我国北方水资源短缺的必由之路

2010-06-12 14:05:53 阅读80 评论2 字号:

                海洋中国    2008-12-22 14:33:00

水是生命之源。淡水是人类生存和发展的最基本的保障。水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源,是生态与环境的控制性要素。有水一片绿,无水一片荒。随着 经济与社会的快速发展,水资源成为与能源、粮食并列的世界三大资源问题,其可持续利用越来越受到国际社会的普遍关注,也成为制约经济发展的重要因素,水资源可持续利用是关系到我国经济社会发展的重大战略问题。21世纪是水的世纪。20世纪初,国际上就有“19世纪争煤、20世纪争石油、21世纪争水”的说法,第47届联合国大会更是将每年的3月22日定为“世界水日”,号召世界各国对全球普遍存在的淡水资源紧缺问题引起高度警觉。 

在地球上的水资源总量中,淡水仅占2.5%,而海水则站97.5%。随着全球人口总量的急剧增长,以及经济社会的高速发展,淡水资源日益短缺乃至水危机已成为国际社会普遍关注的重大问题。从全球范围来看,根据联合国统计,目前全球有14亿人缺乏安全清洁的饮用水,即平均每5人中便有1人缺水。估计到2025年,全世界将有近1/3的人口(23亿人)缺水,波及的国家和地区将达40多个。

我国是世界上严重缺水的国家。淡水资源人均占有量仅为世界的四分之一,且南北分布不均。目前,在全国600个城市中有400多个城市缺水,其中严重缺水的有108个,被联合果列为世界最缺水的13个贫水的国家之一。随着经济社会的快速发展和城镇化步伐的加快,缺水形势将更加严峻。水资源的短缺极大地制约了这些地区的经济发展和人民的正常生活,是造成我国东西部发展不平衡的主要自然因素,是实现西部大开发战略、实现可持续发展战略和提高我国综合国力的严重障碍,已经成为制约我国经济社会发展的重要瓶颈。实践证明,传统的蓄水、调节措施,是实现水资源的时空位移。解决部分地区缺水的重要措施,但在增加水资源总量和从根本上解决水荒问题,需要寻求更多的路子。海水利用是解决我国水资源危机的重要措施之一。向大海要水、要资源,是xxx类淡水资源短缺的现实选择,也是实现以水资源可持续利用,保障经济社会可持续发展的重大措施,具有重大的现实意义和战略意义。

 一、我国西北、华北干旱的原因
    从地质历史看,自第三纪地中海(塔里木盆地和吐哈盆地曾是古地中海的一部分)闭合以来,我国西北、华北和中亚干旱就一直在进行,经过近300万年的演化,才形成了我国西北、华北沙坡浩渺的科尔沁沙地、浑善达克沙地、毛乌素沙漠、库布奇沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠和塔克拉玛干沙漠。可悲的是:开始于140万年前的喜马拉雅造山运动仍在继续,青藏高原还在5.8-8.8毫米/年的幅度隆起,强烈的地壳上升,改变了大气环流,导致西北、华北地区降水量越来越少,蒸发量越来越增大、越来越干旱。内蒙古阿拉善左旗吉兰泰盐田是公元前12万年到公元前1万年间气候干旱的结果,甘肃民勤的猪野泽是公元前100年至1950年期间干涸的,玛纳斯湖和罗布泊于20世纪70年代干涸,震惊世界。20世纪60年代以来,西北、华北干旱化呈现加快趋势,冰川面积减少1400平方公里,仅内蒙古就干涸湖泊307个。全球气候变暖,西北、华北地区的自然变化和人类活动加剧,将进一步加快西北、华北干旱化进程,而依靠自然逆转解决西北、华北水资源短缺的可能性极小。那么,解决我国北方水资源短缺的出路何在?
     西北地区降水量普遍严重不足的原因是什么?是缺水,是西北湿地面积的退缩和消失。在气象学分析,西北良好的高山冷凝系统失去了水汽供应源。西风带,高山山脉冷凝系统和充分的水汽源是西北增雨的三个必要和充分条件,目前西北惟独缺少湿地水汽源,这也是西北地区干旱的根本原因。那么把取之不尽、用之不竭的海水“调”到干旱缺水的西北地区,逐步恢复和扩大湖泊湿地,西北的干旱问题不久解决了吗?“海水西调”设想的价值在于这项工程不仅为暂时解决西北、华北缺水和治沙的需要,更是从久远的角度缓解乃至局部逆转西北、华北的干旱化进程,从而为千百年可持续发展提供保障。
  二、“海水西调”设想:
       谈及“海水西调”,不能不谈及的两个人是霍有光和陈昌礼。霍有光是西安交通大学教授,陈昌礼是中国地质大学教授,他们二人被称之为“海水西调”设想的先驱。据霍有光介绍,“海水西调”设想最初的产生是1995年,1996年完成了《西调渤海改造我国北方沙漠生态环境的设想——刍议人造海可持续发展工程》,此为他最早关于“海水西调”设想的论文。1997年先后有《西调渤海水改造我国北方沙漠生态环境的设想》、《渤海水西调工程续论》在《科技报导》上发表。1999年发表了《策论以黄河电力资源换取渤海水资源》(世界科技研究与发展),2000年出版了《策解中国水问题》(陕西人民出版设),2003年在《世界科技研究与发展》2003年第3期发表了“就海水西调(沙漠人造海)问题答疑者问”;2005年在国家软科学研究计划指导性项目与西安交通大学学术专著出版基金资助下,在近年来发表若干论文的基础上,编写了48万字的《海水西调与再造西北》(河北人民出版社),使海水西调根治我国沙漠和沙尘暴的设想,更是系统化、科学化、周密化、并对合理保护与开发北方八大沙漠进行了深入探讨。该书对我国21世纪开发大西北,实现山川秀美工程,建立国家水安全、粮食安全与人口安全体系,具有重要的战略性、前瞻性意义。

二十世纪五十年代,中国地质大学教授、中国地球物理会理事陈昌礼主要是在西北和华北野外找煤,找石油。1995年在新疆的沙漠看到“沙进人退”的危机后,他开始琢磨西北的干旱问题。他认为,“大西北经常发生沙尘暴,是因为湿地地退缩、消失了。要恢复湿地,增加降水量,需具备三点:西风带、高山山脉冷凝系统和水源。”因此,他提出把渤海水引到大西北去,解决水源问题。从1999年到2004年陈昌礼共发表过“海水西调”构想的6篇论文,大都刊登在中国科学界{dj1}杂志上。《科技导报》是中国科协的会刊,《中国工程科学》是中国工程院院刊,都刊登过陈昌礼的论文。在2001年《中国工程科学》的一期杂志上,一次刊登了陈昌礼“海水西调”论文35000字,封面还刊登了他绘画的“海水西调”走向图。在2001年全国政协会议上,陈昌礼应邀向参加大会的30多位部长汇报了他“治理大西北的沙漠和沙尘暴,可以通过把渤海水引到大西北解决”方案。构想将渤海海水调往西部,用海水镇压干盐湖沙尘源,利用西北xx蒸发的自然条件,将海水转化成淡水,形成区域气候的良性循环,增加降雨,治理西北沙漠和沙尘暴,改变西北地区的生态环境。由于工程浩大,涉及五省、几百万平方公里的国土、水利、气象、资源、海洋、生态等很多学科的重大问题,引起科学界的极大关注。其设想也引起国内和海外华人有关网站的广泛讨论。2005年,中国国土资源航空物探遥感中心李成尊、汪劲,中国地质大学陈昌礼又发表了《“海水西调”构想的超前论证与遥感》一文。

2001年7月至2003年12月,中国高科技产业研究会海洋分会在青岛、北京等地举行了三次全国性的学研讨会,对“海水西调的可行性”、“大力发展海水利用,解决我国缺水问题”与“海水西调根治我国沙漠和沙尘暴”等问题进行了探讨;2002年初“两会”期间,中国高科技产业化研究会常务副理事长沈桂芳等政协委员向全国政协提出了三个海水利用的提案,其中包括《“海水西调”根治我国沙漠和沙尘暴》的提案。2003年7月,徐学江他的设想在网上发布过,并寄送给了有滚部门。有的媒体也发表过有关这个问题的报道。2003年有影响的新华网“发展论坛”以“‘海水西调’是做梦吗?”为题展开讨论,网上反应热烈。2004年“两会”期间,张序三(中国高科技产业化研究会顾问、军事科学院原政委)等曾联名给“两会”上报了提案。

 三、海水淡化现状
      海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术,愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视;海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。目前,全球有海水淡化厂l.3万多座,有120多个国家在应用海水淡化技术,海水淡化日产量约3775万吨,其L{卜I 80%用于饮用水,解决了1亿多人的供水问题。许多国家政府为了解决日益紧缺的淡水资源危机问题和促进海水淡化产业发展,在加大资金投入的同时,大力施行鼓励发展海水淡化的政策措施。如:阿拉伯联合酋长国鼓励发电设施和供水设备的进口,只征收4%的关税;西班牙和意大利政府给予每立方海水淡化水不超过海水淡化成本的补贴。曾培炎副总理曾指出:“海水淡化要同电厂、盐化工紧密结合起来,从而更好地推动海水利用事业的发展。要按照规划要求,研究制定支持海水利用的政策措施。”
     早在上世纪50年代,为解决“水危机”,美国专设盐水局,不断推进水资源和脱盐的技术进步,到目前已投入约20亿美元。口本也成立了造水促进中心,推动海水淡化事业发展。到目前为止,全球海水淡化H产量已接近4000万吨,解决了l亿多人的供水问题。此外,全球直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿立方米左右,替代了大量宝贵的淡水资源。
     我国海水淡化研究始于l958年海军和中科院化学所合作进行的电渗析技术研究。l967年~l969年开展的全国海水淡化大会战,也为反渗透法、电渗析法、蒸馏法等海水淡化技术打下了基础。从上世纪90年xx始,随着我国水资源短缺形势日益严峻,海水淡化进入了大发展期,并从2000年开始走向规模化应用。我国海水利用经过40余年发展,电渗析淡化技术已经可以满足国内的需要,技术也相对成熟;苦咸水反渗透膜基奉过关;海水淡化用反渗透膜还不能生产,必须靠进口解决;国产多级闪蒸装置已有100多台,主要用于浓缩物料,回收碱液;国产压汽蒸馏装置主要用于医用蒸馏水的生产。我国在上述淡化技术的应用方面已进行了多年的研究和试制工作,取得了一定的成果。是继美、日、法、以色列等国之后,掌握海水(苦咸水)淡化先进技术的国家之一。经过多年生产实践,积累了海水淡化产业化技术,具备了工业化装嚣的加工制造技术和装置运行管理的经验,以470厂为代表的船用海水蒸馏淡化装置制造厂,自1974年以来相继生产了几十台蒸馏淡化装置,装备国内舰船,以“天津海淡所”、“杭州水处理技术开发中心”、“玉柴绿源公司”为代表的反渗透海水(苦咸水)淡化研制单位,相继建成了长海县、嵊泗县和“沧州大化”等多项反渗透装置,并投入运行。

 2002年8月,秦皇岛新源水工业有限公司开发研制的1吨/日太阳能低温多效(MED)试验装置已经成功,这是国内{dy}台MED装置,标志着我国已经掌握了该项技术,为国产MED大型化和以低温核能和太阳能为热源的大型MED装置的制造奠定了坚实的基础。2004年7月秦皇岛新源水工业有限公司利用自有知识产权并获得国家发明专利的技术,研制成功国内首台百吨级新型低温多效蒸发海水淡化装置,并通过河北省科技厅的科技成果鉴定,{tmgnkb}。
   2005年我国具备自主知识产权的{dy}台日产3000吨低温多效海水淡化设备在青岛黄岛发电厂投入运行,2007年日产10000吨低温多效海水淡化设备也将投入运行,日前正在自主研制的单产25000吨低温多效海水淡化设备将达到国际先进科技水平。
     我国政府对海水淡化技术十分重视,海水淡化技术已经列入《中国21世纪议程》中作为实现水资源持续利用的推广示范技术;《中围海洋21世纪议程》把发展海水淡化技术和建立海水淡化的示范工程并进一步推广列为优先发展项目。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》明确提出:“积极开展海水淡化、海水直接利用和矿井水利用”。为了缓解我国淡水资源的压力,国家发展和改革委员会、国家海洋局和财政部于2005年联合编制出台了我国首部《海水利用专项规划》。《规划》涉及到的海水利用包括海水淡化、海水直接利用、海水化学资源利用及相关产业的发展,重点强调海水淡化和海水直接利用。到2010年的发展目标为:中国海水淡化能力将达到807万m?。~l00万m?/日,海水直接利用能力达到550亿m?/年积极发展海水化学资源的综合利用。《规划》的发布,为海水利用提供了良好的政策环境,海水淡化在蒸馏技术和反渗透技术方面都取得长足的进步。目前,日产5000吨反渗透法海水淡化工程和日产3000吨蒸馏法海水淡化工程己具有商业化建设和运行经验,关键技术和设备国产化取得重大突破,并拥有自主知识产权,万吨级正在进行示范:海水直流冷却技术得到推广应用,海水循环冷却技术进入每小时万吨级产业化示范阶段。据初步统计,到2005年底,我国已建成运行的海水淡化水日产量已达12万吨,海水直流冷却水年利用量已近480亿立方米,在建和待建的工程规模为38.1万立方米/日。由于技术水平的不断提高,海水淡化成本迅速下降,吨水成本已经降至5元左右。

 四、锡林郭勒盟引海水淡化循环经济产业项目
     锡林郭勒盟煤炭资源储量丰富,有百余个含煤盆地,目前探明加预测储量已达2000多亿吨,且大多数如胜利、白音华等煤田煤层埋藏浅、煤层厚、赋存稳定、地质结构简单、开采条件好,适合于集约化大规模露天开采;煤炭的活性好、转化率高,是优质动力煤和化工用煤。但锡盟的煤炭资源绝大多数为褐煤,煤炭大规模开发外运受运输半径限制,大量就地转化又受水资源相对短缺的制约。
     当前,国家已将锡盟列为华北地区重要的生态屏障、振兴东北资源接续地、能源后备区和国家重要的能源化工基地。锡盟按照国家和自治区的总体部署,确定了“充分发挥煤炭资源优势,抓住国家两部大开发、振兴东北老工业基地和建设大型煤炭基地的有利契机,把锡盟建设成为自治区和{gjj}的大型能源和煤化工基地”的发展战略。加人锡林郭勒草原生态保护力度,打造内蒙古新的能源化工基地,使锡林郭勒盟成为内蒙古重要的新的经济增长极,是内蒙古区域发展战略的重点。但缺水是锡盟生态恢复和煤炭大开发的瓶颈,缺水是造成锡盟土地沙化和荒漠化危机的根源,缺水也是锡盟大规模开发煤炭资源的{zd0}障碍。只有解决好水的问题,锡盟生态恢复利煤炭大规模开发才有可能。解决锡盟水的途径,大致有两条:一是从其他地方调淡水,二是调海水。由于北方淡水资源总量匮乏,调其他流域淡水将以影响其他地方经济社会发展为代价,这不是解决锡盟缺水问题的根本途径。而锡盟距渤海湾仅600公里,独特的地理位置和海水取之不尽、用之不竭的资源特点,让人们将目光转向大海,做起了引渤济锡的文章。通过科学论证,得出一致结论:从渤海调水到锡盟,实施海水输送淡化,是从根本上改善锡盟生态环境,大规模开发煤炭资源,加快经济发展的战略选择。
     锡林郭勒盟引海水淡化循环经济产业项目工程方案是在辽宁省葫芦岛市南兴城台子里建设取水口,通过9级提扬工程将渤海海水分级提升到海拔ll00水左右的高度并输送到锡盟锡林浩特市,海水将用于胜利煤田的煤电煤化工项目生产,并用煤电、煤化工余热淡化海水,既解决建设煤化工集群和电力集群生产水源问题,又可以获得大量的淡水,用于恢复湖泊湿地、发展高效节水农业和植树造林、恢复生态;同时从海水中分离出氯化钠、氯化钾、氯化镁等十几种固体产品。形成煤炭资源、海洋资源和生态资源联合开发的循环经济发展模式,不但可以将锡林郭勒盟建设成为支持国民经济发展的煤化工基地和电力生产基地,而且成为世界{yl}的海洋化工基地,达到防沙治沙、恢复生态、开发煤炭、美化国土的目的。

项目包括煤矿、煤矸石电厂、煤化工工程、海水淡化制盐工程和引渤济锡海水输送工程等五大工程。一是褐煤气化年生产l00亿立方米燃气工程。设计采用德国GSP煤制气技术.,利用褐煤2000万吨/年,生产燃气100亿m3/年,以供应京、津、东北等城市。同时为海水淡化和海水综合利用提供废热蒸汽,以及利用炉渣年产建材91.25万吨。二是口产l00万吨海水淡化制盐工程。利用煤化工制气厂和发电厂的余热蒸汽,温度在80℃~l60℃范围,压力为-0.051兆帕~O.15兆帕之间,经管道输送后进入淡化制盐厂,作为海水淡化及制盐的热动力。日产100万吨海水淡化制盐工程的实施,将成为我国{zd0}的海水淡化工程。xx一项工程,就可使我国的海水淡化产量,达到国家《海水利用专项规划》2010年日产80~100万立方米的发展目标。淡化海水产淡水每年3.l亿m?。和副产每年产800万吨精制盐、硫酸钙50万吨、氯化钾20万吨、硫酸镁20万吨、溴素2万吨、氯化镁200万吨。三是引渤济锡海水输送工程。海水输送工程是整个项目的基础性工程。该工程是从葫芦岛市渤海湾引海水,通过辽宁省的朝阳市和内蒙古的赤峰市,到达内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市。输水线路长618公里,其中:玻璃钢管总长313公里左右,管内径3.2米;无压隧洞总长305公里,包括一条长l42公里和一条长35公里的两条长隧洞,隧洞{zd0}埋深约300米左右。为提高施工进度可分段开凿。全线可采用国际上{zxj}的T BM隧道掘进机,按照日平均开凿35米计算,2年左右就可以完成全部隧洞的修建工作。四是胜利煤田东一号露天煤矿工程。煤矿也是整个项目的基础性工程。煤矿建设规模将与褐煤气化规模相适应,一期年产2000万吨,二:期扩建3000万吨。五是煤矸石电厂工程。低热值煤和洗煤厂的矸石用于发电是资源综合利用,既节约能源又充分利用煤矸石。电源可作为海水淡化和盐化工工程电源之一。热电站汽轮机选用200MW抽凝式汽轮发电机组;锅炉额定蒸发量选用670t/h,压力选用超高压。
     根据2007年11月15日国家发改委发改办投资[2007]2785号“国家发展改革委办公厅关于内蒙古自治区锡林郭勒盟拟建引海水淡化开发草原生态产业项目有关问题的复函”精神,2008年3月21日,自治区发改委以内发改农函[2008]69号文给中国国际工程咨询公司出具了“关于委托对内蒙古锡林郭勒盟引海水淡化开发草原生态产业项目进行评估论证的函”(根据专家意见,现将项目名称改为内蒙古自治区锡林郭勒盟引海水淡化循环经济产业项目)。中国国际工程咨询公司主持召开了“引渤济锡海水输送工程可行性研究报告咨询会”、“内蒙古自治区锡林郭勒盟引海水淡化循环经济产业项目褐煤气化工程咨询会议”、“内蒙古自治区锡林郭勒盟引海水淡化循环经济产业项目海水淡化及盐化工工程咨询会议”、“内蒙古自治区锡林郭勒盟引海水淡化循环经济产业项目总体规划报告咨询会议”,分别提交了咨询意见。专家们认为:引用海水淡化解决我国能源基地建设缺水的思路,具有开拓性和现实意义;利用褐煤发电、褐煤气化制天然气,并将其过程中副产的大量蒸汽作为热源,用于海水淡化,获得淡水;同时副产盐、氯化钾等化工原料产品,形成煤资源、水资源、综合利用一体化的循环经济,促进内蒙古和锡盟地区的发展,改善地区的环境,符合国家发展循环经济的要求和发展战略需要。该循环经济产业项目,不仅充分利用了丰富的煤炭资源,而且解决了利用资源发展经济的缺水瓶颈,若能实现意义重大。咨询认为:输海水工程、海水淡化及制盐工程,采用技术方案较为成熟;褐煤制气工程工艺技术方案选择合理。结论是:
     1、工程在技术上是可行的。长距离输送海水虽然没有先例,但国际上已有长达l000多公里的管道结合隧洞的成功输水实践。如我国引黄入晋工程南干线抽水总扬程636米,输水线路总长453公里,隧洞长l92公里,年引水量12亿立方米。项目涉及的海水引调、海洋化工和生态环境治理等,也已有较为成熟的科学技术支撑;煤化工、海水淡化、盐化工等均是国内普遍使用的技术,没有不可逾越的技术障碍。
     2、可以规避海水输送对环境的负面影响。在海水输送和储存过程中,通过选择合理的工程方法和工艺技术,可以避免海水渗漏对环境的影响。在输水环节,采用耐腐蚀、高强度玻璃钢管道,可避免管道破裂并保证管道50年以上的可靠运行;采用地下深埋管道的输送办法,可避免海水冬季结冰的影响;采用抗高强度地震设计、全线自动检测监控和设置符线事故控制阀门等措施,可规避地震等非常因素的破坏。在储水环节,海水储水池建有较为严密的防渗层,不会造成海水渗漏影响周边深层地下水。
     3、具有较强的赢利能力。初步测算,该项日一期建设总投资约447亿元。其中煤化工工程投资l39亿元,海水淡化及制盐工程投资65亿元,海水输送工程投资159亿元,煤矿及洗煤厂投资13亿元,煤矸石电厂投资45亿元。项目年总收入约为200亿元人民币,年运行总成本约130亿元.税后年利润约56亿元,10年左右就可收回全部投资。山于该项目有较好的盈利能力,所需投资将主要由项目业主通过企业社会融资方式解决。
     工程将通过2000亿吨褐煤资源和渤海海水资源巧妙结合,实现海陆资源综合开发、生态恢复和环境保护的大循环。工程的实施,不仅可以加快内蒙古大型能源基地建设和大型煤化工基地建设,增强国家能源供给能力,电有助于缓解京津地区“沙尘暴”等生态危机,同时还可以为国家更大规模推进海水西送工程摸索工程建设经验、解决技术难题,从而为从根本上解决北方生态问题、缓解国家能源供需矛盾创造条件!

 

 

 

 


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