What ? 不用電


     

海水淡化機 精進計劃      非電力驅動 海水淡化


為什麼需要海淡水?

全球旱象日益嚴重,水荒只會越來越多,越來越嚴重,2021年台灣陷入56年來最嚴重的乾旱,2020,2021年台灣沒有颱風登陸,而且很少下雨,5月全台主要水庫的水位創歷史新低,很多地區「供五停二」分區供水措施。

台灣缺水引起全世界關注

全球最高端的晶片約有90%在台灣生產,根據工研院統計,台灣1C產業2021年產值將首度突破4兆元。
台積電、聯電部分廠區已出動水車載水,半導體的生產過程,從研磨,曝光,顯影,蝕刻到後續的封裝,都需要大量的水進行清洗與冷卻。台積電每日用水量近20萬噸(竹科廠5.7萬噸),相當於50米比賽用泳池(約2,500噸)80個,而1輛水車可運送水量只有20噸。
台積電調高買水與水車調度費至8億元,台灣相關部門決定今年投入14億台幣作為因應對策的經費。

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二.市場:

台塑六輕廠花費54.3億元,在麥寮六輕興建海水淡化廠,日產10萬噸淡水,六輕工業區每天用水量約23萬噸,採用以色列RO逆滲透專利製程,因為有些電取自汽電共生所以製水成本較低約44元 / 噸,比自來水高出約4倍*02

台灣因能源成本較高,因此除了少數電廠有餘熱可以自足而採用蒸餾法,如;台電核三廠海淡廠之外,台灣海水淡化廠皆採用逆滲透法RO。
澎湖 七美嶼海淡廠 每日造水900 噸,工程經費 2.98 億元,
馬公 4,000 噸海淡廠,工程費 6.86 億元
新竹緊急海淡廠完工後,水利署規劃新建桃園、新竹、嘉義、台南、高雄等地興建五座海淡廠,
2025年可增加40.7萬噸供水量,相當於未來全台每日會有45.5萬噸海淡水可使用,
台灣的大餅就吃不完,而國外的市場更是龐大
新加坡供水的50%以上是進口鄰國馬來西亞淡水,
全球暖化 持續高溫及乾旱影響使原本就缺水的中東水資源危機更嚴重,勢必引起戰爭。


三.其他海水淡化方法優缺點比較

目前海水淡化技術很多,但能應用于大型海水淡化廠只有RO逆滲透 和 低溫低壓蒸發法,所以只比較這二種方法的優缺點
RO逆滲透海水淡化的優點
RO逆滲透海水淡化裝置是目前使用的最廣泛、最先進的海水淡化裝置,以色列海淡技術發展近年來不斷創新與突破,已成功商業化運轉多年,是成熟的技術。


表02   RO逆滲透海水淡化與蒸餾熱法比較:
RO逆滲透 蒸餾熱法
1.耗材支出 過濾膜更換費用太高,耗材(RO逆滲透膜,化學藥劑,活性炭……) 耗材支出 低
2.海水預處理 複雜,佔地大,請參考 圖02 預處理簡單,佔地小
3. 耗能 較低,3.3-4.2 kWh/m3    請參考表03 較高,4.8-5.8 kWh/m3
4. 產水率 產水率高但隨薄膜積垢而降低 產水率高,海水從上方眾多噴頭直接灑水在蒸發器上


表03 逆滲透法與蒸餾熱法 耗能,建設成本,操作溫度比較
  逆滲透法(SWRO) 多級閃蒸(MSF) 低溫多效閃蒸(LT-MED)
能源供應 電能 蒸氣+電能 蒸氣+電能
A:電能 (kWh/m3) 3.3-4.2 3.0-3.5 1.0-1.3
B:蒸氣(kWh/m3) None 7.0-9.5 3.8-4.5*
總消耗能量 (kWh/m3)  A+B 3.3-4.2 10-13 4.8-5.8
單位建設成本(USD/m3/day) 800-1,300 1,100-1,200 800-1,000*
操作溫度 一般海水溫度 約120℃ 約70℃


compare  

圖02  RO逆滲透 前處理 可採用傳統FeCl3混凝沉澱方式或超過濾(UF) 過濾方式,兩者各有優缺點,Cartridge filter 保護濾心,NaOCl 殺菌劑,NaHSO3 除氯還原劑………..

 

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註*02:台灣的自來水約10元/噸(度)
註*03:造水成本:單位建設成本+單位運轉成本 元 / 噸(水),耗電量+維護成本(維修人員薪資,清水垢支出…..)+耗材(RO逆滲透膜,活性炭……)


海水淡化成本分析

其實 海水淡化的技術不算太困難,那各地為什麼缺水?
原因就是海水淡化造水成本*03太高,
澎湖的馬公,吉貝,望安海淡廠的1度水,成本約30 - 100元,與本島平均10元相較,價差3-10倍,
台灣自來水公司估計,每年在澎湖虧損3-4億元
從早期50-60元 / 噸(度),現在便宜的也要30 - 40元 / 噸(度),
現行大型海水淡化廠,大多與發電廠建在一起,利用發電廠的廢蒸汽,餘熱加熱海水,可以大大降低生產成本。現行大型海水淡化廠,大多採用此法。
以新竹海淡廠來計算,RO逆滲透高壓處理非常耗電,4度電 / 噸(度),造水成本每度約40元。
經濟部水利署過去也曾提出本島海淡廠計畫,從桃園、新竹、台中、彰濱、台南,北高雄、南高雄共規畫7座,
但是因為海水轉淡水成本每度高達30 - 40元,1噸水更得耗用4度電,高成本與高耗能,計畫推動困難。



海水淡化機 精進計劃

改進傳統低溫多效閃蒸:非電力驅動海水淡化機組
傳統低溫多效閃蒸 總消耗能量比 逆滲透法 高,
若看單位建設成本 低溫多效閃蒸 比 逆滲透法 便宜。
而我們的優勢就是造水成本低,
因為我們是非電力驅動海水淡化,


低溫多效蒸發海水淡化

圖04 低溫多效蒸發海水淡化 目前是最高效、最經濟、易操作維護的淡化系統,
原料海水預處理要求不高,適應各種海水水質,海水預處理簡單,投資成本低。
一大氣壓力1.01bar,若抽真空至0.3bar的壓力,
水70℃ 就可以蒸發成水蒸氣,而避免結水垢

沒有傳統低溫多效閃蒸 耗能高問題,
原則是改進低温多效蒸馏海水淡化装置,
簡介如下:
低温多效蒸馏海水淡化装置Low Temperature Multi Effect Distillation(LT MED)
如 圖03 是現在世界主流的低溫多效蒸發海水淡化,構造簡單,造水快,
低溫多效蒸發是海水淡化工業中成熟的技術,主要用在中東海灣國家。請參考以下連結
圖03 圖中的增溫增壓離心機可以用我們的催化反應爐取代,
現在世界主流的 低溫多效蒸發海水淡化 Low Temperature- Multi Effect Distillation(LT MED)
https://www.voxmox.com/product/index/hgsb/hsdhcp/dwdxzlhsdhctsb.htm
低溫多效蒸發海水淡化

圖03 圖中的增溫增壓離心機可以用我們的催化反應爐取代,現在世界主流的 低溫多效蒸發海水淡化 (LT MED)



動力引擎是我們專利RMFF催化反應爐

四.我們的優勢:高效 節能 維護成本低 維修容易 非電力驅動海水淡化機組
我們計劃建造的非電力驅動海水淡化機,傳統用離心式壓縮機來加溫加壓水蒸氣,
因為我們動力靠催化反應爐,它能產生17Kg/cm2 的水蒸氣,
取代傳統的離心式壓縮機,詳情請參考以下視頻
https://www.youtube.com/watch?v=4G2bncHNIVk

RMFF催化反應爐

RMFF催化反應爐北京中關村 示範
產生水蒸氣射程達60m
2CH3OH+3 O2  >> 稀土觸媒催化反應 = 熱能+ 4H2O + 2CO2
提供極微量甲醇燃料就能產生 巨大熱能,純水,純二氧化碳

RMFF催化反應爐

RMFF催化反應爐,可產生熱量1萬Kcal/h,60萬Kcal/h,40萬Kcal/h 如上圖由左至右



非電力驅動 抽真空機 特斯拉泵浦

非電力驅動 抽真空機 噴射真空機 Ejector,
圖07 特斯拉泵浦 用水驅動,不用電力,請參考 圖06
泵浦也可用特斯拉泵浦取代,請參考 圖07
特斯拉泵浦

圖07 特斯拉泵浦 用水或蒸汽驅動,不用電力

甚至把海水從海底抽上來,
我們都可以用壓力傳送,
這些都不必耗費電力,
所以這台海水淡化機稱為:
非電力驅動海水淡化機
噴射式真空機

圖06 噴射式真空機 蒸汽驅動,不用電力,傳統抽真空機,耗電,要潤滑油,易故障