首钢京唐钢铁联合有限责任公司是结合“循环经济”的理念，按照21世纪世界最高水平的能耗标准来进行设计和建设的，要求水资源使用要开源节流，加强科技攻关，开发出“节能环保”的制水、用水技术。同时，新建曹妃甸钢铁厂位于地下水和地表水均稀缺的华北地区，因此开发利用非传统水资源势在必行。海水淡化项目符合国家产业政策，属于《产业结构调整指导目录》中鼓励的项目。 
海水淡化，就是从海水中脱去盐分，得到纯度较高的淡水的过程。常见的海水淡化方法分为热法和膜法两种。首钢京唐公司海水淡化项目,充分利用钢铁厂的余热余能，实行水电联产、热膜结合的组合模式，一期建造日产5万吨热法海水淡化装置，单套日产1.25万吨。走的是一条“引进、消化、吸收、提升、创新”的低成本和综合利用路线，在十多年的发展历程中不断创新突破、总结经验，开发出了以设备大型化、国产化和首钢品牌为引领，以工艺路线优化和系统集成为手段，以适应渤海湾水文特征和工业企业需求为依据，以节能减排和循环经济为特点，以能源综合利用和资源阶梯利用为方向，以降低海水淡化综合成本为目标的首钢海水淡化模式，为海水淡化在沿海钢铁、石化、电力等行业大规模发展应用起到了示范引领作用。与港珠澳大桥、蛟龙号比肩，被评为全国首批“优秀海洋工程” 。

 1、开发并实践适合渤海湾水质特点的热膜耦合、水电共生的独有海水淡化路线，实现系统集成创新。 
（1）热膜耦合
 海水淡化行业能够大规模产业化应用的主要有两种方式，热法和膜法，这两种方式最大的区别就是膜法对海水水温和水质要求较高，在渤海湾地区使用要受到限制，在首钢模式出现之前，热膜结合其实只是单纯将两种方式并联，到了两种不同品质的淡水，而没有真正的做到优势互补，首钢海水淡化将两种方法有机的串联，开发出适合渤海湾海水特性的先热后膜的热膜耦合路线，实现了系统集成创新。该模式更好地发挥两种淡化方法的优势，一是充分利用热法海水淡化浓盐水的余热，解决了渤海湾冬季水温过低的问题，减少了能源消耗；二是提高海水的利用效率，减少了海水淡化总的取海水量和排放海水量；三是实现海水综合利用，浓盐水供化工企业制碱，实现了海水淡化和化工企业的产业融合。

（2）水电共生
 热法海水淡化大多与大型发电厂同步建设，所谓的水电联产都是从发电机中抽取中压蒸汽，减温减压后作为海水淡化热源，这样会造成大量热能损失，其他未被抽取的蒸汽充分做功发电后变成乏汽，乏汽含有的热量通过凝汽器和冷却塔换热被释放至大气中，这种热量的低利用率造成海水淡化高昂的能源成本，首钢热法海水淡化采用水电共生模式，用热法海水淡化装置代替汽轮发电机的凝汽器，节省凝汽器和冷却塔投资，利用发电后的乏汽进行海水淡化，不仅避免了中压蒸汽减温减压时损失的热量，还回收了乏汽和大气换热失掉的热量，解决了环保上的“消白”问题，水电共生模式没有国内热法海水淡化普遍采用的减温减压装置，做到了发电机和海淡的无缝对接，系统整体热量利用率从20%提高到81.5%，海水淡化能源成本降幅45%以上。该模式将汽轮发电机和热法海水淡化创新性的合二为一，为海水淡化产业提供了一种崭新的技术，实现了能源的阶梯级利用，大幅度降低了海水淡化制水成本，该模式在世界大型热法海水淡化装置中属首次应用，为沿海钢铁、石化、电力等行业推广海水淡化起到了示范作用。 
 2、实现“四个自主”的首钢品牌，并沿着设备首钢造、装置大型化、药剂国产化路径大幅度降低海水淡化运行成本。
（1）“四个自主”及装置大型化
 首钢海水淡实现了“四个自主”的首钢品牌，由首钢国际工程公司设计，由首钢机电公司机械制造，由首钢建设集团施工建设，由首钢京唐公司系统调试及长时间满负荷运行，蒸发器的现场加工制造开创了国内热法海水淡化制造领域先河。该模式彻底掌握了热法海水淡化设备的加工制造技术，也实现了部分关键技术的自主集成，设备国产率达到98%以上，目前首钢正在进行3.5万吨/天热法海水淡化装置的建设，这也是我国目前单机规模最大的热法海水淡化装置。 
（2）化学清洗及药剂国产化
海水中含有大量的钙镁离子，在运行过程中随着温度和浓度的升高，必然会产生结垢，要定期进行化学清洗，我国一直没有海水淡化清洗的相关标准规范，而且对于硫酸盐垢一直没有去除手段。首钢海水淡化自投产以来一直满负荷连续运行，在这个过程中研发了海水淡化设备的清洗技术和药剂，得到很好的应用和验证，首钢牵头制定行业的酸洗规范，填补了国内空白，对于行业内普遍认为较难处理的硫酸盐垢也具有很好的去除效果。另外首钢自主研发了海水淡化阻垢剂，使用效果良好，打破了进口阻垢剂的垄断。
3、以海水淡化为核心，结合工业企业特点开发的低品质余热利用、多种能源介质零排放为导向的节能减碳系统创新。
（1）低品质余热利用
        在冶金行业主工艺生产过程中，会产生多种低品质余热资源，例如高炉冲渣水的余热、高炉热风炉烟气余热等，如何很好的利用此类余能余热资源，真正意义上的做到能源的梯级利用，始终是一项技术难题。首钢海水淡化模式针对不同余热使用不同工况，解决了企业余热品质不一难以全部利用的问题，将蒸汽转化为除盐水，解决煤气、蒸汽产需不平衡和无法储存问题，实现工业企业煤气和蒸汽的零放散。 
（2）耦合式废水零排放
一般情况下工业企业产生的废水需要通过深度处理去除盐分，实现废水减量化和无害化，首钢是国内第一家使用海水淡化的钢铁企业，充分利用淡化水低盐分的特点，提高浓缩倍数和循环利用率，达到废水“水量”和“盐量”的双平衡，实现了废水“耦合式”零排放。该模式在没有深度脱盐设施的情况下，依托海水淡化技术，实现工业企业废水零排放。
 4、以海水淡化为纽带、以区域循环经济为特点的浓海水综合利用，实现环境友好、并降低海水淡化成本。
（1）浓盐水商品化
海水淡化产生淡水的同时必然产生浓盐水，浓盐水常规处理方法有两种，一是直接排海，造成一定污染，二是滩涂晒盐，浪费土地而且效率低下，首钢海水淡化产生的浓盐水输送至化工企业，将浓盐水脱钙脱镁，进行化工制碱，制碱效率明显提高。该模式利用热法海水淡化浓盐水高浓度和高盐度，构建了海水淡化和盐化工相结合的浓海水综合利用模式，不仅解决了浓盐水的排放问题，还带来一定的经济效益，有效的降低了海水淡化的综合成本，取得了较大的社会效益和环境效益。
（2）浓海水电站脱硫
 海水脱硫是利用海水的天然碱性溶解和吸收发电烟气中的SO2，适用于以海水为循环冷却水的电厂，首钢2×300MW发电机组利用海水淡化产生的浓盐水进行烟气脱硫，烟气脱硫装置效率大于97%。 该模式利用海水淡化浓盐水用于电站脱硫，充分利用浓盐水的高pH值和高碱度，提升了脱硫效果，实现海水资源的梯级利用，为水电共生的沿海发电企业提供很好的借鉴作用。
 5、首钢海水淡化模式构建的循环经济产业链
        首钢海水淡化模式是按照“水电共生、热膜耦合、低碳环保、综合利用”的方向发展，走一条“热－电－水－盐”四联产的低成本技术路线，构建了以海水淡化为依托的循环经济产业链。

（1）、三条纵向资源利用链
        海水资源梯级利用（中间）：热法浓盐水作为膜法水源，膜法浓盐水作为盐化工原料，热膜耦合模式实现浓海水“零排放”。
        能源资源梯级利用（右侧）：通过煤气锅炉产生蒸汽先行发电，再将发电后的乏汽供给热法海水淡化，实现煤气、蒸汽的“零”放散。 
        淡水资源梯级利用（左侧）：热法海淡所生产的除盐水勾兑污水实现钢铁厂污水耦合式“零”排放。
        （2）、三条横向资源转化链
        环境资源转化（中间）：将浓盐水中有效元素提取，产生经济效益的同时还产生环境效益。
        余热资源转化（上侧）：水电共生模式节省了设备投资，又提高了全系统的热效率，大大降低了海淡成本。
        新能源转化（下侧）：将不可储存的新能源发电通过海淡转换成可储存的水资源。
        2019年，全国单体规模最大的3.5万吨/天低温多效海水淡化项目在京唐公司建成投产，同时，联合燃气蒸汽联合循环发电机组顺利通过满负荷试验投入运行，构建了全球首例“燃-热-电-水-盐”“五效一体”高效循环利用系统，开创了低品质能源高效利用的新格局。将有力促进钢铁厂全系统、全流程、全工序能源成本降低，对进一步提升京唐公司绿色制造能力、再次擦亮循环经济这张京唐“名片”，具有重要意义。
        首钢海水淡化模式是我国发展海水淡化产业、推进海水综合利用、实施“海洋强国”战略的重要技术储备，几年来，首钢海水淡化已获得国家专利12项，制定相关国家标准1项，行业标准3项，获得北京市科技进步二等奖，河北省科技进步二等奖、冶金科技进步二等奖等多个奖项，河北省首个技术创新中心在首钢京唐公司揭牌筹建，首钢京唐公司将以打造一个国家级海水淡化和海水资源综合利用技术创新高地为总体目标，力争打造具有国家影响力的海水淡化和资源利用关键技术的集成创新中心，搭建全国海水淡化学术交流、专业咨询、高端人才培养与交流的平台，促进首钢在河北省乃至全国的海水淡化领域发挥更大作用。