反渗透海水淡化高压给水系统运行优化研究

发布时间：2018-01-22 16:49

  本文关键词： 海水淡化高压泵 高压给水系统 高效区 优化运行　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着城市化发展、人口增长、全球气候变化和经济形势变化使水资源的需求快速增长,淡水资源短缺问题已成为全球共同关注的重大现实问题。海水淡化是稳定的水资源增量技术,可作为水资源的重要补充和战略储备,发展海水淡化技术是解决当前社会淡水资源短缺问题的重要手段之一。反渗透海水淡化技术由于其技术本身优势,越来越成为世界各国海水淡化工程的主流技术。一般反渗透海水工程中的电耗成本约占制水成本的1/2~2/3,反渗透海水淡化工程的能耗指标主要取决于高压给水系统,其中高压泵是高压给水系统的主要能耗设备,高压泵的运行状态是影响反渗透海水淡化工程制水成本的主要因素。因此,对反渗透海水淡化高压泵的节能运行优化研究以降低高压给水系统的能耗具有重大的意义。本文依托国家科技支撑计划项目“海水淡化高压泵及高压增压泵研制”(2013BAB08B02)和“海水淡化装置高效节能高压泵、增压泵研发及产业化”(2014BAB08B01)。以万吨级海水淡化工程中的高压泵为研究对象,对包含此高压泵的高压给水系统进行了建模与运行优化研究。研究工作主要包括以下部分:建立反渗透海水淡化高压泵全流场三维模型并进行网格划分,通过数值模拟计算高压泵外特性,对比高压泵外特性数值模拟结果与试验结果,验证了数值模拟的正确性和可靠性,在此基础上,模拟分析了不同转速下高压泵性能特性。采用最小二乘法对不同转速下的特性曲线进行拟合,并求解获得不同转速下高压泵最优运行区域,确定了反渗透海水高压泵在不同给水压力下的高效区流量调节区域。为进一步确定反渗透海水淡化高压泵优化运行的策略提供了优化依据。建立反渗透海水淡化膜组件数学模型,模拟分析了给水温度、给水总固体溶解浓度、系统回收率等参数在恒流、恒压条件下对膜组件运行特性的影响。结果表明:给水温度、回收率对系统给水压力、系统能耗及产水含盐量影响较大,对反渗透海水淡化高压泵运行工况影响较大,因此在对海水淡高压泵运行优化时,需考虑温度、回收率对高压泵运行工况的影响,为进一步确定反渗透海水淡化的高压给水系统优化运行方案提供了依据。建立反渗透海水淡化系统高压给水系统优化运行数学模型,考虑季节日温度变化、峰谷电价对高压给水系统运行的影响,分别以系统产水能耗最小、产水费用最小为优化目标,系统日产水流量及高压泵高效区运行作为约束条件。利用MATLAB优化工具对不同优化方案进行优化求解,运行的优化结果表明:考虑季节日温度变化优化运行方案的产水能耗低于常规操作产水能耗;考虑峰谷电价、季节日温度变化优化运行方案的产水费用低于常规操作产水费用。在不同方案的优化结果中高压泵运行工况点总是位于高效区偏大流量区域,因此在高压泵的设计时高效点应向大流量偏移,使高压泵在运行过程中保持较高的效率。
[Abstract]:With the development of urbanization , population growth , global climate change and the change of economic situation , the demand of water resources has increased rapidly , and the shortage of fresh water resources has become a major problem of global common concern .

【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P747.5

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 谭永文,沈炎章,卢光荣,石雷;嵊山500吨/日反渗透海水淡化示范工程[J];膜科学与技术;2000年02期

2 谭永文,沈炎章,卢光荣,石雷;嵊山500吨/日反渗透海水淡化示范工程[J];水处理技术;2000年01期

3 樊雄,张希建,沈炎章,谭永文,范先团,刘宝义,张雷,赵东;山东长岛县反渗透海水淡化工程[J];水处理技术;2003年01期

4 樊雄,张希建,沈炎章,谭永文,范先团,刘宝义,张雷,赵东;长岛1000吨/日反渗透海水淡化示范工程[J];水处理技术;2003年06期

5 蔡邦肖,黄亦真;反渗透海水淡化给水工程的设计与应用[J];海洋技术;2004年01期

6 谭永文,张希建,陈文松,康晓辉,杨波,卢光荣,樊雄,沈炎章;荣成万吨级反渗透海水淡化示范工程[J];水处理技术;2004年03期

7 陈益棠,陈波;高回收率反渗透海水淡化[J];水处理技术;2004年04期

8 汪国祥;干秦湘;刘潜;吴效翔;;反渗透海水淡化技术在舰船上的应用研究[J];舰船科学技术;2005年S1期

9 梁承红;姜宏;邢红宏;;反渗透海水淡化技术的发展与应用[J];海军航空工程学院学报;2007年04期

10 郑伟;石艳玲;迟名迎;;我国反渗透海水淡化技术应用现状[J];消费导刊;2007年06期

相关会议论文 前10条

1 李小燕;;反渗透海水淡化的膜法预处理[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

2 陈益棠;章宏梓;周倪民;;高回收率反渗透海水淡化工艺研究[A];中国膜科学与技术报告会论文集[C];2003年

3 解利昕;程方;李凭力;王世昌;;高回收率反渗透海水淡化工艺研究[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年

4 阮素云;郭常义;张永利;袁东;许慧慧;姜智海;;生活饮用反渗透海水淡化项目的卫生学评价[A];2011年全国环境卫生学术年会论文集[C];2011年

5 ;地下工厂反渗透海水淡化技术介绍与经济分析[A];2013年全国冶金节水与废水利用技术研讨会文集[C];2013年

6 高从X&;;反渗透海水淡化技术进展[A];第一届海水淡化与水再利用西湖论坛论文集[C];2006年

7 陈侠;詹志斌;陈丽芳;朱华兵;戴宏茂;;纳滤作为反渗透海水淡化预处理的研究[A];全国苦咸水淡化技术研讨会论文集[C];2013年

8 王越;王世昌;徐世昌;余瑞霞;;反渗透海水淡化系统能量回收装置研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年

9 徐佳;苏保卫;王铎;高从X&;;陶瓷超滤膜海水预处理研究(英文)[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年

10 刘宁;李艳霞;刘中良;韩冰;武洪强;;反渗透海水淡化系统中压力能回收装置[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年

相关重要报纸文章 前10条

1 谭永文;反渗透海水淡化市场巨大[N];中国水利报;2003年

2 李利;我国最大海水淡化项目投入使用[N];科技日报;2003年

3 中国膜工业协会;万吨级海水淡化工程工艺简介[N];中国建设报;2003年

4 记者　谢文君;大连节水招牌术：向海洋要水源[N];辽宁日报;2006年

5 本报记者　刘芳滨;陈德铭在青调研大项目大企业情况[N];青岛日报;2006年

6 高从X& 侯纯扬;海水资源开发利用现状与展望[N];中国海洋报;2003年

7 费伟伟;海水淡化工程技术有了自主知识产权[N];人民日报;2003年

8 记者 张璐 实习生 于晓晴;两个海洋技术项目列入国家863计划[N];天津日报;2014年

9 邓波;一批标志性创新成果广泛应用[N];中国化工报;2006年

10 蔡洁;杭州水处理两成果助力节能工程[N];中国化工报;2010年

相关博士学位论文 前4条

1 王剑;大规模反渗透海水淡化工程调度问题研究及应用[D];浙江大学;2015年

2 杜亚威;反渗透海水淡化网络系统的优化研究[D];天津大学;2011年

3 乞炳蔚;反渗透海水淡化系统能量回收装置性能及应用研究[D];天津大学;2012年

4 王越;反渗透海水淡化系统阀控余压能量回收装置的研究[D];天津大学;2004年

相关硕士学位论文 前10条

1 丁婷;天津地区反渗透海水淡化成本分析[D];天津大学;2009年

2 朱俊华;反渗透海水淡化故障诊断专家系统的研究[D];杭州电子科技大学;2011年

3 卢彦越;反渗透海水淡化系统优化设计的研究[D];中国海洋大学;2004年

4 李相发;反渗透海水淡化远程集中监控系统的研究[D];杭州电子科技大学;2012年

5 王逸飞;潮汐能直接驱动的反渗透海水淡化系统性能研究[D];广东海洋大学;2013年

6 周琳;反渗透海水淡化后浓海水的理化性质及镁元素的可利用性研究[D];浙江海洋学院;2015年

7 陈丽萍;反渗透海水淡化水的消毒及调质洗涤研究[D];浙江大学;2015年

8 罗从宗;潮流能反渗透海水淡化系统理论与仿真研究[D];太原科技大学;2015年

9 马晓林;有机工质朗肯循环驱动反渗透海水淡化建模研究[D];华北电力大学(北京);2016年

10 郑增建;小型反渗透海水淡化系统的设计及试验研究[D];浙江工业大学;2016年

，

本文编号：1455209