基于LNG冷能的海水淡化实验研究

发布时间：2020-06-15 14:13

【摘要】：淡水资源的紧缺使得近年来海水淡化产业蓬勃发展,而我国的海水利用十三五规划也提出要在十三五末使得海水淡化总规模达到220万吨/日以上;与此同时,我国的能源发展十三五规划也提出天然气消费比重将达到10%,这为解决冷冻法海水淡化中冷源成本高的问题带来契机,使得基于LNG冷能的海水淡化技术具有了实际应用的前景。本文采用课题组获得专利授权的“基于LNG冷能的冷冻法海水淡化工艺模拟实验装置”,将原海水冷冻制冰,实验研究了FGCD(Freezing,gravity-driven and centrifugal desalination,冷冻-重力-离心复合脱盐)工艺中重力作用下的融化率对脱盐效果的影响,计算分析了FGCD系统的能耗,探讨了该工艺应用于实际生产的可能性。在此基础上,提出将微波处理应用于海水淡化,分别采用低温冰箱静态制冰和实验装置动态制冰得到海水冰样品,进行了FMCD(Freezing,microwave treatment and centrifugal desalination,冷冻-微波-离心复合脱盐)实验,研究了微波作用对脱盐效果的影响。针对实验室所用“基于LNG冷能的冷冻法海水淡化工艺模拟实验装置”的制冰系统建模,应用HYSYS软件分别模拟计算了无相变冷媒系统和有相变冷媒系统流程的能耗,提出了实验系统的改进意见。实验研究主要得到了如下结论:(1)实验装置所产片冰经FGCD工艺处理后,以Cl~-脱除率作为衡量标准,当重力作用下的融化率大于40%时,产水可满足一些石化行业的应用标准;当融化率大于80%时,所产淡水可以满足生活饮用水标准。因此,可以在未来工业生产中考虑水的分级利用;(2)实验装置所产片冰经FMCD工艺脱盐效果虽然低于FGCD工艺,但融化率到达60%左右时,Cl~-脱除率仍然可以达到90%以上。FMCD工艺用时远远低于FGCD工艺,在冬季温度较低的条件下,可应用FMCD脱盐工艺加快脱盐进程,提高淡水产水效率。在不改变微波处理时间的条件下,提高离心转速可以提高脱盐率,而增加离心时间对脱盐率和产水率的影响有限;(3)对实验装置耗电量的计算并结合HYSYS模拟研究表明:FGCD过程的能源消耗是可以接受的,当使用有相变的中间冷媒系统时,FGCD工艺能耗可以进一步降低,更有利于工业化生产的应用。
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P747
【图文】：

DesalData（Global Water Intelligence Desalination data，国际环保平台海水淡化数据库预测，到 2021 年海水淡化项目将再次达到顶峰。近年来我国的海水淡化产业发展迅速，2016 年 12 月国家发改委和海洋局共同印了《全国海水利用“十三五”规划》[3]，规划涉及了海水淡化、海水利用、以及工程术服务和化学资源利用等领域，规划期为 2016 到 2020 年，这期间也是我国的海水淡产业规模化应用的关键时期，“十三五”末，全国海水淡化总规模达到 220 万吨/日以上海水利用产业呈现大型化、低成本和能耗的方向快速发展。目前主流的海水淡化技术有反渗透法，多效蒸馏法，多级闪蒸法以及电渗析法等[4以法国 Sidem、以色列 IDE、、韩国 Doosan 三大国际巨头海水淡化厂商近年来在全球绩（如图 1-1）以及近几年我国的万吨级海水淡化项目（如图 1-2）为例[5]，可以看出主流的海水淡化项目中占据主要市场份额的为 MED（Multiple Effect Distillation，多蒸馏）和 RO(Reverse Osmosis，反渗透)两项技术，我国最大的海水淡化工程产水规模20 万 t/h，产水成本为 5~8 元/t，主要应用了上述两种技术。由此也可以看出，目前采可再生能源包括太阳能、风能、核能、潮汐能、地热能以及工业余冷如 LNG 冷能的水淡化技术正处于研究开发阶段，目前尚未应用于大规模工业生产当中。

DesalData（Global Water Intelligence Desalination data，国际环保平台海水淡化数据库预测，到 2021 年海水淡化项目将再次达到顶峰。近年来我国的海水淡化产业发展迅速，2016 年 12 月国家发改委和海洋局共同印了《全国海水利用“十三五”规划》[3]，规划涉及了海水淡化、海水利用、以及工程术服务和化学资源利用等领域，规划期为 2016 到 2020 年，这期间也是我国的海水淡产业规模化应用的关键时期，“十三五”末，全国海水淡化总规模达到 220 万吨/日以上海水利用产业呈现大型化、低成本和能耗的方向快速发展。目前主流的海水淡化技术有反渗透法，多效蒸馏法，多级闪蒸法以及电渗析法等[4以法国 Sidem、以色列 IDE、、韩国 Doosan 三大国际巨头海水淡化厂商近年来在全球绩（如图 1-1）以及近几年我国的万吨级海水淡化项目（如图 1-2）为例[5]，可以看出主流的海水淡化项目中占据主要市场份额的为 MED（Multiple Effect Distillation，多蒸馏）和 RO(Reverse Osmosis，反渗透)两项技术，我国最大的海水淡化工程产水规模20 万 t/h，产水成本为 5~8 元/t，主要应用了上述两种技术。由此也可以看出，目前采可再生能源包括太阳能、风能、核能、潮汐能、地热能以及工业余冷如 LNG 冷能的水淡化技术正处于研究开发阶段，目前尚未应用于大规模工业生产当中。

【参考文献】

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1 江克忠;王玉川;胡钰;魏林瑞;;冷冻法海水淡化技术进展[J];工业水处理;2015年05期

2 田X;徐文东;梁嘉韵;李俊丽;熊凡凡;;LNG冷能用于海水淡化技术研究与工程化设计[J];煤气与热力;2015年03期

3 孙凤坤;邢泽炳;;微波技术原理及其发展与应用[J];科技创新与应用;2014年06期

4 谢春刚;孙靖;;基于LNG冷能的海水冷冻淡化机理研究[J];低温与超导;2012年02期

5 刘玉婷;周英;尹大伟;宴会新;;微波技术在化学化工上的应用[J];化学世界;2010年08期

6 罗从双;谌文武;韩文峰;;冷冻法净化苦咸水的实验[J];兰州大学学报(自然科学版);2010年02期

7 冯厚军;谢春刚;;中国海水淡化技术研究现状与展望[J];化学工业与工程;2010年02期

8 华贲;熊永强;;中国LNG冷能利用的进展和展望[J];天然气工业;2009年05期

9 沈清清;林文胜;顾安忠;黄建民;;利用LNG冷能的间接冷冻法海水淡化流程及其初步分析[J];低温与超导;2009年04期

10 张宁;苏营营;王新亭;朱校斌;;浓海水冷冻脱盐技术研究[J];海洋通报;2009年02期

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2 郜彦铭;小型天然气液化流程的过程模拟及分析研究[D];东南大学;2016年

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4 李硕;LNG冷能用于有机朗肯循环和冷库模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

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6 李春亮;海冰离心脱盐理论与实验研究[D];天津大学;2010年

7 黄美斌;利用液化天然气冷能的海水淡化技术研究[D];上海交通大学;2010年

8 高晓冲;海冰离心脱盐分离技术研究[D];天津大学;2009年

9 张升学;海冰输运技术及离心脱盐方法研究[D];天津大学;2008年

10 张宁;高盐度浓海水的冷冻脱盐技术研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2008年

本文编号：2714529