低温多效蒸发海水淡化系统性能研究

发布时间：2020-09-18 19:40

　　目前,全球大约有25%的人口缺乏保质保量的淡水供应,超过80%的国家存在淡水资源不足的问题。海水淡化技术已经成为解决淡水短缺问题的一条重要途径。低温多效蒸发海水淡化技术是主要的海水淡化方法之一。低温多效蒸发海水淡化系统通常被分为顺流、逆流、并流和混流流程。低温多效蒸发海水淡化系统中各效蒸发器的蒸发管的喷淋密度的大小对装置正常运行非常重要,本文的计算分析考虑到工程实际,所有的计算结果都保证各效喷淋密度都满足装置正常运行的要求,即喷淋密度在0.03-0.08kg/(m·s)范围内。在质量和能量平衡方程的基础上,建立了低温多效蒸发海水淡化系统的数学模型,其中包括蒸发器、冷凝器、预热器、海水冷却器和热力压缩器等；考虑了盐水沸点升高及蒸汽流经除沫器以及在效间通道和管束中流动时因阻力而造成的温度损失；海水的物性参数为浓度和温度的函数,饱和蒸汽和淡水的物性参数为温度的函数；针对系统的数学模型编制了计算求解程序。以额定产水量为10000 t/d的系统为例,研究了不同的因素对无热压缩的低温多效蒸发海水淡化混流系统的影响。在其他条件不变的情况下,首效加热蒸汽温度对造水比的影响不大,对蒸发器总面积的影响较大,提高首效加热蒸汽温度有利于降低蒸发器总面积。增加系统效数可以显著提高系统的造水比。建议尽量将预热器放在混流点前,而且越靠近首效越好,尤其是当预热量比较大时,有利于避免蒸发器总面积的急剧增加。对于带热压缩的低温多效蒸发海水淡化混流系统,以额定产水量3500 t/d为例,研究了不同的因素对系统的影响。结果表明：TVC引射蒸汽位置位于混流点位置后一效蒸发器之后时,系统的造水比达到最大值,蒸发器总面积达到最小值。为了减少系统蒸发器的换热面积可以适当的升高首效加热蒸汽的温度。TVC动力蒸汽的状态对系统的造水比的影响较大,对蒸发器总面积的影响不大,提高TVC动力蒸汽的温度和压力将有利于系统造水比提高。当系统可设置的预热器个数有限时,要尽量将预热器设置在TVC引射蒸汽位置以前的位置,而且越靠近首效越好,这样既有利于提高系统造水比,也有利于降低蒸发器总面积,有助于降低海水淡化成本。对无热压缩的低温多效蒸发海水淡化混流和并流系统进行了对比研究。在其他条件相同的情况下,混流系统的造水比始终高于并流系统,混流系统和并流系统的造水比都随系统效数的增加而增加。混流系统的蒸发器总面积随效数的变化幅度不大,而并流系统的变化幅度较大。两系统的造水比和蒸发器总面积都随首效加热蒸汽温度的升高而减小,但变化幅度不大。混流系统和并流系统的造水比和蒸发器总面积都随额定产水量的增加而增加,但是,增加系统的额定产水量将导致混流系统的造水比和蒸发器总面积相对于并流系统的优势降低。对带热压缩的低温多效蒸发海水淡化混流和并流系统进行了对比研究。结果表明：在相同的条件下,混流流程的系统造水比具有相当大的优势,但需要的蒸发器换热面积也较大。带TVC的混流流程受TVC引射蒸汽位置的影响较大。首效加热蒸汽温度对混流和并流系统的造水比和蒸发器总面积的影响都不大,对并流系统的影响要略强于混流系统。混流和并流系统的造水比受TVC动力蒸汽参数的影响都很大,蒸发器总面积受TVC动力蒸汽参数的影响都很小。混流系统受TVC动力蒸汽参数的影响更大一些。预热位置越靠前混流和并流系统的性能会越好,混流系统受预热位置的影响更大一些。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：P747
【部分图文】：

流程图,多级闪蒸,海水淡化装置,流程图

Fig.1.2.FlowehartofMSF多级闪蒸(MSF)过程是基于闪蒸原理之上的一项蒸馏技术。多级闪蒸海水淡化装置流程如图1.2所示。在多级闪蒸的过程中，通过降低压力来使海水蒸发，而不是通过加热升温的方式。多级闪蒸技术的经济性是通过蓄热来实现的，在整个闪蒸过程中，在每一个闪蒸罐或级中海水闪蒸释放出一部分自身的热量给海水。每一级闪蒸蒸汽冷凝为淡水的过程中释放的热量逐渐的提高入料海水的温度。多级闪蒸过程由热输入，热回收和散热部分组成。然而，高温的添加剂通常被用来控制产水的规模，酸性添加剂也可能被应用[23〕。海水的加热过程是在盐水加热器中进行的，热源来自于热电厂提供的低压蒸汽，例如带热回收蒸汽发生器的燃气轮机的抽汽曰一25]或电厂蒸汽轮机的抽汽[25一26]。海水进入盐水加热器，在设置在蒸发器顶部的换热器的管侧流动。换热器通常横过蒸发器的宽度方向设置。然后，被加热的海水流到蒸发器的闪蒸室内。蒸发器做成多级的，大型的新式多级闪蒸海水淡化装置通常有19一28级[23·27一

流程图,多效蒸发,海水淡化装置,低温

性能的角度来说，多效蒸发比多级闪蒸更高效。低温多效蒸发海水淡化(LT一MED)技术是以首效加热蒸汽温度为65一70℃为特点的多效蒸发技术。低温多效蒸发海水淡化装置如图1.3所示。

流程图,反渗透海水淡化,流程图

图1.7反渗透海水淡化流程图 Fig.1.7FlowehartofRO反渗透(Ro)海水淡化流程如图1.7所示[65]。反渗透过程中，通过在海水侧施加高于渗透压的压力来克服海水的渗透压，从而水以与其自然流动方向相反的方向通过反渗透膜，将海水中的溶解盐分留在膜的另一侧，使另一侧的盐分浓度升高。整个过程不需要加热和相变。淡化的主要能量需求为给入料海水加压。一个典型的大型反渗透海水淡化装置[66一69]包含4部分:入料海水预处理部分，高压水泵，膜分离和渗透后处理。原料海水流入取水系统，要经过过滤等装置去除其中的垃圾和瓦砾等杂物。入料海水在多介质重力过滤器中进一步净化，出去其中的悬浮颗粒。典型的介质为无烟煤，硅土，花岗岩或沙子。然后，流入微米滤芯过滤器除去大于10微米的颗粒物质。被净化的海水可以避免高压水泵和系统的反渗透部件受损。高压水泵提高经过预处理的海水的压强到适合反渗透膜的程度。半渗透膜限制溶解盐份的通过而允许水分的通过。浓缩的海水被排回大海。预处理被用来去除海水中不利于反渗透装置运行的成份

【相似文献】