低温多效蒸馏海水淡化流程能量优化

论文摘要

目前,随着人类社会的进步和经济的迅猛发展,特别是世界人口急剧增加,进而造成生活用水量的增加和水资源的污染及浪费严重,导致淡水资源的日益匮乏,发展海水淡化技术,向大海要淡水已经成为当今世界各国的共识。在海水淡化领域,多级闪蒸、低温多效蒸发和反渗透是三大主流技术,其中低温多效蒸发海水淡化技术以其易实现大型化、运行维护成本低等特点,成为海水淡化技术的主要研究方向。与此同时,节能降耗也成为当前全球最为热点的话题,能耗指标已经成为衡量工程运行水平的标准,尤其是利用软件模拟来指导生产,倍受关注。其中,Aspen Plus软件因其具有完备的物性数据库和单元操作模型库,成为建立系统模型的首选。本文应用Aspen Plus软件模拟低温多效蒸发海水淡化系统的操作单元,建立完整的系统模型,并使用法国SIDEM公司4效低温多效蒸发海水淡化装置的运行数据对建立的模型的可信性进行了验证。研究的内容主要包括：1、系统模型的建立。采用Aspen Plus软件的Heater、Flash2和Mixer等单元操作模型,模拟系统流程；2、研究了系统模拟参数对模拟结果的影响和淡化过程优化。通过建立考虑沸点升高和系统设立闪蒸器的模拟模型。研究二者对模拟结果的影响,结果表明沸点升高造成系统能量损失,而闪蒸罐能够提高系统的能量利用率；建立效数不等的流程模型,模拟计算的结果农明随着蒸发器效数的增加,系统的能量利用率得到提高；3、对北疆电厂的海水淡化系统的研究。利用从北疆电厂获得的基础数据建立14效低温多效蒸发系统模型,根据北疆电厂-汉洁盐场合作的循环经济模式的要求,研究海水淡化系统出口要求确定、不同效的二次蒸汽回流与电厂乏汽混合作为一效加热蒸汽的的情况下系统的能量利用情况,得知随着二次蒸汽回流位置的后移,系统能量利用率也提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 海水淡化的研究背景
• 1.2 国内外海水淡化概况
• 1.2.1 海水淡化发展历史
• 1.2.2 海水淡化概况
• 1.3 海水淡化技术简介
• 1.3.1 热法
• 1.3.2 膜法
• 1.3.3 化学法
• 1.4 低温多效蒸发海水淡化技术
• 1.4.1 低温多效蒸发海水淡化技术的原理
• 1.4.2 低温多效蒸发海水淡化技术的优势
• 1.4.3 低温多效蒸发海水淡化技术的发展现状
• 1.4.4 低温多效蒸发海水淡化技术的发展趋势
• 1.4.5 水电联产低温多效蒸发海水淡化技术的研究
• 1.5 Aspen Plus简介
• 1.5.1 Aspen Tech公司简介
• 1.5.2 Aspen Tech主要技术
• 1.5.3 Aspen Plus软件简介
• 1.5.4 Aspen Plus软件在化工流程模拟中的应用
• 1.5.5 Aspen Plus软件在海水淡化中的应用
• 1.6 本文的主要工作内容
• 2 低温多效蒸发（LT-MED）海水淡化系统的数学模型
• 2.1 蒸发器数学模型
• 2.2 闪蒸罐数学模型
• 2.3 淡水产量和造水比计算公式
• 2.4 单位蒸馏产物热消耗（Specific Heat Consumption,SHC）
• 3 应用Aspen Plus软件建立低温多效蒸发（LT-MED）海水淡化系统的基础模型及系统设定
• 3.1 基础模型的建立
• 3.1.1 Aspen Plus 主要单元操作单元模块
• 3.1.2 闪蒸罐模型的建立
• 3.1.3 蒸发器模型的建立
• 3.2 模拟过程中的系统设定
• 3.2.1 海水组分的定义
• 3.2.2 物性方法的选择
• 3.2.3 收敛方法的选择
• 4 低温多效蒸发海水淡化模型的建立和验证
• 4.1 低温多效蒸发海水淡化模型的建立
• 4.2 模型的验证
• 4.2.1 模拟的设定
• 4.2.2 模拟结果的比较
• 5 应用Aspen Plus建立模型对低温多效蒸发海水淡化系统进行分析
• 5.1 沸点升高、闪蒸罐对系统模型建立的影响
• 5.2 低温多效蒸发海水淡化系统串联、并联进料对系统模型建立的影响
• 5.3 加热蒸汽温度对系统的影响
• 5.4 进口海水温度对系统性能的影响
• 5.5 蒸发器效数对系统结果的影响
• 6 应用Aspen Plus软件对天津北疆电厂海水淡化装置进行模拟分析
• 6.1 14效简单无回流串联蒸发装置的模拟
• 6.2 二次加热蒸汽回流引射点不同位置的模拟
• 7 结论
• 8 展望
• 9 参考文献
• 10 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 11 致谢