多效MVR海水淡化系统工艺流程模拟及性能研究

论文摘要

由于人口的增加,经济的发展,淡水的需求正在增加,淡水短缺问题不容乐观,加上过度的开发和污染,已经导致全球水资源受到威胁,缺水是全球面临的紧迫挑战之一,已经成为了一个世界性的问题。虽然地球上的水很多,尤其是海水极为丰富,但总的水中只有3%是淡水,大部分是咸水,因此,海水淡化可以作为解决淡水稀缺问题的一种有效方法。多效蒸发系统结构比较庞大,不仅末效需要设立冷凝系统而且还需要为该系统提供额外的生蒸汽源,若结合MVR技术将末效的二次蒸汽经过压缩机升温升压后,重新用作首效蒸发器的热源,这样也就不需要再设立冷凝系统。本文针对多效蒸发与MVR技术的优点,将两种工艺进行结合,提出多效MVR节能工艺的新思路,介绍了三效MVR蒸发系统的工作原理。利用Aspen Plus对其工艺流程进行模拟,构建了多效MVR系统顺流、平流、逆流三种进料方式的流程图,分析了不同进料方式以及效数的变化对系统COP的影响,对三效顺流MVR蒸发系统,应用Aspen Plus软件改变工艺流程中的参数,通过蒸发器的蒸发量、海水进料温度、补充新鲜蒸汽量、蒸发压强、二次蒸汽经过压缩机的压力升、进料浓度、冷凝器热负荷、压缩机功率、蒸发器换热量以及整个系统的制热能效比这些指标对三效MVR系统进行性能研究。最后,通过三效MVR与三效蒸发的能耗对比进行了经济分析。结果表明,三效MVR制热能效比高于一效和二效,并且系统采用顺流进料方式时的COP明显高于平流和逆流,对于三效顺流MVR海水淡化系统,为了减少换热强度,应该尽量降低蒸发压强,压缩机的蒸汽压缩比维持在1.6~2.0比较合适,进料浓度不宜过大,高浓度进料液需适当稀释后再进行蒸发。为了提高此蒸发系统的制热能效比,需适当的减小压缩比。考虑到整个系统的节能效果,此系统在低温低压下运行时较为合适。以1t/h氯化钠溶液为例,对三效MVR和三效蒸发的能耗进行对比。结果显示,三效MVR蒸发系统每年可节省308697.6元的加热蒸汽费用,并且还省去了末效蒸汽冷凝的装置,因此每年还可节省85564.8元的冷凝水费用,相当于节省了63.6%的标准煤。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1.引言
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 海水淡化技术分类及国内外研究现状
•     1.2.1 海水淡化技术分类
•     1.2.2 国内外研究现状
•   1.3 论文研究内容及创新点
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 创新点
•   1.4 本章小结
• 2 多效MVR蒸发系统理论分析与模型的构建
•   2.1 多效MVR系统理论分析
•   2.2 模拟流程中主要模块的性质与原理
•     2.2.1 换热器
•     2.2.2 气液分离器
•     2.2.3 物流混合器和分离器
•     2.2.4 压力变送设备
•   2.3 多效MVR系统模拟流程及进料方式简介
•     2.3.1 顺流
•     2.3.2 平流
•     2.3.3 逆流
•   2.4 三种进料方式对系统制热能效比的影响
•   2.5 本章小结
• 3 多效MVR海水淡化系统性能研究
•   3.1 流程模拟与验证
•     3.1.1 系统装置流程图建立
•     3.1.2 模拟结果对比及分析
•   3.2 不同效数流程模拟
•     3.2.1 两效MVR模拟流程
•     3.2.2 三效MVR模拟流程
•     3.2.3 四效MVR模拟流程
•     3.2.4 系统效数对制热能效比的影响
•   3.3 三效MVR的性能分析
•     3.3.1 补充新鲜蒸汽量、蒸发量与蒸发压强、进料温度的关系
•     3.3.2 蒸发量与进料浓度、蒸发压强的关系
•     3.3.3 压缩机功率、冷凝器热负荷与蒸汽压力升和蒸发压强的关系
•     3.3.4 制热能效比COP、系统换热量与压力升、蒸发压强的关系
•     3.3.5 制热能效比COP、系统换热量与压缩比、蒸发压强的关系
•   3.4 本章小结
• 4 三效MVR与传统三效蒸发能耗对比分析
•   4.1 三效蒸发技术
•   4.2 三效MVR蒸发技术
•   4.3 能耗对比分析
•     4.3.1 加热蒸汽消耗量
•     4.3.2 冷却水消耗量
•     4.3.3 综合节能对比
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李志新

导师: 王亚雄

关键词: 三效,模拟,性能研究,能耗,节能

来源: 内蒙古科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 内蒙古科技大学

分类号: P747

DOI: 10.27724/d.cnki.gnmgk.2019.000131

总页数: 62

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