新型海水淡化装置经济性分析

淡水是人类赖以生存和生产的不可缺少或替代的宝贵资源。我国南海各岛屿严重缺乏淡水资源,淡水的供应主要是船运供应和收集雨水,现有的海水淡化装置不仅运行费用高且需要消耗额外的能源,并且南海各岛屿远离大陆,维持自身运作也需要电力供应,若再增加用于海水淡化的电力需求,将带来极大的供电压力,为此提出利用太阳能海洋温差能复叠式海水淡化及有机朗肯循环发电装置。本装置在现有太阳能海水淡化系统的基础上加以改进,利用太阳能加热海水并通过闪蒸及冷却以获得淡水,利用有机朗肯循环回收闪蒸蒸汽的冷凝热用于发电,并在有机朗肯循环的冷端引入深层海水,以增加热源与冷源温差进而提高有机朗肯循环的效率,具有节能环保,高效利用的特点,应用前景十分广阔。     

热泵式海水淡化系统实验研究

本文将蒸发式冷凝器应用到热泵式海水淡化装置中，构建了新的系统，并测试该海水淡化装置的性能。在其他参数不变的情况下，研究海水入口温度、海水喷淋量、蒸发式冷凝器侧出口湿球温度对淡水产量的影响，从而为热泵式海水淡化装置的设计提供参考。     

基于温差函数的低温多效蒸发海水淡化过程热力学分析

从分析低温多效蒸发海水淡化过程的不可逆性出发,建立了海水加热和蒸发以及冷凝器海水预热过程的火用损失关系;导出了反映低温多效蒸发过程热力学效率的不可逆温差函数,为分析、评价过程的热力学效率提供了新的工具;并在温差函数的基础上研究讨论了蒸发器总效数、冷凝器端差、首效加热蒸汽温度和相对热容率等关键因素对低温多效蒸发海水淡化过程热力学效率的影响,为过程的优化、提高过程的能量利用率指明了方向。     

利用火电机组余热能的热膜耦合海水淡化性能分析

以沿海电厂汽轮发电机组抽汽作为热源,针对反渗透(RO)和低温多效蒸馏(LT-MED)海水淡化技术各自的特点,提出2种水电联产海水淡化方案,并进行性能分析:1种是传统的蒸汽压缩喷射器(TVC)与低温多效蒸馏系统结合的MED-TVC方案;另1种是利用电厂汽轮机抽汽余热能发电驱动反渗透膜,通过热膜耦合技术将低温多效蒸馏与反渗透海水淡化产水集成的RO-MED方案。结合某实际火电机组已经运行的海水淡化项目,建立数学模型,对2种方案的淡水产量进行了比较分析。结果表明,RO-MED方案的淡水产量约为38.26 kt/d,远大于MED-TVC方案11 kt/d的产水量。但受投资成本、运行成本、安全性等条件的制约,在实际生产中还需要依据具体情况进行选择。     

10t/d船用板式蒸馏海水淡化装置性能测试与模拟计算

建立了一套船用板式蒸馏海水淡化装置试验测试平台,对10 t/d淡化装置进行了性能测试,在测试所采用的海水及热水流量下,热水温度由59℃升高至83.77℃,淡水产量由400 L/h提高至550 L/h,进一步提高热水温度,淡水产量提高趋于平缓,操作时热水温度不宜超过85℃;随热水流量的增大,淡水产量呈现先升高后降低趋势;海水入口温度升高造成冷凝器中传热温差降低,真空度降低,产水量下降;海水流量是制约海水淡化装置真空度的关键因素,作为真空喷射泵的驱动水,当海水流量低于一定值时,淡化机真空度急剧下降,几乎不能出水。对板式蒸馏海水淡化装置进行了理论模拟,模拟结果与试验测试数据吻合良好。     

有机朗肯循环驱动反渗透海水淡化运行模式及工质选择

针对水资源短缺及能源浪费两大问题,对有机朗肯循环(ORC)耦合反渗透(RO)海水淡化的复合系统进行优化设计,利用膨胀机驱动高压泵,海水吸收冷凝器中有机工质的热量,进而提高海水淡化的回收率。并采用热力学分析方法分析了纯工质、混合工质组分比例、海水进水温度、进水流量变化对循环性能的影响。结果表明:在系统相同吸热量、工质和海水环境温度下,以R245fa为例,经过冷凝器预热后的淡水产量比不经过冷凝器预热的淡水产量提高80%以上;混合工质由于存在温度滑移,淡水产量均大于其相应的纯工质,其中R134a/R245fa(0.5/0.5)产水量最佳,在海水温度为12℃时比R245fa提高10.01%,在18℃时比R245fa提高25.04%;在系统运行方面,当高压泵进水温度小于40℃时,海水流量取决于高压泵的功率,当海水温度超过反渗透膜的工作温度时,需要打开系统的放水阀,通过原水泵增加冷凝器的海水流量,多余的水由放水阀排出,此时混合工质相对于纯工质的产水优势更为明显。     

反电渗析法海水淡化副产浓水盐差能利用

海水淡化是解决淡水资源短缺的有效途径,其副产的浓海水具有较高的浓度,而基于离子交换膜的反电渗析（RED）法发电是对盐差能利用的有效手段。通过模拟计算研究了以反渗透法海水淡化副产的浓水和海水为进料的情况下,RED装置发电的功率密度和能量效率,并探讨了多级操作对于RED系统功率密度和能量效率的影响。结果表明：单级RED的发电功率密度随水回收率的提高和隔板厚度的降低而增大,但过程的能量效率均低于30%。RED多级操作能显著提高系统的能量效率。探讨了影响淡化浓海水盐差能利用效果的因素,并提出多级RED作为提高浓水盐差能利用效率的手段,研究结果为海水淡化副产浓水的利用提供了一种新的思路。     

蒸发式冷凝器应用于海水淡化系统的试验

将蒸发式冷凝器应用于海水淡化装置中,并作为热源对海水进行加热加湿,将蒸发器作为冷源对海水降温除湿,通过建立试验台,测试海水淡化装置的性能,研究海水入口温度和空气入口湿球温度对海水淡化装置性能的影响因素。试验表明:在喷淋水量为125kg/h,空气入口湿球温度为19.3℃,海水入口温度为32℃时,系统淡水产量可以稳定达到2.5kg/h。这种海水淡化装置的电耗率最小可以达到0.18kW·h/kg,是一种高效、节能并适合家庭用的小型海水淡化系统。     

新型太阳能海水淡化系统

本文提出一种全新的太阳能海水淡化与组合式空调系统模型，阐述了系统的运行原理．研究了原理样机海水淡化功能中淡水产量与海水喷淋量、海水喷淋温度的关系．在此基础上，对与原理样机匹配的复合抛物面型集热器（CPC）系统进行了优化设计。为整个系统进一步的联合运行研究奠定了基础。     

水电联产海水淡化系统能耗指标探讨

"水电联产"模式是大型低温多效海水淡化系统的主流运行方式,可实现电能和淡水的联产联供。本文结合某电厂水电联产海水淡化工程,应用计算公式,分析了海水淡化系统的电耗、汽耗以及药耗等主要能耗指标对系统运行的影响,并对相应的指标改进方法进行探讨。     

大型低温多效蒸发海水淡化装置传热过程热力损失分析

基于低温多效蒸发海水淡化装置的各种阻力和海水沸点升高(BPE)关联式,计算了海水淡化装置中流动阻力、海水沸点升高等造成的传热过程热力损失,分析了各项热力损失在各效蒸发/冷凝器中的分布、随蒸发/冷凝器数量的变化规律等。结果表明:产水量、浓缩比和加热蒸汽温度等参数均保持不变的前提下,总的热力损失随着装置的蒸发/冷凝器数量而增加;BPE引起的热力损失占最大比例,但流动阻力引起的热力损失不可忽略。通过对海水淡化装置热力损失的分析,提出了低温多效蒸发海水淡化装置"小温差、低流阻、饱和态、高敏感"的工作特征理论。     

机械压汽蒸馏海水淡化系统的实验研究

作者对机械压汽蒸馏海水淡化系统进行了实验研究。实验系统主要由蒸发．冷凝器、压缩机和预热器组成,其核心部件为蒸发．冷凝器。系统的蒸发．冷凝器是由85根铜管构成的立式热交换器,离心压缩机的电机功率为1．1kW,预热器由两个面积分别为2．2m^2和3．6m^2的板式换热器构成,分别用于回收冷凝水和浓盐水的显热以预热海水。通过实验研究了蒸发温度、盐水浓度等主要参数对淡水产量的影响和单位电能的产水量。实验结果表明最佳工况下淡水的总能耗为16．6kWh/m^3。     

大型低温多效蒸发海水淡化装置传热过程热力损失分析

基于低温多效蒸发海水淡化装置的各种阻力和海水沸点升高（BPE） 关联式,计算了海水淡化装置中流动阻力、海水沸点升高等造成的传热过程热力损失,分析了各项热力损失在各效蒸发/冷凝器中的分布、随蒸发/冷凝器数量的变化规律等。结果表明：产水量、浓缩比和加热蒸汽温度等参数均保持不变的前提下,总的热力损失随着装置的蒸发/冷凝器数量而增加;BPE引起的热力损失占最大比例,但流动阻力引起的热力损失不可忽略。通过对海水淡化装置热力损失的分析,提出了低温多效蒸发海水淡化装置“小温差、低流阻、饱和态、高敏感”的工作特征理论。     

海水盐度对海水沸腾传热及淡水产率的影响

对机械蒸汽压缩式(MVC)海水淡化中的沸腾传热与海水淡化性能进行理论分析。以竖直管式蒸发冷凝器建立具有不同盐度的海水核态沸腾传热模型,对海水的传热性能、热流密度、淡水产率以及海水淡化的能耗进行系统分析。为避免单位压缩功和淡水产率不能同时达到最优,设定单位压缩功不变。计算结果表明,海水盐度的增加对海水淡化的系统性能不利:海水盐度增加,沸腾换热系数αe、总传热系数、热流密度q和淡水产率m将有不同程度减小;增加沸腾压力和单位压缩功均有利于系统的传热性能,但单位压缩功的增大,增加了海水淡化的能耗。     

船用闪蒸-蒸发海水淡化系统的建模与热力分析

针对舰船发动机排放的烟气具有温度高、热容大的特点,结合闪蒸法和蒸发法海水淡化方法,设计了利用发动机烟气余热的闪蒸-蒸发海水淡化系统。建立了各主要设备的热力计算模型,根据设备之间的连接组合关系以及物流传递关系,建立了海水淡化系统的稳态数学模型,利用序贯模块法顺序求解,可实现系统的稳态模拟。模型中考虑了海水温度变化对系统性能的影响,提高了仿真精度。通过实例研究,获得了海水淡化系统的淡水产量与海水流量、系统压力的关系,研究结果表明该海水淡化系统具有较好的运行性能,可满足中小型船舶对淡水的需求,具有良好的节能效果和经济效益。     

海洋平台海水淡化研究

为了节约淡水资源,减少拖轮的运输费和油田的操作费,提高平台抵御恶劣海况的能力,充分利用海上资源,将海水淡化具有重要的意义。海上平台常用海水淡化的方式为负压闪蒸式和反渗透膜过滤式两种,本研究以南海WZ12-1PUQB平台海水淡化项目为背景,研究对两种海水淡化方式在实际生产中的优劣性。本文研究成果可为类似海洋平台海水淡化的应用提供借鉴。     

红沿河核电站海水淡化技术应用

沿海地区淡水资源不足是核电站建设需要解决的关键问题。红沿河核电站一期工程在国内首次采用反渗透膜法海水淡化技术成功地解决了核电站建设和运行期间的淡水资源问题。详细介绍了红沿河核电站一期工程海水淡化系统的工艺流程、主要设备及运行效果,为我国沿海核电站建设提供了可借鉴的经验。     

新型闭式太阳能海水淡化装置及其性能模拟

本文提出了一种闭式海水淡化装置,阐述了系统的工作原理,建立了相应的数学模型。就冷却水流量、海水喷淋量、集热器面积、蒸发器尺寸等因素对系统淡水产量的影响情况进行了计算机模拟,根据实验测得的气象数据对一天内系统淡水产量随时间变化情况进行了模拟,并根据典型的月平均日气象数据对系统一年内每个月的系统性能进行了分析。分析表明,不计系统夜间运行时的淡水产量,在西安地区系统淡水产量可以达到4.6kg/d.m2。     

吸收式热泵海水淡化系统性能与经济研究

提出了单效溴化锂吸收式热泵低温多效蒸发海水淡化系统,建立了系统数学模型。分析了不同溴化锂浓溶液浓度对系统的影响,并与不带吸收式热泵的低温多效蒸发海水淡化系统进行了性能与经济比较。计算结果表明:在本文的计算范围内,随LiBr浓溶液浓度的增加,发生器产生的饱和蒸汽温度降低,所需动力蒸汽量减少,造水比升高,海水淡化装置蒸发器总面积增加,综合效果是淡水成本增加。在相同条件下,与不带吸收式热泵的海水淡化系统相比,吸收式热泵海水淡化系统的淡水成本可节省16.5%。     

几种热泵式海水淡化装置的性能比较研究

对利用蒸发器和冷凝器作为海水淡化系统的冷、热源的热泵式海水淡化装置,通过数学建模、实验研究、理论计算和数值模拟等方法,比较了蒸发式冷凝器、水冷式冷凝器及空冷式冷凝器作为热泵冷凝器时的性能参数和电耗率,得出采用蒸发式冷凝器的水处理设备不仅热泵系统性能系数(5.535)明显提高,而且海水淡化系统的电耗率(0.191W/kg)明显降低。