万吨级低温多效蒸发海水淡化能量及经济性能模拟分析

通过VC++编制了海水淡化的模拟工艺程序,模拟分析了蒸发器总效数、首效蒸发器温度、末效蒸发器温度、浓缩比等因素对低温多效蒸发海水淡化工艺的能耗和技术经济的影响,为海水淡化系统的设计和运行提供了参考依据.     

低温多效蒸发海水淡化系统性能的实验研究

针对大型海水淡化工程设计关键技术,依托1 t·d-1低温多效蒸发海水淡化实验平台,考察了装置运行性能的稳定性,系统地研究了不同海水进料量及首效蒸汽温度对造水比、浓缩比和产品水质等关键参数的影响。结果表明:在实验条件范围内,随着首效蒸汽温度提高,海水的浓缩比先减小后增加,而首效温度对造水比的影响较小;在一定首效温度下,浓缩比随着海水进料量的增大而减小,而造水比随海水进料量的增大而增大。在实验范围内,产品水的固体总溶解浓度均低于5 ppm。小型海水淡化平台关键技术的实验研究为低温多效海水淡化系统在扩大化中的设计优化提供了参考和借鉴。     

低温多效海水淡化装置效体换热管酸洗运行研究

工业化低温多效(MED)海水淡化过程中,海水的质量严重影响蒸发器的换热性能。本文针对天津国投北疆电厂2.5万t/d低温多效(MED)海水淡化装置效体内的垢体及生物污泥生成情况,探讨了酸洗运行对效体换热管所附着的薄垢及生物粘泥的去除效果,确定了实现效体换热管薄垢及生物粘泥剥离的酸洗运行工艺参数。经酸洗后MED过程的造水比由原来的10提高到13,节能效果显著,设备产能效率明显提升。     

高浓缩倍率低温多效海水淡化药剂阻垢研究

对不同浓缩倍率下盐水中易成垢离子的变化趋势进行了实验研究,对海水淡化厂现用的性能较好的阻垢剂进行了分析,在浓缩倍率为2.5的条件下对不同阻垢剂的阻垢性能进行了研究,并模拟低温多效蒸发环境,进行了水平降膜蒸发实验。结果表明：在40~90℃的条件下,当海水浓缩倍率达到1.5倍左右时钙离子出现损失,随着浓缩倍率提高钙离子损失加大,随着温度的升高损失加剧,钙垢产生的概率变大;在70℃下模拟水平降膜蒸发实验浓缩到2.5倍时,表观结垢量约为134mg/L;阻垢剂的加入可以降低蒸发器上的表观结垢量,在高浓缩倍率下阻垢剂A显示了良好的阻钙离子和阻硫酸根离子结垢的能力;随着阻垢剂加药量的增加,表观结垢量减小,当阻垢剂A的加药量为4.28mg/L,表观结垢量为33mg/L,达到现有海水淡化厂实际运行水平。     

低温多效蒸发海水淡化系统热力分析

建立了喷射器低温多效蒸发海水淡化系统的数学模型,计算分析了各种温度损失随温度的变化,并研究了顶值盐水温度、蒸发器效数和动力蒸汽等参数对系统的造水比和生产单位质量淡水所需传热面积的影响。结果表明各种温度损失在末效蒸发器内显著增加;喷射器低温多效蒸发系统的热力特性明显优于多效蒸发系统;通过增加顶值盐水温度、蒸发器效数和动力蒸汽温度,可以实现系统的优化运行。     

大型低温多效蒸馏海水淡化装置进料方式研究

蒸馏法海水淡化的进料方式包括顺流、逆流和平流3种工艺,其中,逆流进料方式下物料水过冷度小但海水容易结垢,而平流进料具有系统简单、结垢倾向低和系统功耗低等优点。结合某1.25×104 t/d低温多效蒸馏海水淡化工程,对平流进料方式进行设计优化,形成较为成熟的大型低温多效蒸馏海水淡化工程进料设计方案。     

低温多效海水淡化系统的模拟计算

根据系统物料平衡、盐平衡、能量平衡、传热方程、热力学关系式及海水物性参数计算公式,建立了低温多效蒸馏海水淡化系统蒸汽喷射压缩器、蒸发器、淡水闪蒸罐及浓水闪蒸罐的数学模型。运用牛顿迭代法,确定了系统工艺参数计算的源程序。结合某电厂已投产四效平流低温多效蒸馏海水淡化装置,进行模拟计算,得出了系统造水比、比传热面积、比冷却海水流量等性能参数,且模拟计算结果与现场操作数据误差小于10%。     

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%。     

螺旋槽管降膜蒸发强化传热与结垢特性研究

降膜蒸发是海水淡化的一项主要技术。传热管是降膜蒸发器的核心部件。螺旋槽管是一种应用广泛的高效强化传热管,但在海水淡化中应用较少,缺乏相关的实验数据。为论证螺旋槽管用于海水淡化的可行性,首先在水平管降膜蒸发传热实验平台上,以自来水为工质,研究了螺旋槽管的强化传热特性,分析了喷淋密度、热通量、传热温差和蒸发温度对其传热的影响;然后借助低温多效蒸馏(LT-MED)海水淡化中试装置,在海水淡化实际工况下,运行测试180 d,研究了螺旋槽管的结垢特性。在本实验中,螺旋槽管传热系数较光管平均提高35%左右;其结垢厚度小于光管,结垢疏松多孔,易于清除。     

海水淡化与水源热泵联合系统性能与成本研究

提出了低温多效海水淡化装置与水源热泵联合系统技术,建立了联合系统数学模型,并利用MATLAB编制程序进行了求解,分析了末效二次蒸汽温度对联合系统热力性能与成本的影响,并且与低温多效海水淡化系统进行了成本比较。计算结果表明:在文章的计算范围内,随着末效二次蒸汽温度的升高,加热蒸汽量减少,蒸发器总传热面积增大,驱动蒸汽量减少,供热水量减少,综合效果是淡水成本增加。其他参数相同的情况下,与低温多效海水淡化系统相比,联合系统的淡水成本节省11.68%。     

低温多效海水淡化设备的化学清洗

低温多效海水淡化作为一种比较先进、能耗小的海水淡化方式越来越受到大家的关注,国内也刚开始引进这种海水淡化设备.本文首先简单地介绍了某工程中低温多效海水淡化设备(MED)的工艺流程,短期内结垢原因分析,重点介绍了MED清洗方案的确定及清洗过程.     

直热式太阳能海水淡化系统试验研究

针对间接式太阳能海水淡化方法,综合多级闪蒸和低温多效两种系统的优点,设计制造了具有一效蒸发器的直热式太阳能海水淡化试验装置,并对该系统进行了试验,给出了系统在不同闪蒸压力、蒸发压力和最高海水温度下的产水量和性能系数.试验结果表明,系统运行稳定,具有较高产水量和性生能系数.在闪蒸压力0.009MPa,蒸发压力0.004MPa条件下,最高海水温度70℃,产水量达到56.38kg·d,-1性能系数为5.68.文中还对闪蒸压力、蒸发压力和最高海水温度对系统产水量和性能系数的影响进行研究分析.     

海水淡化产量降低原因分析及提产实践

针对某钢铁公司低温多效蒸馏海水淡化(MED)装置满负荷运行近8年,换热管束出现腐蚀及结垢的现象,装置换热效率降低,产量逐年递减的情况,分析了蒸发器内腐蚀及结垢原因,并实施了化学清洗、换管等整体维护提产方案。实施后,单套MED产量由460 m3/h提升至500 m3/h,能耗下降6.7%,实现提产创收1 504万元/年,显著效果。     

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。     

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。     

低温多效海水淡化阻垢剂性能对比试验

为推进国产药剂在低温多效海水淡化生产装置中的应用,采用静态浓缩阻垢试验和低温多效海水淡化传热实验平台动态试验对1种国产和2种进口阻垢剂进行了性能对比,结果表明：在静态浓缩阻垢试验中,无论浓缩倍数是2.0还是3.0,国产阻垢剂均能达到93%以上的阻垢率,其阻垢性能与2#进口产品大体相当,但明显优于3#进口产品。在低温多效海水淡化传热实验平台动态试验中,1#,2#和3#均表现出较好的阻垢性能,N(Ca²⁺)/N(Cl^-)除个别数据外均在95%以上,但1#和2#阻垢剂的阻垢效果更为平稳。从试验结果看,国产阻垢剂表现出较好的生产应用前景。     

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。     

基于全周期缓慢结垢的多效蒸发海水淡化慢时变系统优化设计

多效蒸发（MED）是最主要的海水淡化方法之一,作为典型的慢时变系统,该系统在长期运行的过程中,往往会由于结垢导致蒸发器传热效率降低,造成减产甚至停工。为避免出现这种问题,工艺设计者会采取冗余设计,增大传热面积,这会导致设备投资的显著增加。为保证MED系统能够全周期运行,且尽可能减少总传热面积,提出了一种全周期优化设计方法。该方法以总传热面积最小为目标,对决策变量在整个周期内进行分段优化,同时考虑结垢过程、工艺变化以及控制方面的需求,对各效传热面积进行裕量设计,通过一步优化求解得到最优操作条件与最小传热面积,实现对慢时变系统的优化设计。最后,以八效MED海水淡化装置为例,同时用等面积法、等温差法、稳态优化设计方法以及全周期优化设计方法对系统进行设计。结果表明,全周期优化设计方法能够最大限度减少传热面积,大大降低了系统的设备投资,是一种有着良好应用前景的多效蒸发海水淡化系统优化设计方法。     

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。     

多效多级闪蒸(MEMS)设备的设计计算

一、概况蒸发法(或蒸馏法)海水淡化主要有两大类,卽多效蒸发法和多级闪蒸法。关于两者的原理已作过介绍,不再重述。多效蒸发在化工及其它部门早已应用,在海水淡化领域中应用也较早(如较老的浸管式海水蒸发器),但因加热管管壁结垢,使其应用受到了限制。为了避免结垢,多级闪蒸就逐步发展起来,它的最大特点就是:在传热管管壁上没有沸腾和汽化现象,而汽化是在空的闪蒸室内进