气体再压缩式增湿去湿高盐废水淡化装置的建立与模拟

在增湿去湿法(HDH)高盐废水淡化的基础上耦合了MVR法,建立了一种新型的气体再压缩式增湿去湿高盐废水淡化装置。该系统是兼具气体循环和高盐废水循环的双循环系统,整个系统为零排放。通过Aspen Plus软件搭建该装置相关模型,分别模拟不同工艺操作参数对系统能效比和浓缩比的影响。当控制增湿塔进口空气温度为30℃、质量流量为1 900 kg/h、增湿塔进口水温度为90℃、进口水质量流量为15 t/h(水气比为7. 9)、循环水箱补充水质量流量为1 500 kg/h(25℃)、气体压缩比为1. 2时,系统效能比达到16. 3,浓缩比达到1. 64。     

循环流化床锅炉飞灰增湿低温悬浮脱硫特性

以循环流化床锅炉飞灰作为实验对象,研究增湿活化飞灰在低温悬浮反应器中的脱硫特性。实验结果表明：增湿低温悬浮脱硫过程中,当水钙比能保证反应器中增湿灰的悬浮流化状态时,反应温度对钙利用率存在促进与抑制作用。水钙比为1时,钙利用率随反应温度的升高而增大;水钙比为3、5时,钙利用率随反应温度升高先升高后降低;水钙比为10时,钙利用率随反应温度的升高而降低;当水钙比为10,飞灰增湿低温悬浮脱硫可将循环流化床锅炉飞灰初始钙利用率由41%提高至60%左右,最佳反应温度在60～80℃之间。扫描电镜表明,飞灰增湿活化后,飞灰颗粒表面空隙增多、产生裂缝,有利于进一步在悬浮反应器中脱硫。     

新型气隙式膜蒸馏组件盐水浓缩的试验研究

利用新型气隙式膜蒸馏组件对氯化钠溶液进行膜蒸馏试验研究。考察了进料温度、流速、浓度对膜通量、造水比和截留率的影响。结果表明,膜通量和造水比随着进料温度T3升高而增大,随着进料浓度的增加而减小;料液流量增加时膜通量增大,造水比降低;试验过程中截留率基本保持不变,稳定在99.8%以上。当料液浓度为3.0%,进料温度T1为30.0℃,T3为95.0℃、流量为7.0 L/h时,膜通量为4.1 L/(m2·h),造水比为7.0,截留率可达99.8%,经过60 d浓缩试验后,膜通量、造水比和截留率均保持稳定。     

惰性气体对高真空蒸发与冷凝过程的影响

采用Bhatnagar Gross Krood(BGK)模型方程,建立了计算多组分稀薄气体流动的数学模型和求解方法。应用该模型对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和癸二酸二丁酯(DBS)物系在有惰性气体存在条件下的一维蒸发和冷凝过程进行了数值模拟,考察了各操作工艺参数对该过程的影响。研究结果表明惰性气体分压远大于蒸发液体的饱和蒸气压时,蒸发效率趋近于零;升高蒸发温度、冷凝温度以及增大蒸发面和冷凝面之间的距离都将使得蒸发效率降低,其中冷凝温度的升高将使蒸发效率显著减小。     

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。     

高温高压水的分子动力学模拟

采用分子动力学（MD）模拟方法对高温高压水的结构性质和扩散系数进行了研究。结果表明,亚,临界和超临界条件下水分子间的氢键作用比常温常压下明显减弱。水分子的几何构型随温度的升高呈现规律变化,键长逐渐减小,键角逐渐增大。通过分析超,临界状态下水的径向分布函数看出,在一定压力下,径向分布函数峰值随着温度的升高呈现先增大后减小的趋势。扩散系数的模拟结果与文献试验值吻合良好,相对偏差小于5％。     

机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统模拟分析

提出了一种升膜(或降膜)蒸发器与强制循环蒸发器并用的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统,溶液在升膜(或降膜)蒸发器中蒸发至接近饱和,再进入强制循环蒸发器中蒸发结晶,可减少溶液循环功耗。并以处理量为1 t/h,质量浓度为10%碳酸钠水溶液为例,模拟分析了蒸发温度、压缩机压缩比对制热能效比COP等的影响规律,并以年总费用为目标函数进行优化计算。结果表明:(1)COP随蒸发温度升高稍有下降,随压缩比增大大幅减小,本模拟条件范围内的COP达15~50;(2)本优化条件下,年总费用随压缩比的增大先减小后增加,压缩比在1.3~1.4之间年总费用最低。     

煤/钙基载氧体化学链燃烧操作参数分析

化学链燃烧作为一种新颖的燃烧技术,在化石燃料燃烧释放能量的同时能够有效分离CO2。今以CO2为气化剂气化煤炭,基于Aspen Plus流程模拟软件,研究了煤/钙基载氧体化学链燃烧过程。结果表明,以CO2为煤气化剂,各反应器含水分少,可减少热损失。CaSO4载氧体具有载氧能力大以及反应活性良好等优点。气化炉中CO+H2含量随二氧化碳煤比增大逐渐增加后下降;随温度升高其含量先增加,后趋于平稳。燃料反应器中CO2+H2O含量随载氧体煤比增大,呈现先增大后减小的趋势;随温度升高其含量逐渐下降。空气反应器中CaSO4含量随空载比增大先增加后趋于平稳,随温度升高其含量趋于平稳后下降。气化炉中硫化物和氮化物含量随温度升高而下降,而燃料反应器和空气反应器中硫化物含量随温度升高增加趋势明显,氮化物含量变化不明显。最后确定了关键反应器操作参数:气化炉的二氧化碳煤比为1.8;燃料反应器的载氧体煤比为4.5;空气反应器的空载比为10.5和三反应器的操作温度分别为950、1000和1100℃。     

硝酸铵装置工艺废水处理及回收利用

介绍了天脊集团硝酸铵装置工艺冷凝液、蒸发冷凝液、造粒塔洗涤水等工艺废水的概况,针对硝酸铵装置产生的工艺废水,通过精确控制中和反应器pH值、更换中和洗涤塔填料、采用电渗析法选择性去除硝酸盐、用蒸发冷凝液代替工艺冷凝液对工艺蒸汽进行洗涤、提高造粒硝酸铵溶液浓度、将造粒塔洗涤水回用到钾盐装置等措施,最终实现了对硝酸铵装置工艺废水的处理及回收利用。     

闭式热泵膜蒸馏电镀废水系统的热力性能分析

为了可以对电镀废水中的金属盐类和水实现高效的资源化回收,且相较于常规蒸发法处理废水更加节能,提出了闭式热泵膜蒸馏电镀废水系统。该系统将膜蒸馏技术与闭式热泵进行耦合,基于质量和能量守恒原理编写膜蒸馏自定义模型,在与实验数据进行对比验证后,通过Aspen Plus仿真平台建立流程来模拟工作情况。通过改变关键操作参数,得到以下结果：进料速度会引起系统功耗的大幅度增加而对于膜蒸馏的潜热的影响较小,因此进料速度对于系统造水比(GOR)影响最大。蒸发温度对于系统的能效比(COP)有着较大的影响,且COP随着蒸发温度的提升而上升,在不同蒸发温度下,系统GOR的下降趋势随进料温度升高先缓再陡。进料浓度对于系统产量比(YRO)有着重要作用,YRO随进料浓度上升而上升;当处在较低的蒸发温度下,不同浓度下的GOR在低进料温度时值较为接近。     

冷冻复合法处理高盐高有机物废水的实验研究

针对冷冻法分离效率低的问题,在冷冻的基础上附加加水和离心处理后,探究了冷冻-加水-离心复合方法(FWCM)对高盐高浓度有机废水的处理效果.实验分别研究了加水质量比例和加水温度对模拟废水的脱盐率、COD去除率和净水率的影响.结果表明:加水过程有利于离心分离浓溶液.随着加入水溶液的质量比和温度的增加,盐和COD的去除率增大,净水率减小.     

单效热压缩蒸馏海水淡化热力过程数值模拟

建立了单效热压缩蒸馏海水淡化系统的热力学模型。分析了蒸发温度、压缩比和主动蒸汽压力等主要设计参数对系统造水比、单位造水换热面积和单位造水冷却水量的影响。结果表明,降低蒸发温度、减小压缩比和提高主动蒸汽压力将提高系统造水比,而单位产水换热面积将随蒸发温度和压缩比的减小而增加;提高蒸发温度和减小压缩比可以减小单位产水冷却水量;主动蒸汽压力对单位产水面积和冷却水量影响较小。研究成果将对系统优化设计提供有益的参考。     

船舶烟气余热驱动有机朗肯循环的系统性能分析

利用设计的有机朗肯循环系统回收船舶柴油机的排气能量,考虑冷却水循环,分析了蒸发温度、膨胀比对系统性能的影响。定义经济性函数为系统所需总换热面积和净输出功的比值,而综合评价函数为经济性目标函数和（火用）效率的加权和,以不同的优化目标函数,确定了适用于有机朗肯循环系统的最佳冷凝温度。研究结果表明,在一定膨胀比下,热效率随着蒸发温度的升高先增大再减小,存在最佳蒸发温度;优化目标函数不同,系统存在不同的最佳冷凝温度,以综合评价函数为优化目标,可确定较优的最佳冷凝温度;以R245fa为工质时,最佳蒸发温度为390K,最佳冷凝温度为316K,膨胀比为6.6,热效率可以达到12%;工质的选择对系统性能有很大影响,不同评价指标下系统的性能分析也不同。     

悬浮Ar-CH4纳米液滴蒸发过程的分子动力学模拟

采用非平衡分子动力学模拟方法,研究了Ar-CH4二元混合物体系的悬浮纳米液滴的蒸发行为。模拟结果表明,当蒸发过程开始时,混合物纳米液滴的球形度迅速减小;之后,维持在一定的球形度数值上波动。在整个蒸发过程中,纳米液滴基本为球形;模拟温度越高、液滴初始直径越小,球形度越小;甲烷的摩尔分数对球形度的影响不大。在蒸发过程的初期,混合物纳米液滴的蒸发速率较大,且随模拟温度的升高而增大,随液滴初始直径和甲烷摩尔分数的增大而减小。随着蒸发时间的延长,蒸发速率先急剧减小;然后,再缓慢减小。气体空间内惰性组分的加入,并不影响混合物纳米液滴的蒸发速率。     

板式蒸发式冷凝器热工性能实验

对影响板式蒸发式冷凝器热工性能的主要因素——空气的湿球温度、冷凝温度、相对湿度做了实验研究。结果显示：冷凝温度和冷凝压力均随着入口空气湿球温度的升高而升高;入口空气相对湿度对压缩机功耗的影响与湿球温度对压缩机功耗的影响均比较大;对基于同一压缩系统的实验比较表明,在冷凝温度为38℃时,板式蒸发式冷凝器的热流密度比管式蒸发式冷凝器平均大30.5%;且在相同的冷凝温度下,入口空气湿球温度越低,板式蒸发式冷凝器的热流密度比管式蒸发式冷凝器大得越多。     

多喷嘴脱硫废水烟道蒸发特性模拟分析

火力发电厂湿法脱硫产生的脱硫废水处理难度大,脱硫废水烟道蒸发技术能够有效降低脱硫废水排放量,甚至实现脱硫废水零排放,进而降低电厂运行成本。为研究多喷嘴脱硫废水雾化液滴在锅炉尾部烟道中的蒸发规律,建立了脱硫废水雾化液滴在烟气内的传热传质模型。以某330 MW锅炉尾部烟道为研究对象,利用Ansys Fluent模拟研究了不同喷嘴数量时,烟气和雾化液滴性质对废水运动蒸发过程的影响。结果表明,当脱硫废水流量一定时,随喷嘴数量增多,单个喷嘴废水流量逐渐减少,使废水液滴在烟道内的分布更均匀,喷嘴上方的低温区域面积沿流动方向逐渐增大,平均温度和最低温度升高。在不同烟气和液滴性质条件下,随喷嘴数量增多,液滴的蒸发速度均增大,蒸发时间和运动距离缩短,但降幅逐渐变小,且液滴蒸发距离与蒸发时间正相关。此外,液滴运动速度几乎不受喷嘴数量变化的影响,液滴运动速度主要受烟气速度的影响。不同喷嘴数量时,随烟气温度升高、烟气含水量降低、液滴粒径减少、液滴初始速度初始温度增加,废水液滴的蒸发时间降低,蒸发距离缩短;烟气流速的增加降低了蒸发时间,单喷嘴时,蒸发距离先减小后增大,当烟气流速为10 m/s时,蒸发距离最短为9...     

燃煤电厂湿烟气的除湿特性

燃煤电厂湿法脱硫后排放的烟气中含有大量水蒸气,造成大量水资源的浪费,溶液除湿工艺是水分回收技术之一。通过绝热型管式降膜除湿试验台,采用价格低廉的CaCl₂溶液为除湿剂,探究了湿烟气状态下溶液浓度、溶液温度、传质面积及进口温度对除湿性能的影响,试验得到了CaCl₂溶液除湿过程的传质系数,溶液除湿效率远高于清水冷凝除湿,为烟气除湿工艺的选择和性能预测提供了参考。     

接触式蒸发处理垃圾渗滤液膜浓缩液试验研究

采用接触式蒸发处理垃圾渗滤液纳滤膜浓缩液,考察了气体温度、气体流量、初始pH和蒸发率对冷凝液水质的影响。结果表明:随着气体温度的增加,稳定蒸发温度不断提高,冷凝液COD先降低后升高,而NH_3-N先升高后降低;随着气体流量的增加,冷凝液COD先降低后升高,而NH_3-N不断增加;随着初始pH的升高,冷凝液COD降低,而NH_3-N则相反。蒸发初期,冷凝液COD及NH_3-N较高,随蒸发率的提高,其含量不断降低,并在末期有所提高;蒸发初期和末期气体夹带较为显著。     

新型气隙式膜蒸馏组件脱盐过程

利用基于聚丙烯中空纤维膜和聚丙烯中空纤维换热管的新型能量回收式膜组件(AGMD-HF),以70 g·L^-1的氯化钠溶液为研究对象,考察了膜组件长度和膜孔径大小对膜组件脱盐性能的影响。为直接衡量操作条件、组件参数以及温差、浓差极化现象对传质系数的影响,引入总传质系数,并研究进料温度和膜孔径对总传质系数的影响。实验结果表明,总传质系数随着温度的升高、膜孔径的增大而增大,提高膜孔径可有效提高总传质系数,同时可有效提高通量和造水比。通量随组件长度的增大而减小,而造水比增大,因此在应用过程中可综合考虑通量和造水比以便选择合适的组件长度。     

热回收式板框膜蒸馏组件的制备及性能研究

制备了一种新型的热回收式板框膜蒸馏组件,该组件主要由疏水性平板微孔膜和中空纤维换热丝构成,并对其负压辅助气隙式膜蒸馏过程进行了研究。重点考察了进料液温度、进料液流量和透过侧真空度等操作参数对膜组件膜通量、造水比及脱盐率等性能的影响。实验结果表明,膜通量随着进料液温度、进料液流量及真空度的升高而增大;造水比随进料温度和真空度的升高而增大,但随进料流量的加大而减小。在进料液温度为95℃、进料液流量为70 L/h、真空度为0.05 MPa时,膜通量和造水比最高可达33.0 kg/(m~2·h)和2.050,而脱盐率始终在99.98%以上,与传统膜蒸馏相比,造水比提高1倍以上,表现出了高通量下较好的热回收效果。