热膜耦合海水淡化工艺系统热经济性评价

摘要

淡水资源短缺已经成为全球性问题，越来越多的国家和地区面临淡水危机。寻找新水源，解决淡水危机是目前世界各国各地区面临的重要问题。海水淡化作为开辟新水源最有效最直接的途径，引起了人们的广泛关注。海水淡化技术主要包括反渗透法，电渗析法和蒸馏法，蒸馏法又包括多效蒸馏法和多级闪蒸法。目前，应用于大规模生产的海水淡化技术主要是反渗透(RO)膜法海水淡化技术、低温多效蒸馏(MED)和多级闪蒸(MSF)热法海水淡化技术。其中，反渗透海水淡化技术因为投资成本低、设备简单、产水量大等优势，在国内外海水淡化领域中应用最为广泛，占比达到60％以上。但膜法产水含盐量较高，膜通量受海水温度影响较大。热法产水含盐量低，产水品质高，但海水利用效率低，制水成本较高成为其进一步推广的瓶颈。所以，研究开发新的海水淡化工艺对提高海水利用效率和系统经济性具有重要意义。
　　热膜耦合法海水淡化技术是一种将热法海水淡化技术和膜法海水淡化技术有机结合的集成技术，它通过优化工艺系统和合理配置资源，以降低海水淡化的制水成本，从而得到较高的经济性。热膜耦合法海水淡化技术是目前海水淡化领域最为先进的技术，是未来海水淡化研究的主要方向。
　　本文首先对反渗透海水淡化系统进行了工艺系统的设计，建立了反渗透海水淡化系统产水与经济性计算的数学模型，利用MATLAB软件编制了反渗透海水淡化产水特性与经济性评价软件，利用该软件对各卷式反渗透海水淡化膜进行了产水特性及经济性比较，发现卷式反渗透膜SW30XLE-400的性能最佳;对规模为10000t/d的反渗透膜法海水淡化系统进行了产水及经济性分析，结果表明:当淡水产量不变时，进水流量随进水浓度的升高而增加，脱盐率随进水浓度的升高而提升，但回收率下降，制水成本和能耗增加明显。
　　本文详细阐述了低温多效蒸馏海水淡化系统的组成部分及工作原理，并对该热法海水淡化系统进行了工艺系统的设计，建立了低温多效蒸馏海水淡化系统产水及经济性计算模型，根据建立的数学模型对规模为10000t/d的低温多效蒸馏海水淡化系统进行了产水性能分析和经济性评价，计算所得系统造水比为5.532。
　　本文将热法低温多效蒸馏海水淡化系统与膜法反渗透海水淡化系统进行集成得到MED-RO热膜耦合海水淡化系统，并以膜法与热法的产水分配比为优化参数对该耦合系统进行了产水特性及经济性分析与优化，得出结论:耦合海水淡化系统中产水浓度随着产水比的增大而增大，制水成本随着产水比的增大而减小，当产水比为1.2时，产水浓度为297.47mg/L，制水成本为0.7174$/t，热膜耦合法海水淡化系统得到最佳产水特性和最优经济性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 海水淡化技术的应用与发展

1．2．1 海水淡化技术国内外研究现状

1．2．2 海水淡化主要技术发展概况

1．3 热膜耦合法海水淡化发展现状

1．3．1 热膜耦合法海水淡化研究意义

1．3．2 热膜耦合法海水淡化的发展概况

1．4 本文研究内容

第2章 反渗透海水淡化系统设计与计算

2．1 反渗透海水淡化系统研究

2．1．1 反渗透海水淡化原理

2．1．2 反渗透海水淡化系统主要组成部分

2．2 反渗透海水淡化系统工艺设计

2．2．1 反渗透海水淡化系统流程设计

2．2．2 反渗透海水淡化膜的选择

2．3 反渗透海水淡化系统模型

2．3．1 反渗透海水淡化系统数学模型

2．3．2 反渗透海水淡化系统经济模型

2．4 反渗透海水淡化经济性评价

2．5 本章小结

第3章 低温多效蒸馏海水淡化系统设计与计算

3．1 低温多效蒸馏海水淡化原理

3．2 低温多效蒸馏海水淡化系统设计

3．3 低温多效蒸馏海水淡化系统数学模型

3．3．1 蒸发器数学模型

3．3．2 预热器数学模型

3．3．3 闪蒸罐数学模型

3．3．4 冷凝器数学模型

3．3．5 主要热力性能指标

3．4 低温多效蒸馏海水淡化系统经济模型

3．5 低温多效蒸馏海水淡化系统热力性能及经济性分析

3．6 本章小结

第4章 热膜耦合法海水淡化系统优化设计

4．1 热膜耦合法海水淡化系统设计

4．2 热膜耦合法海水淡化系统热力性能分析

4．3 热膜耦合法海水淡化系统经济性分析与优化

4．4 本章小结

5．1 全文总结

5．2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢