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《北京建筑大学》 2018年
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基于LNG冷能的海水淡化实验研究

占中来  
【摘要】:淡水资源的紧缺使得近年来海水淡化产业蓬勃发展,而我国的海水利用十三五规划也提出要在十三五末使得海水淡化总规模达到220万吨/日以上;与此同时,我国的能源发展十三五规划也提出天然气消费比重将达到10%,这为解决冷冻法海水淡化中冷源成本高的问题带来契机,使得基于LNG冷能的海水淡化技术具有了实际应用的前景。本文采用课题组获得专利授权的“基于LNG冷能的冷冻法海水淡化工艺模拟实验装置”,将原海水冷冻制冰,实验研究了FGCD(Freezing,gravity-driven and centrifugal desalination,冷冻-重力-离心复合脱盐)工艺中重力作用下的融化率对脱盐效果的影响,计算分析了FGCD系统的能耗,探讨了该工艺应用于实际生产的可能性。在此基础上,提出将微波处理应用于海水淡化,分别采用低温冰箱静态制冰和实验装置动态制冰得到海水冰样品,进行了FMCD(Freezing,microwave treatment and centrifugal desalination,冷冻-微波-离心复合脱盐)实验,研究了微波作用对脱盐效果的影响。针对实验室所用“基于LNG冷能的冷冻法海水淡化工艺模拟实验装置”的制冰系统建模,应用HYSYS软件分别模拟计算了无相变冷媒系统和有相变冷媒系统流程的能耗,提出了实验系统的改进意见。实验研究主要得到了如下结论:(1)实验装置所产片冰经FGCD工艺处理后,以Cl~-脱除率作为衡量标准,当重力作用下的融化率大于40%时,产水可满足一些石化行业的应用标准;当融化率大于80%时,所产淡水可以满足生活饮用水标准。因此,可以在未来工业生产中考虑水的分级利用;(2)实验装置所产片冰经FMCD工艺脱盐效果虽然低于FGCD工艺,但融化率到达60%左右时,Cl~-脱除率仍然可以达到90%以上。FMCD工艺用时远远低于FGCD工艺,在冬季温度较低的条件下,可应用FMCD脱盐工艺加快脱盐进程,提高淡水产水效率。在不改变微波处理时间的条件下,提高离心转速可以提高脱盐率,而增加离心时间对脱盐率和产水率的影响有限;(3)对实验装置耗电量的计算并结合HYSYS模拟研究表明:FGCD过程的能源消耗是可以接受的,当使用有相变的中间冷媒系统时,FGCD工艺能耗可以进一步降低,更有利于工业化生产的应用。
【学位授予单位】:北京建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:P747

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