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《华北电力大学》 2001年
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热电联产多级闪蒸海水淡化技术的理论与实践

周少祥  
【摘要】: 随着人口的增长、社会发展和人民生活水平的不断提高,沿海淡水资源短缺问 题将日益严重,海水淡化技术将成为21世纪解决沿海淡水供应问题的必然选择。 MSF多级闪蒸技术是国际海水淡化市场的主力军,其装置的国产化研制是一项非常 重要的科研课题。 本文在前人研究成果的基础上,着重进行了MSF多级闪蒸海水淡化装置设计 理论与加工工艺、系统动静态特性等问题的研究,并进行了工业性试验。鉴于海水 淡化过程以及其他能源利用过程的热力性能评价方法众说纷纭,所用热力性能指标 之间缺乏可比性,本文进行了统一化研究。 本文对闪蒸过程进行了全面的热力学分析,首次将非平衡热力学思想引入多级 闪蒸过程的分析,使人们对闪蒸过程的理解更容易。建立了完整的MSF系统静特性 模型,该模型简洁、准确,与实际运行数据很好相符。利用所建立的模型,本文对 热电联产多级闪蒸海水淡化装置进行了迄今为止最全面的定量分析,弥补了国内外 文献的不足,为MSF装置运行规范的制定提供了方便。 为保障MSF海水淡化装置国产化研制的顺利进行,本文深入研究了影响MSF 系统设计的主要因素,建立了MSF海水淡化装置的规范化设计方法,完成了国产 3000t/d多级闪蒸海水淡化装置设计,其局部原型的中试装置经多次运行试验证明, 能稳定生产出高品质淡水,而且其防腐蚀等工艺性能比引进装置具有明显的优势, 说明本文所进行的理论分析是正确的,设计方法是先进的。尽管装置加工质量尚待 进一步提高,但根据中试装置的配置与实际运行条件,我们所研制开发的国产第一 台大中型多级闪蒸海水淡化的中间试验装置是成功的。 盐水加热器是MSF系统的主要设备之一,为单入单出的管式换热器,这类换 热器动态过程的建模与仿真问题并不是十分复杂,但仍然存在一些问题。本文在全 面分析总结分布参数模型的解析解及其简化方法的基础上,充分研究了分段线性化 处理方法,并进行详细的仿真计算,得出了一些有益的结论。对不同扰动因素,各 段之间的连接方式不同,不能简单处理成串联结构,否则将导致错误的结果。对于 入口温度扰动,响应传递为串联结构;对流量和加热量扰动扰动,由于这些扰动在 系统空间上具有同时性,因此构成并联方式,而各段扰动的温度变化响应却只能通 过串联方式传递,因此,分段后各段之间的联系为串并联结构。 本文推导出分段后总传递函数的形式,并证明当分段数趋于无穷大时,其结果 与分布参数模型的解析解完全相同,从而也证明了可以通过提高分段数改善仿真计 算结果的精度。 本文针对单入单出系统,还提出了分布参数模型简化处理的一种新方法——待 定函数法,与其他方法比较,具有简单明了、计算精度高的特点。 本文根据热工理论,以每一级闪蒸器为单元,建立了MSF系统动态过程的数 学模型和MATLAB仿真模型,比其他文献提供的模型更完善,考虑的因素更全面。 将各级之间的联系以耦合扰动向量的形式给出,不仅有助于理解扰动的耦合作用, 还避免了建立大型的系统整体状态矩阵,使仿真计算变得更容易。在此基础上,详 细研究了MSF系统动态过程数学模型的线性化处理方法,并进行了仿真计算。为 MSF装置的运行调整与控制策略的制定提供了诀策依据,为MSF系统的国产化研”“ 制提供技术支持。 本文分析了各种脱盐过程以及其他用能过程的常规热力性能评价指标之间存 在的不可比性问题,指出导致这种不可比性的根本原因在于能量、炯量和电量之间 存在不等价性。根据对理想热电联产循环实质的分析,以及对各种脱盐过程的用能 特点的分析,建立了以电量为基准的统一性性能评价指标体系,并推广运用于整个 能源利用领域,使各种用能方式的热力学性能可以在统一、客观、合理和科学的基 准上进行比较和评价。 以电量贯穿能源利用过程的始终,分层次研究从能源供应、传输过程到终端消 费的各个环节的热力性能及其变化,从而彻底改变了过去对热电联产供热系统的分 析局限于热电厂内的不足,有利于各种供热方案的对比与决策,这是能源管理科学 发展的客观要求。 以电量为基准的统一性性能评价指标体系的关键在于“指标的可比性”,从而 使热电联产的理论研究超越了热耗的所谓合理分摊问题,彻底摆脱了许多纠缠不清 的人为规定性问题,使总能系统的研究方向更加明确和具体,本文的研究具有开创 性。 本文以电量为基准,以热电联产总能系统为基本模式,构造了简便易行的总能 系统形式,从而使总能系统的概念具体化和具有可操作性。在此基础上,推导出热 电联产机组的临界热电比,为判别热电联产总能系统的节能性提供了方便。并对长*_ 期以来困绕热电联产发展、存在很大争议的供热成本和热价问?
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:P747

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【引证文献】
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4 刘东涛;燃气轮机化学回热闪蒸控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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【参考文献】
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【共引文献】
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2 孙志勇;孟燕;;热力管网水力平衡分析软件(Flowra3.2)在设计中的应用[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
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4 陈宗海;张陈斌;董道毅;;量子信息系统仿真[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
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7 林格玮;杨伟;陈焕倬;;满液式蒸发器用强化蒸发管的换热实验研究[A];第十届海峡两岸冷冻空调技术研讨会论文集[C];2011年
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9 张宏立;彭光正;;SIMULINK环境下3RPS并联机构运动可视化研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
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2 起华荣;A356合金熔体调控对流动性的影响机理研究[D];昆明理工大学;2009年
3 贾国斌;若干铅基合金真空蒸馏分离提纯的研究[D];昆明理工大学;2010年
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7 靳涛;火电机组反向建模方法的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
8 林振娴;热电联产系统冷源领域节能及耦合机理研究[D];华北电力大学(北京);2011年
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10 周景宏;能效电厂理论与综合资源战略规划模型研究[D];华北电力大学(北京);2011年
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1 李华;热电厂能量利用与节能技术改造研究[D];山东科技大学;2010年
2 李三保;吉林省县域经济产业协同发展研究[D];长春理工大学;2010年
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9 路兴旺;燃气轮机化学回热实验台总体控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
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1 古新;管壳式换热器数值模拟与斜向流换热器研究[D];郑州大学;2006年
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1 王慧敏;多级闪蒸水电联产集成系统的模拟与优化[D];中国海洋大学;2011年
2 冼海珍;MSF系统建模与仿真[D];华北电力(北京)大学;2002年
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10 刘喜超;单轴燃气轮机动态仿真[D];重庆大学;2006年
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1 伍联营;肖胜楠;王慧敏;;热膜耦合水电联产集成系统的模拟与优化[J];计算机与应用化学;2011年12期
2 杨家龙;路兴旺;郑洪涛;王涛;;燃气轮机烟气回热循环利用控制研究[J];控制工程;2009年S3期
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1 齐秀龙;郑洪涛;杨仁;刘倩;潘福敏;姜雨;;协同作用反应器流场模拟及优化设计[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年
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1 李园园;斗轮机位置环优化系统的研究[D];燕山大学;2012年
2 刘东涛;燃气轮机化学回热闪蒸控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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3 记者 陈治国;“电水联产”获政策力挺[N];中国电力报;2005年
4 本报记者 叶松亭;“幸好,我们还有海洋”[N];文汇报;2012年
5 中国海洋大学 高丛堦院士;中国海水利用发展现状与展望[N];青岛日报;2009年
6 陈杰 赵婀娜;天津:向大海要淡水[N];人民日报;2004年
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9 国家海洋局第一研究所所长 研究员 马德毅;海水淡化是提供水资源增量的重要途径[N];青岛日报;2014年
10 丁志强;海水淡化:呼唤高性能不锈钢[N];中国冶金报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 周少祥;热电联产多级闪蒸海水淡化技术的理论与实践[D];华北电力大学;2001年
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1 王慧敏;多级闪蒸水电联产集成系统的模拟与优化[D];中国海洋大学;2011年
2 冼海珍;MSF系统建模与仿真[D];华北电力(北京)大学;2002年
3 赵敬恩;基于风能利用的海水淡化技术途径研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2013年
4 李长胜;一种用于海水淡化的新型热泵装置[D];中国石油大学;2010年
5 刘畅;太阳能海水淡化装置性能研究[D];大连理工大学;2013年
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