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低温多效蒸发海水淡化变工况分析与实验研究

曹开智  
【摘要】:现今的全球性的水资源危机对经济可持续增长和普通百姓生活水平的提高带来了巨大威胁。海水淡化是缓解水资源危机的重要方法。由于低温多效蒸发海水淡化技术制造成本低,运行温度低于多级闪蒸,从而海水腐蚀小而且造水成本也很有竞争优势,并且可以与沿海电厂结合,电厂的低温蒸汽作为加热蒸汽的热源,从而实现水电联产的结合。因此,目前低温多效蒸发海水淡化技术越来越成为学者研究的课题。 本文针对低温多效海水淡化系统在海水温度和浓度,进料海水的流量,和蒸汽的温度等参数在变化的条件下运行时,同时考虑海水沸点升高,二次蒸汽经过汽水分离装置和上下效连接蒸汽管道对二次蒸汽的压力降低所引起的温度损失,低温散热损失,蒸发器管束结垢而引起污垢系数大小变化等不利影响,详细计算了系统的淡水产量和造水比等性能参数的变化趋势并得出了系统在变工况运行条件下的规律。 文中从低温多效蒸发淡化系统的蒸发器、预热器、闪蒸罐、冷凝器四个单元出发,建立了火用损失的数学模型,并计算了系统的火用效率的大小和各单元的火用损率的分布情况。结果表明,蒸发器的火用损率占到主要部分。从而得知今后系统的研究重点是蒸发器的喷淋装置和合理布置管束位置以及通过合理安排效数来降低传热温差,从而降低由传热温差所产生的火用损失。通过计算表明,随着加热蒸汽温度的升高,蒸发器的火用损率是降低的而冷凝器的火用损率是增大的,同时系统的火用效率是随加热蒸汽温度的升高而减小的。 所以可以看出,系统运行在低温条件下,不但可以降低海水腐蚀程度,而且可以提高造水性能。 最后,从节约造水成本和提高系统运行可靠性等角度出发,作者参与设计和加工组装了一台5效塔式低温多效蒸发海水淡化实验装置。通过系统抽真空实验表明,经过加工和调试后的系统的密封性能完全符合设计要求,同时还初次测试了系统的造水能力,对低温多效蒸发海水淡化系统的运行有了基本工程经验。实验装置设计和制造以及安装调试为未来中国推广大型低温多效蒸发海水淡化技术积累了一定的经验。


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