【摘要】：水、食物、健康、教育及能源,這五個指標如同人的五個手指一樣,結合形成了“五指聯(lián)盟”。地球上的水,盡管數(shù)量巨大,而能直接被人們生產和生活利用的,卻少得可憐。地球的淡水資源僅占其總水量的2.5%,而在這極少的淡水資源中,又有87%的難以利用。剩余的海水又咸又苦,不能飲用,不能灌溉,也難以用于工業(yè)。近年來,隨著人口膨脹與工農業(yè)生產規(guī)模的迅速擴大,全球淡水用量飛快增長。同時人們又在大規(guī)模污染水源,導致水質惡化,預計到2025年,全世界將有30億人口缺水。淡水資源緊缺已發(fā)展為一個全球性的問題。近年來,反滲透海水淡化技術不斷得到發(fā)展,系統(tǒng)占地小,運行工藝簡單,投入成本和運行成本相對較低,市場份額不斷提高。同時可再生能源利用技術不斷發(fā)展,風能發(fā)電和太陽能發(fā)電技術已取得了一系列成就。沿海地區(qū)和海島地區(qū)是淡水資源嚴重不足的地區(qū)之一,有海水淡化的巨大需求,同時風能和太陽能豐富,具備新能源開發(fā)利用的自然條件。利用新能源驅動反滲透海水淡化,是解決我國沿海與海島區(qū)域水資源短缺的一項行之有效的措施�！拔逯嘎�(lián)盟”的時代已經到來,我們需要將這五個要素結合在一起,將新能源與海水淡化相結合,不僅可以解決淡水匱乏,還可以減少傳統(tǒng)能源帶來的環(huán)境污染�；诖�,本文對基于反滲透方法的新能源海水淡化系統(tǒng)進行了研究,建立了整個系統(tǒng)的數(shù)學模型,并且運用軟件模擬,初步驗證了反滲透系統(tǒng)設計的正確性。利用HOMER軟件直接對發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設計分析,得到理想的設計方案,為新能源和海水淡化的耦合方面,提供一些理論依據(jù)。同時,將模擬試驗的結果進行詳細分析,為相關的試驗研究明確方向。首先綜述了主流海水淡化工藝及相關集成技術,各種新能源與海水淡化耦合的方式以及研究現(xiàn)狀,介紹了海水淡化工藝的相關集成技術和濃鹽水相關鏈接產業(yè)。然后分成兩大模塊對對基于反滲透方法的新能源海水淡化系統(tǒng)進行詳細介紹,即風光互補系統(tǒng)和反滲透海水淡化系統(tǒng)。前者,詳細的描述了風光資源的分布和相應的計算方法,建立系統(tǒng)的數(shù)學模型,說明了風能和太陽能的評估方法;并且利用meteonorm軟件和homer軟件得到相應的太陽能輻射數(shù)據(jù),利用weibull分布的方法對風能資源評,將nasa數(shù)據(jù)庫和收集到的風能數(shù)據(jù)與homer軟件相結合,得到一年中平均每小時的風速數(shù)據(jù),為后文中風光互補系統(tǒng)提供依據(jù)。后者對反滲透系統(tǒng)的取水設計、預處理工藝、脫鹽部分、后處理等方面進行了詳細的說明。最后本文結合小三門島地區(qū)的自然資源以及水需求量,設計了離網型風光互補反滲透海水淡化系統(tǒng)。不僅對海水淡化系統(tǒng)進行了工程設計,并且根據(jù)負載系統(tǒng)的需求,對風光互補發(fā)電系統(tǒng)進行了匹配設計。為了降低系統(tǒng)的投資費用,利用homer軟件對獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)、獨立風能發(fā)電系統(tǒng)和風光互補系統(tǒng)進行了仿真模擬,并將結果對比分析,得出最佳的設計方案。研究創(chuàng)新與特色如下:(1)不同于傳統(tǒng)的海水淡化工藝,本文采用新能源驅動海水淡化,建立了整個系統(tǒng)的數(shù)學模型,并將發(fā)電系統(tǒng)和海水淡化系統(tǒng)進行了匹配設計,同時利用海德能公司開發(fā)出的相關軟件進行了模擬驗證;(2)對項目實施地的資源進行了評估,提出了nasa數(shù)據(jù)庫、氣象資料以及相應的軟件相結合,仿真出一年平均每小時的太陽能輻射和風能數(shù)據(jù),充分利用了利用meteomorm軟件、pvsyst軟件和homer軟件;(3)直接利用homer軟件對新能源發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化,大大減小系統(tǒng)的計算量�？傊�,利用可再生能源驅動海水淡化裝置,可以改善海島居民淡水供應,具有社會效益;為海島的旅游業(yè)開發(fā)奠定基礎,具有經濟效益;減少傳統(tǒng)能源發(fā)電帶來的環(huán)境污染問題,具有環(huán)境效益。
【圖文】：

減少傳統(tǒng)能源帶來的環(huán)境污染。了一種基于反滲透方法的新能源海水耦合方面，提供一些理論依據(jù)。同時的試驗研究明確方向。研究與發(fā)展現(xiàn)狀用海水脫鹽生產淡水的技術和過程[1]藝包括多級閃蒸技術（MSF）、多效術(RO) 、電滲析法(ED)、冷凍法和水、膜法[2]和結晶法三種形式。正向滲的海水淡化技術。由于不同的國家，同。海灣國家具有豐富的石油資源，用反滲透技術。不同海水淡化技術產

基本原理：將預熱的海水引入閃蒸室，控制閃蒸室的壓力低于熱鹽水對應的飽和蒸汽壓，此時過熱的海水急速的汽化，，鹽水的溫度降低，蒸汽遇到低溫的鹽水被冷凝成為淡水，剩余的濃鹽水，降低到相應的飽和溫度，引入到壓力低于此時鹽水飽和蒸汽壓的閃蒸室，重復上述擴容、降壓和降溫的過程，依次直至末級閃發(fā)室[7]，閃蒸室的個數(shù)即多級閃蒸的級數(shù)。多級閃蒸工藝結構有貫通型(OTMSF)、帶有鹽水循環(huán)器(MMSF)和帶有排熱段(CMSF)三種形式[8]，都包括鹽水加熱器、熱回收段閃蒸器、熱排放段閃蒸器、真空抽氣系統(tǒng)、真空除氧器、除CO2器和化學計量系統(tǒng)等，下圖 1-2 為最簡單的貫通型工藝流程。其中多級閃蒸器是全套裝置的核心設備，由下部分的閃蒸室和上部分的冷凝室組成。適用范圍：用于大型和超大型海水淡化，火力發(fā)電廠、石油化工廠的鍋爐供水、工業(yè)廢水和礦井苦咸水的處理與回收，大型船舶和蒸汽動力船，以及印染、造紙工業(yè)廢堿液的回收等[9]。由于該工藝設備工程投資高，動力消耗大，故目前主要在石油豐富淡水匱乏的海灣國家使用，該地區(qū) 74％的海水脫鹽工廠廣泛采用多級閃蒸法，是海水脫鹽工業(yè)的主導技術。
【學位授予單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P747.5

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本文編號：2583765