【摘要】：水、食物、健康、教育及能源,這五個指標(biāo)如同人的五個手指一樣,結(jié)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(chǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(dǎo)致水質(zhì)惡化,預(yù)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(shù)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(shù)不斷發(fā)展,風(fēng)能發(fā)電和太陽能發(fā)電技術(shù)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(yán)重不足的地區(qū)之一,有海水淡化的巨大需求,同時風(fēng)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(qū)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(jīng)到來,我們需要將這五個要素結(jié)合在一起,將新能源與海水淡化相結(jié)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。基于此,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(xué)模型,并且運用軟件模擬,初步驗證了反滲透系統(tǒng)設(shè)計的正確性。利用HOMER軟件直接對發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計分析,得到理想的設(shè)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(jié)果進行詳細(xì)分析,為相關(guān)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(guān)集成技術(shù),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(guān)集成技術(shù)和濃鹽水相關(guān)鏈接產(chǎn)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(xì)介紹,即風(fēng)光互補系統(tǒng)和反滲透海水淡化系統(tǒng)。前者,詳細(xì)的描述了風(fēng)光資源的分布和相應(yīng)的計算方法,建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,說明了風(fēng)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(yīng)的太陽能輻射數(shù)據(jù),利用weibull分布的方法對風(fēng)能資源評,將nasa數(shù)據(jù)庫和收集到的風(fēng)能數(shù)據(jù)與homer軟件相結(jié)合,得到一年中平均每小時的風(fēng)速數(shù)據(jù),為后文中風(fēng)光互補系統(tǒng)提供依據(jù)。后者對反滲透系統(tǒng)的取水設(shè)計、預(yù)處理工藝、脫鹽部分、后處理等方面進行了詳細(xì)的說明。最后本文結(jié)合小三門島地區(qū)的自然資源以及水需求量,設(shè)計了離網(wǎng)型風(fēng)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(shè)計,并且根據(jù)負(fù)載系統(tǒng)的需求,對風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)進行了匹配設(shè)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(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)光互補系統(tǒng)進行了仿真模擬,并將結(jié)果對比分析,得出最佳的設(shè)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(qū)動海水淡化,建立了整個系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并將發(fā)電系統(tǒng)和海水淡化系統(tǒng)進行了匹配設(shè)計,同時利用海德能公司開發(fā)出的相關(guān)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(yīng)的軟件相結(jié)合,仿真出一年平均每小時的太陽能輻射和風(fēng)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。總之,利用可再生能源驅(qū)動海水淡化裝置,可以改善海島居民淡水供應(yīng),具有社會效益;為海島的旅游業(yè)開發(fā)奠定基礎(chǔ),具有經(jīng)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(chǎn)淡水的技術(shù)和過程[1]藝包括多級閃蒸技術(shù)（MSF）、多效術(shù)(RO) 、電滲析法(ED)、冷凍法和水、膜法[2]和結(jié)晶法三種形式。正向滲的海水淡化技術(shù)。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(shù)。不同海水淡化技術(shù)產(chǎn)

基本原理：將預(yù)熱的海水引入閃蒸室，控制閃蒸室的壓力低于熱鹽水對應(yīng)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(yīng)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(fù)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(jié)構(gòu)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(xué)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(shè)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(shè)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(dǎo)技術(shù)。
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P747.5

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;技術(shù)前沿:太陽能海水淡化系統(tǒng)專用救災(zāi)現(xiàn)場[J];硅谷;2011年08期

2 王永青;何宏舟;;海水淡化系統(tǒng)的性能優(yōu)化與評價準(zhǔn)則[J];化學(xué)工程;2012年02期

3 劉波;李娜;;平海電廠海水淡化系統(tǒng)介紹[J];科技風(fēng);2013年07期

4 賈海軍,李毅,肖志,李勝強,仲朔平,姜勝耀,張佑杰;與核供熱堆耦合的海水淡化系統(tǒng)及蒸發(fā)工藝研究[J];核動力工程;2003年S2期

5 陳金增,宋振海,張青枝,黃素逸;熱力蒸汽壓縮式海水淡化系統(tǒng)熱力分析[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報;2005年04期

6 楊英俊 ,陳志莉 ,鄭宏飛 ,楊海平;全自然能源海水淡化系統(tǒng)[J];太陽能;2005年02期

7 張福錄;李雪民;;反滲透法海水淡化系統(tǒng)的設(shè)計[J];一重技術(shù);2005年05期

8 張曉東;原郭豐;成珂;張鶴飛;;新型太陽能海水淡化系統(tǒng)[J];水處理技術(shù);2006年06期

9 龐勝林;劉金生;;華能浙江分公司海水淡化系統(tǒng)研究[J];電力設(shè)備;2006年09期

10 高蓬輝;吳安民;成珂;張鶴飛;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海水淡化系統(tǒng)產(chǎn)水模擬及預(yù)測[J];石油化工設(shè)備;2006年06期

相關(guān)會議論文 前7條

1 王許云;張林;陳歡林;高從X&;;太陽能海水淡化系統(tǒng)開發(fā)進展[A];第一屆海水淡化與水再利用西湖論壇論文集[C];2006年

2 龐勝林;劉金生;;海水淡化系統(tǒng)研究[A];提高全民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)創(chuàng)新型國家——2006中國科協(xié)年會論文集（下冊）[C];2006年

3 王剛;周志瑩;顧為東;;利用非并網(wǎng)風(fēng)電進行海水淡化系統(tǒng)的優(yōu)勢分析[A];新形勢下長三角能源面臨的新挑戰(zhàn)和新對策——第八屆長三角能源論壇論文集[C];2011年

4 劉曉華;趙廣斌;沈勝強;曹國建;陳文博;;太陽能海水淡化系統(tǒng)性能對比研究[A];高等學(xué)校工程熱物理第十九屆全國學(xué)術(shù)會議論文集[C];2013年

5 馮巍;;海水淡化系統(tǒng)與制氯系統(tǒng)聯(lián)動運行及邏輯優(yōu)化與設(shè)備節(jié)約探討[A];2013年中國電機工程學(xué)會年會論文集[C];2013年

6 肖麗;吳善宏;周佰魏;何先營;;海水淡化系統(tǒng)殺菌方式的優(yōu)化應(yīng)用[A];第四屆火電行業(yè)化學(xué)(環(huán)保)專業(yè)技術(shù)交流會論文集[C];2013年

7 王金華;胡黨輝;嚴(yán)俊杰;邵樹峰;劉繼平;;改進型多級閃蒸海水淡化系統(tǒng)的經(jīng)濟性研究[A];中國動力工程學(xué)會第三屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前7條

1 首席記者 邱麗娜;我省海水淡化系統(tǒng)項目成功投運[N];黑龍江經(jīng)濟報;2010年

2 本報記者 孫安然 朱_g;“全能”型海水淡化系統(tǒng)正式亮相[N];中國海洋報;2013年

3 王友柏　記者 張瑋煒;紅沿河核電海水 淡化系統(tǒng)投入使用[N];大連日報;2010年

4 記者 王榮琦;國內(nèi)首個核電站海水淡化系統(tǒng)啟用[N];遼寧日報;2010年

5 劉婧婷　記者 張桂英 張斯文;我省海水淡化系統(tǒng)印尼投運[N];黑龍江日報;2010年

6 記者 馮曉彤　通訊員 張存保;世界首例三工況低溫多效海水淡化系統(tǒng)成功應(yīng)用[N];首都建設(shè)報;2011年

7 本報記者 吳德強;太陽和風(fēng)可淡化海水[N];北京科技報;2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 韓冰;用于MEE海水淡化系統(tǒng)的蒸汽熱力壓縮機及混合可再生能源系統(tǒng)的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

2 鄧潤亞;海水淡化系統(tǒng)能量綜合利用與經(jīng)濟性研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 鄒維東;多級海水淡化系統(tǒng)裝置推廣研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

2 劉珩;四效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

3 張新春;一種新型太陽能自然真空海水淡化系統(tǒng)性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

4 朱鳴鳴;太陽能增濕除濕海水淡化系統(tǒng)性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

5 馬原;一種海水淡化系統(tǒng)的自動控制程序設(shè)計[D];吉林大學(xué);2016年

6 周婷;基于反滲透方法的新能源海水淡化系統(tǒng)研究[D];上海海洋大學(xué);2016年

7 郭麗江;熱電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)節(jié)能降耗分析[D];華北電力大學(xué)（北京）;2005年

8 閆冬俠;海水淡化系統(tǒng)中超濾膜性能的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2006年

9 王曉;超聲波輔助蒸發(fā)太陽能海水淡化系統(tǒng)研究[D];青島理工大學(xué);2010年

10 劉鵬;單效蒸發(fā)機械壓汽海水淡化系統(tǒng)熱力性能研究[D];集美大學(xué);2012年

本文編號：2583765