【摘要】：淡水資源的緊缺使得近年來(lái)海水淡化產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,而我國(guó)的海水利用十三五規(guī)劃也提出要在十三五末使得海水淡化總規(guī)模達(dá)到220萬(wàn)噸/日以上;與此同時(shí),我國(guó)的能源發(fā)展十三五規(guī)劃也提出天然氣消費(fèi)比重將達(dá)到10%,這為解決冷凍法海水淡化中冷源成本高的問(wèn)題帶來(lái)契機(jī),使得基于LNG冷能的海水淡化技術(shù)具有了實(shí)際應(yīng)用的前景。本文采用課題組獲得專利授權(quán)的“基于LNG冷能的冷凍法海水淡化工藝模擬實(shí)驗(yàn)裝置”,將原海水冷凍制冰,實(shí)驗(yàn)研究了FGCD(Freezing,gravity-driven and centrifugal desalination,冷凍-重力-離心復(fù)合脫鹽)工藝中重力作用下的融化率對(duì)脫鹽效果的影響,計(jì)算分析了FGCD系統(tǒng)的能耗,探討了該工藝應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的可能性。在此基礎(chǔ)上,提出將微波處理應(yīng)用于海水淡化,分別采用低溫冰箱靜態(tài)制冰和實(shí)驗(yàn)裝置動(dòng)態(tài)制冰得到海水冰樣品,進(jìn)行了FMCD(Freezing,microwave treatment and centrifugal desalination,冷凍-微波-離心復(fù)合脫鹽)實(shí)驗(yàn),研究了微波作用對(duì)脫鹽效果的影響。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室所用“基于LNG冷能的冷凍法海水淡化工藝模擬實(shí)驗(yàn)裝置”的制冰系統(tǒng)建模,應(yīng)用HYSYS軟件分別模擬計(jì)算了無(wú)相變冷媒系統(tǒng)和有相變冷媒系統(tǒng)流程的能耗,提出了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的改進(jìn)意見(jiàn)。實(shí)驗(yàn)研究主要得到了如下結(jié)論:(1)實(shí)驗(yàn)裝置所產(chǎn)片冰經(jīng)FGCD工藝處理后,以Cl~-脫除率作為衡量標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)重力作用下的融化率大于40%時(shí),產(chǎn)水可滿足一些石化行業(yè)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)融化率大于80%時(shí),所產(chǎn)淡水可以滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。因此,可以在未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)中考慮水的分級(jí)利用;(2)實(shí)驗(yàn)裝置所產(chǎn)片冰經(jīng)FMCD工藝脫鹽效果雖然低于FGCD工藝,但融化率到達(dá)60%左右時(shí),Cl~-脫除率仍然可以達(dá)到90%以上。FMCD工藝用時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于FGCD工藝,在冬季溫度較低的條件下,可應(yīng)用FMCD脫鹽工藝加快脫鹽進(jìn)程,提高淡水產(chǎn)水效率。在不改變微波處理時(shí)間的條件下,提高離心轉(zhuǎn)速可以提高脫鹽率,而增加離心時(shí)間對(duì)脫鹽率和產(chǎn)水率的影響有限;(3)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置耗電量的計(jì)算并結(jié)合HYSYS模擬研究表明:FGCD過(guò)程的能源消耗是可以接受的,當(dāng)使用有相變的中間冷媒系統(tǒng)時(shí),FGCD工藝能耗可以進(jìn)一步降低,更有利于工業(yè)化生產(chǎn)的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P747
【圖文】：

DesalData（Global Water Intelligence Desalination data，國(guó)際環(huán)保平臺(tái)海水淡化數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)，到 2021 年海水淡化項(xiàng)目將再次達(dá)到頂峰。近年來(lái)我國(guó)的海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，2016 年 12 月國(guó)家發(fā)改委和海洋局共同印了《全國(guó)海水利用“十三五”規(guī)劃》[3]，規(guī)劃涉及了海水淡化、海水利用、以及工程術(shù)服務(wù)和化學(xué)資源利用等領(lǐng)域，規(guī)劃期為 2016 到 2020 年，這期間也是我國(guó)的海水淡產(chǎn)業(yè)規(guī)�；瘧�(yīng)用的關(guān)鍵時(shí)期，“十三五”末，全國(guó)海水淡化總規(guī)模達(dá)到 220 萬(wàn)噸/日以上海水利用產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)大型化、低成本和能耗的方向快速發(fā)展。目前主流的海水淡化技術(shù)有反滲透法，多效蒸餾法，多級(jí)閃蒸法以及電滲析法等[4以法國(guó) Sidem、以色列 IDE、、韓國(guó) Doosan 三大國(guó)際巨頭海水淡化廠商近年來(lái)在全球績(jī)（如圖 1-1）以及近幾年我國(guó)的萬(wàn)噸級(jí)海水淡化項(xiàng)目（如圖 1-2）為例[5]，可以看出主流的海水淡化項(xiàng)目中占據(jù)主要市場(chǎng)份額的為 MED（Multiple Effect Distillation，多蒸餾）和 RO(Reverse Osmosis，反滲透)兩項(xiàng)技術(shù)，我國(guó)最大的海水淡化工程產(chǎn)水規(guī)模20 萬(wàn) t/h，產(chǎn)水成本為 5~8 元/t，主要應(yīng)用了上述兩種技術(shù)。由此也可以看出，目前采可再生能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能、潮汐能、地?zé)崮芤约肮I(yè)余冷如 LNG 冷能的水淡化技術(shù)正處于研究開(kāi)發(fā)階段，目前尚未應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。

DesalData（Global Water Intelligence Desalination data，國(guó)際環(huán)保平臺(tái)海水淡化數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)，到 2021 年海水淡化項(xiàng)目將再次達(dá)到頂峰。近年來(lái)我國(guó)的海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，2016 年 12 月國(guó)家發(fā)改委和海洋局共同印了《全國(guó)海水利用“十三五”規(guī)劃》[3]，規(guī)劃涉及了海水淡化、海水利用、以及工程術(shù)服務(wù)和化學(xué)資源利用等領(lǐng)域，規(guī)劃期為 2016 到 2020 年，這期間也是我國(guó)的海水淡產(chǎn)業(yè)規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵時(shí)期，“十三五”末，全國(guó)海水淡化總規(guī)模達(dá)到 220 萬(wàn)噸/日以上海水利用產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)大型化、低成本和能耗的方向快速發(fā)展。目前主流的海水淡化技術(shù)有反滲透法，多效蒸餾法，多級(jí)閃蒸法以及電滲析法等[4以法國(guó) Sidem、以色列 IDE、、韓國(guó) Doosan 三大國(guó)際巨頭海水淡化廠商近年來(lái)在全球績(jī)（如圖 1-1）以及近幾年我國(guó)的萬(wàn)噸級(jí)海水淡化項(xiàng)目（如圖 1-2）為例[5]，可以看出主流的海水淡化項(xiàng)目中占據(jù)主要市場(chǎng)份額的為 MED（Multiple Effect Distillation，多蒸餾）和 RO(Reverse Osmosis，反滲透)兩項(xiàng)技術(shù)，我國(guó)最大的海水淡化工程產(chǎn)水規(guī)模20 萬(wàn) t/h，產(chǎn)水成本為 5~8 元/t，主要應(yīng)用了上述兩種技術(shù)。由此也可以看出，目前采可再生能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能、潮汐能、地?zé)崮芤约肮I(yè)余冷如 LNG 冷能的水淡化技術(shù)正處于研究開(kāi)發(fā)階段，目前尚未應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2714529