摘要
水资源短缺已经成为全球性问题，在解决水危机的众多措施中，海水淡化技术被认为是实现水资源可持续利用的重要途径之一。其中的低温多效蒸馏技术具有操作温度低，传热效率高，能减少能耗、减缓设备结垢和腐蚀等优点，是当前海水淡化的主流技术之一。海水淡化的成本很大程度上取决于消耗的电力和蒸汽成本，水电联产是将发电厂与海水淡化厂共建，同时向外供应电力和淡水，可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，实现能源的有效利用，降低海水淡化成本。 本文的研究对象为低温多效蒸馏海水淡化系统及水电联产系统，探讨了影响水电联产系统全年总费用的主要因素，获得了最优的水电联产方案。具体的研究内容和取得的主要研究成果如下： 1.运用AspenPlus软件对低温多效蒸馏海水淡化系统进行了模拟分析，讨论了蒸发器效数、盐水顶温和原料海水温度对系统造水比和海水总取水量的影响，结果表明：蒸发器效数增加，系统造水比增加，海水总取水量减小；盐水顶温升高，系统造水比降低，海水总取水量增加；原料海水温度对系统造水比影响较小，海水总取水量随原料海水温度的升高而增加。 2.建立了低温多效蒸馏海水淡化系统中蒸汽喷射器的数学模型，用MATLAB对其进行了编程求解，讨论了工作蒸汽参数及引射蒸汽参数对喷射系数的影响，结果表明：当引射蒸汽参数相同时，工作蒸汽品位提高，喷射系数增大；当工作蒸汽参数一定时，引射蒸汽品位提高，喷射系数增大。 3.分别研究了顺流式和平流式蒸汽热压缩多效蒸馏海水淡化系统，将系统分解为蒸发器、预热器、冷凝器和蒸汽喷射器等模块，分别建立了各模块的数学模型及系统的经济模型，以系统全年总费用最小为目标函数，用MATLAB进行求解，结果表明：在淡水产量一定的情况下，蒸发器效数增加，系统造水比增加，全年总费用降低，系统的操作费用在系统经济模型中起了主要作用；当工作蒸汽参数相同、蒸发器效数一定时，TVC抽取二次蒸汽位置后移，系统造水比先增大后减小，全年总费用先减小后增大；当TVC抽取二次蒸汽位置相同时，工作蒸汽品位提高，系统造水比增加，全年总费用也增加，工作蒸汽参数在系统的全年总费用模型中起到了主要作用；蒸发器效数为4时，TVC在第三效蒸发器抽取二次蒸汽，系统的造水比最大，全年总费用最低；当蒸发器效数大于4时（本文研究范围为n=5~12），TVC在第四效蒸发器抽取二次蒸汽，系统造水比最大，全年总费用最低。 4.建立了水电联产海水淡化系统的数学模型以及经济模型，以系统全年总费用最小为目标函数，用MATLAB进行求解，结果表明：从汽轮机同一抽汽口抽取蒸汽供给海水淡化装置时，随着TVC抽取二次蒸汽位置的后移，水电联产系统的全年总费用先减小后增大，当TVC在第四效蒸发器抽取二次蒸汽时，全年总费用最小；从汽轮机不同抽汽口抽汽供给海水淡化装置时，随着汽轮机抽汽口的后移，水电联产系统全年总费用逐渐减小，当在第七抽汽口抽取工作蒸汽时，全年总费用最小。
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