基于热力蒸汽压缩蒸发的油田污水淡化系统及分析

针对油田污水污染物成分复杂、污染性强不适合膜法脱盐的特点和淡水消耗与余热资源共存的实际,提出用热力蒸汽压缩(thermal vapor compression,TVC)蒸发技术对油田污水进行集中脱盐处理的技术方案。建立了基于TVC的油田污水脱盐系统的工艺流程设计计算模型,系统分析了蒸发温度等主要运行参数的影响。结果表明:系统造水比随蒸发温度的降低而增大,降低蒸发温度有助于减少主蒸汽消耗,但所付出的代价是总传热面积和污水泵流量的增大;TVC系统的热力学完善度相对较低,与多效蒸发系统联合使用是改善系统性能的基本途径之一。尽管如此,对于油田生产来说,当存在合适的余热资源时,简单的单效TVC系统仍不失为合理的技术方案。

蒸汽喷射压缩器的变工况特性模拟与分析

采用改进热力学,建立了蒸汽喷射压缩器变工况特性数值计算模型。结合水蒸气物性程序,对热压缩海水淡化系统中的蒸汽喷射压缩器的变工况性能进行了计算,分析了工作蒸汽压力、引射压力、混合蒸汽压力的变化对引射系数的影响。计算结果表明,当压缩蒸汽的压力高于设计值时,引射系数随压缩压力的增大而减小,而当压缩低于设计值时,引射系数保持不变;提高引射蒸汽压力会引起引射系数的增大;主动蒸汽压力偏离设计值时,主动蒸汽压力的降低(低于设计值)或提高均会引起喷射器性能的降低。

蒸汽喷射器的特性计算与分析

采用改进热力学法,建立了应用于热压缩蒸馏海水淡化系统的蒸汽喷射器的计算模型。结合水蒸汽物性子程序,编制了蒸汽喷射器计算程序,计算和分析了压缩比、引射蒸汽压力和工作蒸汽压力等主要热力参数对喷射器性能的影响,为蒸汽喷射器热力参数设计提供理论参考和有效的计算方法。

低温多效蒸发海水淡化系统热力分析

建立了喷射器低温多效蒸发海水淡化系统的数学模型,计算分析了各种温度损失随温度的变化,并研究了顶值盐水温度、蒸发器效数和动力蒸汽等参数对系统的造水比和生产单位质量淡水所需传热面积的影响。结果表明各种温度损失在末效蒸发器内显著增加;喷射器低温多效蒸发系统的热力特性明显优于多效蒸发系统;通过增加顶值盐水温度、蒸发器效数和动力蒸汽温度,可以实现系统的优化运行。

蒸汽喷射压缩器特性计算与分析

基于热力学原理并引入气体动力学函数,建立了蒸汽喷射压缩器的计算模型,提出了喷射压缩器喷射系数及压缩压力等特性参数的计算方法.计算分析了工作蒸汽压力、引射蒸汽压力、压缩比等对最佳喷射系数的影响,以及喷射系数和压缩压力、压缩比的关系特性,为蒸汽喷射压缩器的热力参数设计提供了理论依据和有效的计算方法.

单效热压缩蒸馏海水淡化热力过程数值模拟

建立了单效热压缩蒸馏海水淡化系统的热力学模型。分析了蒸发温度、压缩比和主动蒸汽压力等主要设计参数对系统造水比、单位造水换热面积和单位造水冷却水量的影响。结果表明,降低蒸发温度、减小压缩比和提高主动蒸汽压力将提高系统造水比,而单位产水换热面积将随蒸发温度和压缩比的减小而增加;提高蒸发温度和减小压缩比可以减小单位产水冷却水量;主动蒸汽压力对单位产水面积和冷却水量影响较小。研究成果将对系统优化设计提供有益的参考。

热力压缩海水淡化系统中低温蒸汽喷射器的实验研究

海水淡化过程需要消耗大量的能源。采用较低热源温度驱动的海水淡化技术将是未来的发展方向。针对热力压缩海水淡化系统,设计了可在低温热源驱动下工作的蒸汽喷射器。通过实验分别研究了蒸汽喷射器的工况参数、横截面的面积比和喷嘴类型等对蒸汽喷射器性能的影响。结果表明:当发生温度为40℃、蒸发温度为25℃时,蒸汽喷射器的性能系数(cofficient of performance,COP)可达到3.06;面积比对蒸汽喷射器的COP有较大的影响,而对临界冷凝温度的影响不大;渐缩型喷嘴的性能略优于渐缩渐扩型喷嘴的性能。研究为今后进一步开展低温热源驱动海水淡化技术奠定了基础。

单效蒸发机械压汽海水淡化系统热力性能分析

机械压汽蒸馏海水淡化是唯一消耗机械能的热蒸馏海水淡化方式。文中以单效蒸发机械压汽(SEE-MVC)系统为研究对象,建立了数学模型,分析了重要参数对热力性能的影响,结果表明:压缩机增压比越低、定熵效率越高、蒸发温度越低,则产水比功耗越低、系统回收率越高;综合考虑各种因素,系统蒸发温度在55—70℃、增压比在1.2—1.3为宜。文中还给出了典型条件下对应最小比功耗的系统参数,并讨论了参数特点,可供设计时参考。

机械压汽蒸馏海水淡化系统的实验研究

作者对机械压汽蒸馏海水淡化系统进行了实验研究。实验系统主要由蒸发-冷凝器、压缩机和预热器组成,其核心部件为蒸发-冷凝器。系统的蒸发-冷凝器是由85根铜管构成的立式热交换器,离心压缩机的电机功率为1.1kW,预热器由两个面积分别为2.2m2和3.6m2的板式换热器构成,分别用于回收冷凝水和浓盐水的显热以预热海水。通过实验研究了蒸发温度、盐水浓度等主要参数对淡水产量的影响和单位电能的产水量。实验结果表明最佳工况下淡水的总能耗为16.6kWh/m3。

带热压缩串联低温多效海水淡化系统热力性能

建立了带热压缩的6效串联低温多效蒸发海水淡化系统数学模型,并利用MATLAB语言编制程序进行了求解。针对5种不同的蒸汽喷射器(TVC)位置的流程,分析了不同流程对系统热力性能的影响。同时,针对TVC位置不变的流程,分析了加热蒸汽温度的变化对系统热力性能的影响。计算结果表明:在文中的计算范围内,相比其他4种不同TVC位置的流程,把TVC加在第2效蒸发器后的流程(2+4)的热力性能最优。对于TVC位置不变的流程,当加热蒸汽温度降低时,所需的冷却海水量减少,造水比增大,动力蒸汽量减小,蒸发器面积增大,综合效果是热力性能变好。

低温多效-热压缩海水淡化混流效组系统模拟研究

建立了混流效组低温(LT)多效蒸发(MED)-热压缩(TVC)海水淡化系统的数学模型,分析了不同抽气位置和操作参数对10效系统设计的影响。结果表明,随着TVC引射位置从第2效向末效方向移动,造水比GOR呈现先增大后减小的趋势,而传热面积逐渐增加。针对4效+3效+3效组合,当TVC抽气位置位于第9效时GOR最高,与第2效抽气位置相比增幅可达58.8%,传热面积只需增加24.0%。随着最高浓盐水温度和压缩蒸汽压力的增加,TVC引射系数逐渐增加,造水比和换热面积均呈下降趋势。在实际工程设计时,需权衡系统投资(换热面积)和操作成本(动力蒸汽消耗),选择合适的最高浓盐水温度和压缩蒸汽压力。模拟结果与实际工程相关数据吻合良好,可为工程化设计提供理论和技术支持。

单效蒸发机械压汽海水淡化系统的分析

建立了单效蒸发机械压汽(SEE-MVC)海水淡化系统的分析数学模型,比较了分析和热分析计算结果的不同之处,研究了系统的利用性能,分析了主要独立参数——压缩机增压比、定熵效率和蒸发温度的影响规律,并探讨了改善系统性能的途径.

船舶热力蒸汽压缩海水淡化装置性能分析

介绍船舶热力蒸汽压缩海水淡化装置的工作过程,建立应用降膜蒸发技术的并流热力蒸汽压缩多效蒸发海水淡化系统数学模型,并给出相应解法。以一个淡水产量为110 kg/h的四效并流热力蒸汽压缩海水淡化装置为例,计算分析加热蒸汽温度和效数对装置性能的影响。结果表明:加热蒸汽温度提高时系统性能系数下降,传热面积和冷却水流量减少;效数增加时,系统性能系数提高,冷却水流量减少,装置传热面积增加。

单效热压缩海水淡化系统变工况特性分析

通过建立单效热压缩海水淡化系统的热力学计算模型,计算分析了对于一定设计条件下的海水淡化装置,当给水温度和冷却水流量等运行工况的改变时对系统性能的影响.计算结果表明,当给水温度偏离设计值时,系统性能降低;通过调节冷却水流量,可以提高系统的运行性能.给水温度低于设计值时,降低冷却水流量可以提高系统工作性能,冷却水流量降低到一定值时,系统工作性能达到最佳;给水温度高于设计值时,提高冷却水流量可以获得高的系统性能,当冷却水流量提高到一定值时,系统性能达到最高点.

热力压缩低温多效海水淡化特点及控制技术

结合热力压缩低温多效海水淡化技术在神华河北国华黄骅发电厂的应用,介绍了采用该技术海淡设备的运行情况与海水淡化工艺流程,该工艺具有对海水的预处理较为简单、出水水质优良等技术特点,并对海淡设备的运行压力、温度、液位等关键性控制参数,进行了技术分析,提出了防止设备结垢与腐蚀的措施。

电厂低温多效海水淡化系统优化设计

带热压缩的低温多效蒸发海水淡化系统由于可以利用低品位的电厂抽汽热量,可以较大的提高造水比,有效降低制水成本。本文对带热压缩的低温多效蒸发海水淡化系统进行了研究,并以法国SIDEM公司4效低温多效海水淡化装置为基础提出了新的带热压缩的低温多效蒸发海水淡化系统,并得到了给定初参数下该系统的最优设计。

船用竖管升膜蒸发海水淡化系统热力性能分析

提出一种船用多效竖管升膜蒸发海水淡化系统;构建热力过程数学模型,考虑海水沸点升高和蒸汽阻力压降等引起的传热温差损失;采用对比研究的方式,计算分析相同淡水产量下,有无热力蒸汽压缩时,首效加热蒸汽温度、末效蒸发温度、浓缩比对系统造水比、比传热面积、比冷凝水量等热力性能的影响。结果表明:竖管升膜蒸发海水淡化系统具有大温差传热的特征,设计、运行应控制最小有效传热温差,首效加热蒸汽温度可提升至80℃左右;首效加热蒸汽温度和末效蒸发温度对比传热面积影响较大;浓缩比有设计最优值;热力蒸汽压缩对系统性能有明显提升。

注蒸汽燃机-海水淡化复合系统热力性能分析

本文将注蒸汽燃气轮机(STIG)循环和低温多效热蒸汽压缩(METVC)海水淡化系统结合,构成了STIG-METVC复合系统,分析了系统的热力性能,并讨论了产功、产水子系统界面的情况以进一步揭示系统特点。主要结论包括:(1)与单目标系统相比,此联产系统节能效果显著,尤其是在低压比和低注蒸汽比时。(2)降低压比和注蒸汽比,可提高系统产水量、降低功水比。(3)传统意义上的系统(?)效率不能合理反映STIG-METVC系统的性能,因此不能作为性能评价指标。(4)余热锅炉是产功、产水子系统的界面,其(火用)损较大,在各部件中居第二位。提高蒸汽压力有助于减小余热锅炉(火用)损,但此方法对改善STIG-METVC系统性能效果甚微。

吸收式与热压缩式海水淡化系统比较

提出了热压缩多效蒸发海水淡化和吸收式热泵多效蒸发海水淡化两种系统,建立了系统计算数学模型。分析了不同末效二次蒸汽温度对这两种系统的的影响,并且对这两种系统进行了性能与经济性比较。计算结果表明:随末效二次蒸汽温度的升高,两种系统的蒸发器总传热面积均增加,前者所需动力蒸汽量减少,后者所需动力蒸汽量变化不明显,综合效果是前者淡水成本变化不明显,后者淡水成本明显增加。在本文的计算范围内,其它参数相同的情况下,与前者相比,吸收式热泵多效蒸发海水淡化系统经济性较好,淡水成本可减少9.23%。

压汽闪蒸法海水淡化装置的工艺计算模型

压汽闪蒸法海水淡化装置可规避现有海水淡化方法(多级闪蒸法和多效蒸馏法)中,在开路热焓过程中二次蒸汽的凝结潜热损失问题;蒸馏法的结垢与腐蚀问题;反渗透法的海水前处理与产品水质不稳定问题,从而实现海水淡化方法的最优技术整合:提供一种由热功效率最高的压汽法,来驱动产品水质最好的闪蒸法,这样一种全新、集成的海水淡化工艺;并兼具投资成本最低、独立闪蒸操作、模块化组合生产等主要技术优势。由于集成技术的成熟而全面,装置运行安全而可靠,必将以卓越的技术、经济性,逐步取代现有各种方法,统一海水淡化市场,引导海水淡化革命。本文对压汽闪蒸法海水淡化装置进行了工艺参数优化计算。