纳滤-膜蒸馏集成工艺用于超纯水生产的中试研究

电子级超纯水在半导体制造中用量很大,目前超纯水生产以“预处理+反渗透(RO)+电除盐(EDI)”为主单元的长流程工艺为主。在此基础上,提出了一种以中空纤维纳滤(HFNF)和平板真空多效膜蒸馏(VMD)替代EDI之前所有工艺段的短流程生产工艺,把超纯水生产工艺从原长流程的12个以上工艺段减少至6个以下。研究结果表明,以HFNF+VMD作预处理的产水电导率低于4μS/cm,完全满足EDI的进水要求;在出水水质不变的情况下,短流程生产工艺减少了工艺段,超纯水产水量提高了44.6%,进而可以降低设备投资,而且使维护变得简单且经济;更重要的是短流程生产工艺故障风险位点减少,超纯水工艺和水质更加稳定。

苦咸水淡化处理研究进展

在我国一些干旱缺水地区,苦咸水是该地区仅有的可利用的水资源,因此苦咸水淡化成为了解决干旱地区域缺水的重要途径。为更系统的了解目前苦咸水淡化处理工艺及其流程,本文综述了近年来国内外苦咸水淡化处理技术和工艺流程,系统地总结了各处理方法的优缺点,并对未来苦咸水淡化技术的研究方向进行展望。

基于SOFC/GT和多效蒸馏的农村多联供系统性能研究

为提高我国农村能源综合利用率、降低碳排放量及缓解农村苦咸水问题,文章提出了一种由固体氧化物燃料电池/燃气轮机(SOFC/GT)混合发电子系统、热压缩多效蒸馏子系统、吸收式制冷子系统和供热子系统组成的新型多联供系统,该系统可同时产出冷、热、电和淡水;通过建立该系统的数学模型,开展了热力性能研究,分析了固体氧化物燃料电池压力、空气流率和蒸汽热压缩器压缩比等关键参数对系统性能的影响。结果表明:在设计工况下,新型多联供系统的净发电功率为260.60 kW、制冷量为17.58 kW、生活热水供热量为6.30 kW、CO_(2)减排量为3.64 kg/h、淡水产量为541.10 kg/h、净发电效率为65.06%,其综合能源利用率为71.02%;增大SOFC压力或降低空气流率均可提高系统的净发电功率和CO_(2)减排量;随SOFC压力或空气流率的增大,系统的制冷量和综合能源利用率随之增大,但淡水产量随之降低;造水比和淡水产量会随蒸汽热压缩器压缩比的增大而降低。

燃煤机组脱硫废水零排放物料-能-水耦合机制及优化

湿法脱硫排出的废水是燃煤机组废水中最难处理的末端废水之一。热法固化是实现脱硫废水零排放的必然途径。通过构建整个燃煤机组厂级尺度热力系统虚拟仿真模型,从能量流、物料流、水平衡及其之间的相互影响机制的角度对比分析了目前三种主流不同脱硫工艺路线的优劣。在此基础上,提出了基于吸附式热泵和多效蒸馏浓缩,废热用于干燥的新型脱硫工艺,新工艺所需的高温烟气量最小,仅为旁路直喷式的1/5,为目前主流浓缩干燥方案的1/3,在回收水分的同时,极大降低高温烟气的消耗量,降低对主机安全性的影响。相关研究可以为燃煤机组脱硫废水零排放及深度节水提供新的解决思路。

TVC-MED海水淡化装置工艺系统研究与分析

带蒸汽引射器的低温多效蒸发(TVC-MED)海水淡化装置是目前应用最为广泛的热法海水淡化技术之一,其装置性能受引射器、蒸发器、回热器等诸多因素的影响。通过建立15效TVC-MED海水淡化装置工艺系统模型,主要分析在一定条件下海水进料方式、浓盐水和产出水的余热回收利用、引射器的抽汽位置及动力蒸汽条件等对海水淡化装置性能的影响,为后续工艺系统设计提供理论基础。

太阳能热脱盐的途径和应用研究

太阳能热脱盐(Solar thermal desalination,STD)是一种极具潜力的低能耗、可持续海水淡化新方法,可用于在能源基础设施不完备的干旱地区生产清洁淡水。目前,通过改进太阳能吸收材料和系统设计来提高STD效率受到越来越多的关注。系统地介绍了各类高效光热转换材料的特点及其在利用太阳辐射进行海水淡化方面的应用,然后从隔热结构和冷凝结构设计等不同的角度讨论了STD系统的热能管控措施,并进一步阐明了潜热回收的重要性,最后,总结了STD系统工艺现有的局限性和提高STD系统脱盐效率的有效途径,并对STD系统的实用性和经济性进行了展望,以期为开发更高产水率、更低能耗的可再生能源脱盐新工艺提供参考。

内部热能回收式多效膜蒸馏用于海水淡化及浓盐水深度浓缩

利用自制的具有高效内部热量回收功能的多效膜蒸馏组件对不同浓度的氯化钠水溶液进行浓缩研究。考察进料温度、浓度、流速对膜通量、造水比和脱盐率的影响.实验结果表明,料液加热温度T3升高时膜通量和造水比随之明显增加,而脱盐率保持不变;料液流速增加使膜通量增加,而造水比随之降低,脱盐率几乎不受影响;随着料液浓度的增加,膜的通量和造水比逐渐降低,脱盐率略微减小但影响很小.当料液中氯化钠浓度较低时,该过程的最大膜通量为6.8L/(m2.h),造水比为12.5;当料液中氯化钠浓度大于15%时,膜通量为5.2L/(m2.h),造水比为6.2,脱盐率可达99.99%.实验结果表明,多效膜蒸馏技术可有效应用于海水淡化及常规海水淡化过程,例如反渗透和多效蒸发过程所副产浓盐水的深度浓缩和淡水生产.

国产万吨级低温多效海水淡化技术应用

介绍了神华河北国华沧东发电有限责任公司国产万吨级低温多效海水淡化装置的工艺流程、工作原理、技术特点,研究了海水淡化装置对天然海水温度、加热蒸汽压力等外部参数变化的适应性,分析了影响淡化装置制水经济性的因素,并讨论了淡化装置的负荷调节特性。试验结果表明,本套国产化装置运行稳定,制水负荷可在40%～110%之间灵活调节,产品水水质优良,达到了生活饮用水卫生标准。

沿海火电厂对淡水资源的需求及其对策

本文简述了我国沿海电力工业受淡水资源短缺制约的现状，指出利用沿海火电厂低品位余热能进行蒸馏淡化海水是解决电厂自身用水的最佳方案。并简述了国产多级闪蒸海水淡化装置研制开发的情况。

低温多效蒸馏海水淡化水热电三联产系统经济性分析

对于凝汽式机组,提出采用低真空运行后的高温排汽作为低温多效蒸馏海水淡化的热源,实现水电联产。在此基础上,冬季利用一部分汽轮机排汽用于对热用户供暖。电厂在低真空运行模式下的热力计算采用矩阵法并基于弗留格尔公式进行变工况计算。低温多效蒸馏海水淡化系统的数学模型采用等温差法建立,并同时建立了制水成本的经济性计算模型。根据计算结果分析了低温多效蒸馏海水淡化系统的蒸发器效数、供热负荷、蒸发器传热系数和制水成本之间的关系,并得出了影响制水成本的主要因素及其敏感性分析。

多效蒸馏水机控制过程数学模型的建立与分析

蒸馏水机的数学模型较为复杂,其热交换回路中主蒸汽压力、温度与原料水的压力、流量耦和紧密,且呈非线性关系,并含有不确定项,许多经典的控制算法无法使用。根据化工热交换原理,由双效蒸发器的数学模型进行线性化处理,得到一个五阶数学模型,进而推导出六效蒸发器的数学模型。在改进蒸发器的基础上,采用了一种基于精确数学模型的模糊PID自整定控制算法,经仿真研究验证是解决上述问题的较佳方案。

多效膜蒸馏技术用于氢氧化钠稀溶液的浓缩

研究了多效膜蒸馏(MEMD)过程对氢氧化钠稀溶液的浓缩回收。结果表明,该过程可将Na OH稀溶液浓缩至250 g/L以上,且截留率维持在99.9%以上;虽然Na OH溶液的黏度和沸点随着浓度上升而急剧上升使得膜通量和造水比都显著下降,但是当Na OH质量浓度达到200 g/L时膜通量和造水比仍可达3.05 L/(m2·h)、5.04,达到相当于7效蒸发器的节能效果。膜组件在连续运行的60 d内保持了良好的操作稳定性。

低温多效蒸发海水淡化系统不同进料方式的热力学分析

应用Aspen Plus软件,建立了平流、顺流、逆流三种进料方式的低温多效蒸发海水淡化工艺流程,并进行了流程模拟,模拟结果与文献[6]进行了对比,验证了所建工艺流程的可靠性和流程模拟的准确性。在加热蒸汽质量流量和热力压缩机引射率相同的情况下,应用等温差分配法对三种进料方式海水淡化系统进行模拟计算,获得了造水比和比传热面积与蒸发器效数、浓缩比、效间温差和进料海水温度之间的关系。研究结果表明:蒸发器效数对系统的热力性能有显著影响,当效数较少时,采用平流进料方式较为合适;增大浓缩比可以提高造水比,且比传热面积变化不大;当浓缩比较大时,可采用顺流进料,以降低结垢风险;增大效间温差,会降低逆流进料方式的造水比,但会增加平流和顺流的造水比;提高进料海水温度可以提升系统热力性能,但进料海水温度受末效二次蒸汽温度的限制。

低温多效蒸馏海水淡水—发电联产系统经济性分析

针对低温多效蒸馏海水淡化—发电联产系统,应用等效焓降理论,计算了制水的能量成本和加热抽汽对汽轮机组的影响。结合q-γ-τ矩阵方程,构造了通用性强、精度高和易于程序化的等效焓降法抽汽效率矩阵模型和局部定量分析矩阵模型。利用该矩阵模型可以方便、快捷、准确计算制水耗电率(ELWP)和制水燃料成本随抽汽压力和加热蒸汽温度的变化。计算结果显示,采用制水电耗率比传统的性能指标造水比(GOR)能够更准确的评价水电联产系统热性能;降低抽汽压力和加热蒸汽温度有利于降低制水能量成本,但抽汽压力和加热蒸汽温度的下限应分别满足蒸汽喷射器的引射系数和压缩比的要求;低温多效蒸馏海水淡化—发电联产系统能够经济有效地解决北方沿海地区,尤其是北方沿海火电厂的缺水问题。

含硫气田水达标外排处理技术新进展

气田水普遍具有污染物组分复杂、矿化度高等特征,如何对其进行妥善有效的处置,一直是油气田环境保护领域关注的焦点。为此,针对四川盆地某气藏采出气田水矿化度较高且含有较多硫化物等污染物的水质特征,以处理后达标外排为目的,通过实验室试验研究,分析了混凝—脱硫复合处理工艺、化学氧化除氨氮工艺以及低温多效蒸馏工艺处理该气田水的适应性和有效性。结果表明:(1)采用聚合硫酸铁(PFS)作为混凝剂,同时配合使用TS-1脱硫剂,硫化物及石油类的去除率超过90%;(2)采用CA-1作为氧化剂,氨氮去除率超过96%;(3)经低温三效蒸馏工艺处理,蒸馏水中氯化物浓度低于150 mg/L,CODcr浓度低于60 mg/L。结论认为:经全流程工艺处理后,该气田水中主要污染物指标可以达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准的要求,氯化物浓度满足GB 5084—2005《农田灌溉水质标准》的要求,使用上述组合工艺能够对含硫气田水进行高效处理。

户用多效太阳能苦咸水蒸馏器产水特性研究

工业化太阳能苦咸水淡化装置占地面积大、初始投资高,难以应用于分布式户用苦咸水淡化过程。文章设计了一种户用多效太阳能苦咸水蒸馏器,该蒸馏器具有占地面积小、低品位热能驱动、运行简单等特点,可以实现分布式制备淡水。文章在实际天气条件下,测试了由平板太阳能集热器供能的户用多效太阳能苦咸水蒸馏器的产水速率,研究了该蒸馏器蒸发冷凝温度的变化情况,以及竖直方向冷凝温度梯度的分布情况。研究结果表明,晴天稳态运行时,户用多效太阳能苦咸水蒸馏器内蒸发冷凝温差的最大值约为22℃,沿竖直方向第一效冷凝套筒的冷凝温差约为9.8℃,该蒸馏器的最大产水速率为23.53 g/min,可以满足偏远地区小型户用淡水的制备需求。

基于竖管降膜的多效太阳能苦咸水蒸馏器设计及性能分析

工业化太阳能苦咸水淡化系统对基础设施要求高,无法满足当前缺水地区小型分布式淡水制备的需求。针对上述问题,该研究提出一种新型基于竖管降膜的多效太阳能苦咸水蒸馏器,其具有液膜蒸发、多效运行、传热热阻小、热能利用效率高等特点。基于封闭小空间内蒸发冷凝机理,分析装置内水蒸气传热传质过程,基于此,分别测试定输入功率运行工况下,一效、二效、三效和四效蒸馏器的产水速率、蒸发温度和冷凝温度的变化规律,研究不同效数对装置单位能耗产水率l和性能系数(Gain Output Ratio,GOR)等的影响,分析多效太阳能苦咸水蒸馏器的投资回收周期等经济评估参数。结果表明,装置单位能耗产水率、产水速率和性能系数均随运行效数的增加而增大,当输入电功率为200 W时,四效苦咸水蒸馏器达到稳态运行时单位能耗产水率和产水速率分别为1.45 g/kJ、1.039 kg/h,分别比三效蒸馏器增加36.80%、35.88%,四效苦咸水蒸馏器运行温度为83.76℃,蒸发冷凝总温差为19.07℃,性能系数达到3.36,投资成本回收周期约为5.69 a,具有较好的分布式制水应用前景。

低温多效蒸馏法海水淡化技术的应用

海水淡化技术包括蒸馏法和反渗透法。介绍了低温多效蒸馏技术在天津北疆发电厂海水淡化中的应用情况,分析了海水淡化技术的特点,论述了海水淡化系统的运行及控制方式,提供了海水淡化装置的性能参数和保证值。

澳大利亚煤层气产出水脱盐处理方法

煤层气产出水通常伴有大量的固体杂质和盐类,必须经过净化及脱盐处理,处理费用在煤层气的开采作业成本中占有相当大的比例,其处理方式在澳大利亚煤层气开发规划及审批中已成为至关重要的因素。为此,介绍了目前煤层气工业技术处于国际领先水平的澳大利亚煤层气产出水脱盐处理方法——蒸馏、膜分离或两者结合的脱盐方法:蒸馏脱盐是利用设备提供能量使产出水蒸发,从而降低水蒸气中化学盐分含量的方法,以多效蒸发、多级闪蒸为主要的2种选择;膜分离脱盐是利用原料水通过介质进行除盐的方法,主要采用反渗透膜装置。根据澳大利亚煤层气工业现阶段的水处理情况,对比分析了几种常用脱盐方法的能耗、投资成本及适用范围,并总结了澳大利亚煤层气产出水处理设备的设计理念和技术创新,对国内煤层气的开发具有借鉴意义。

注射用水的制备方法及应用

多效蒸馏水机和热压式蒸馏水机在制药注射用水制备中已经都在应用。通过对两种蒸馏水机在工作原理、设计特点、工作参数以及节能效果等四方面进行了分析探讨,两种形式水机各有优缺点,但热压蒸馏水机在多方面要优于多效蒸馏水机。