低温多效蒸发海水淡化系统顺流进料工艺流程模拟及经济评估.pdf

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1、第12卷第3期热科学与技术VoL12NO．32013年9月JournalofThermalScienceandTechnologySep．2013文章编号：1671—8097(2013)03—0189—06DOI：10．3969／j．issn．1671—8097．2013．03．001低温多效蒸发海水淡化系统顺流进料工艺流程模拟及经济评估卢涛，陈军，沈胜强。(1．北京化工大学机电工程学院，北京1000292．大连理工大学能源与动力学院辽宁省海水淡化重点实验室，辽宁大连116024)摘要：针对低温多效蒸发海水淡化系统顺流进料方式的特点，在其工艺流程中添加预热流程，建立相应的AspenP

2、lus流程图进行模拟计算。通过计算得出：当效数为两效时，不宜采用预热处理；对于四效蒸发器，随着预热温度的增加，造水比显著提高；增加蒸发器的效数，预热对造水比增加的贡献更加明显，但比传热面积亦增大。应用AspenProcessEconomicAnalyzer流程经济分析软件对低温多效海水淡化系统顺流进料有无预热流程进行经济评估，结果表明：添加有预热流程的系统，可以缩短投资回报期，投资总收益较为可观。关键词：低温多效蒸发；顺流进料；海水淡化；经济评估中图分类号：P747．13文献标识码：A0引言1预热流程多效蒸发海水淡化效率较高，其淡化过程主在低温多效蒸发海水淡化系统三种进料方式要发生在

3、一系列蒸发器中。多效蒸发的主要特点工艺流程中，相比平流和逆流进料，顺流进料方式是除首效蒸发器需要提供热源进行加热外，其余具有显著优点[6。]：各效均利用二次蒸汽的潜热循环蒸发。多效蒸发1)抗垢。在工艺流程中，含盐量高的浓海水技术可以采用热电厂低品位蒸汽的余热对海水进处于温度较低的区域，有利于避开硫酸钙结晶析行加热，相比其他海水淡化技术，能耗较低L1屯]。出，减轻结垢，故顺流流程具有最好的抗结垢性。20世纪7O年代后兴起的低温多效蒸发海水淡化2)省功。各效蒸发器的操作压力逐渐降低，装置，其置顶温度低于7O℃，减缓了设备的腐蚀物料海水无需输送泵，可以靠效间压差自行流人问题和无机盐的结垢问

4、题，操作温度低使得设备到后一效蒸发器，节省泵功。的材质要求降低，减少了设备投资成本口]。3)提高造水比。虽然由于物料海水的不断根据进料方式的不同，低温多效蒸发的工艺蒸发会使其浓度逐渐升高，造成沸点有所升高，但流程可以分为顺流、逆流、平流三种基本进料流是由于浓度变化引起的沸点升高远远小于效间压型[4]。进料方式很大程度上决定了淡化装置的布差的作用，因此，物料在效间流动时会发生闪蒸，置方式，对造水经济性有重要影响。应用Aspen提高造水性能。Plus化工模拟软件可以准确方便实现多种流程、然而，在顺流流程中，由于进料海水全部流入多种工况下低温多效蒸发海水淡化系统的热力计第一效蒸发器中，如果

5、其进料温度与首效蒸发器算[5]。本文以顺流进料低温多效蒸发海水淡化系的蒸发温度相差较大，即进料海水存在较大的过统为研究对象，针对其工艺特点，加人预热流程，冷度，加热蒸汽很大一部分热量是用来加热海水对进料海水进行预热，对比有无预热流程的造水使其温度达到蒸发温度，会使得系统造水比降低。性能。最后，通过AspenProcessEconomicAna—为了提高顺流进料低温多效蒸发海水淡化系统的lyzer进行经济评估。造水性能，经常在进料海水进入第一效蒸发器前，收稿日期：2013-07—25；修回日期：2013—08—20．基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(2011004111

6、O032)；大连市领军人才工程资助项目作者简介：卢涛(1975一)，男，博士，副教授，主要从事工程热物理研究．E-mail：[ikesurge@s[na．corn热科学与技术第l2卷采用一系列预热器对海水进行预热邙]。汽被引入TVc作为热源引入第一效，其他二次图1为顺流有预热的低温四效蒸发海水淡化蒸汽在冷凝器中冷凝。系统工艺流程。冷却海水进入冷凝器对末效二次依照图1，建立相应的AspenPlus模拟流程蒸汽进行冷凝后，一部分以冷却海水的形式排出，图，如图2所示。选用换热器模型HeatX和闪蒸另一部分进行预处理作为系统的进料。在每个蒸罐模型Flash2分别模拟蒸发器中物流的传热蒸发器蒸

7、汽出口末端抽取少量部分二次蒸汽通过预发和汽液分离过程；TVC采用Valve模型；冷凝热器对进料海水进行预热，使其温度升高至接近器和预热器均采用换热器模型HeatX进行模拟；第一效蒸发器的蒸发温度。预热后的海水在第一二次蒸汽的分离和混合过程分别选用物流分流器效蒸发器中蒸发后，剩余物料流入到第二效作为模型FSplit和物流混合器模型Mixer进行模拟；进料海水，以此类推直至从第四效以浓海水的形选用压力变送器Vavle模型模拟各效蒸发器进料式排出。蒸汽侧，高品位