热水电联产系统的性能分析与优化研究

【摘要】： 海水淡化技术已成为解决世界淡水紧缺的一条有效的战略途径。带有低温多效蒸发海水淡化装置的水电联产系统能够有效降低制水成本。但如何进一步降低海水淡化装置的制水成本是国际海水淡化界有待解决的问题。为了进一步降低淡水成本,本文提出了热水电联产系统,并对其进行了性能分析与优化研究。 本文首先针对5种不同海水淡化流程,建立了热水电联产系统数学模型,其中包括多效蒸发海水淡化系统数学模型、溴化锂吸收式热泵系统数学模型和蒸汽喷射器数学模型,并编制了计算程序进行求解;以整个系统的单位产量淡水成本最小为优化目标,建立了热水电联产系统的优化数学模型,并利用MATLAB及其优化工具箱,编制了计算程序,对优化数学模型进行了求解。 利用有TVC热水电联产系统求解结果,根据5种不同的TVC位置,对6效二次蒸汽预热串联有TVC流程的热水电联产系统进行热力性能与成本比较分析,结果表明:在相同的参数情况下时,相比其他4种流程,流程(2+4)的热力性能最优,成本最低,经济性最好。 利用热水电联产系统优化结果,对串联预热流程无TVC热水电联产系统进行了优化与非优化比较分析;对并联预热流程无TVC热水电联产系统进行了优化与非优化比较分析;同时针对不同流程,对无TVC热水电联产系统进行了优化比较分析。结果表明:在本文的计算范围内,对于串联预热流程,最佳效数为6效,优化后的淡水成本为5.418￥/t。对于并联预热流程,最佳效数为7效,优化后的淡水成本为4.884￥/t。当海水淡化系统都为6效,与串联预热流程相比,并联流预热程成本减少9.08%;并联预热流程最优。 最后针对并联预热流程,对不同系统进行了成本比较分析,结果表明:无联产系统非优化设计时的成本最高,其次为水电联产系统优化设计时的成本,而热水电三联产优化设计时的成本最低。对于7效并联海水淡化系统,淡水量都为10000t/d时,与水电联产系统优化设计时的成本相比,热水电联产系统优化设计时的成本节省11.47%;与无联产系统非优化设计时的成本相比,热水电联产系统的优化设计时的成本节省77.36%。 【关键词】：热水电联产系统 低温多效蒸发 溴化锂吸收式热泵 淡水成本
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P747
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 海水淡化技术9-17
• 1.1.1 海水淡化的意义9-10
• 1.1.2 海水淡化的发展概况10-11
• 1.1.3 主要海水淡化技术11-16
• 1.1.4 低温多效蒸馏(LT-MED)16-17
• 1.1.5 多效蒸发海水淡化的数学模型研究17
• 1.2 水电联产低温多效蒸发海水淡化技术17-20
• 1.2.1 水电联产低温多效蒸发海水淡化的意义17-18
• 1.2.2 水电联产海水淡化技术的研究进展18-20
• 1.3 热水电三联产技术20
• 1.4 本文的研究内容20-22
• 2 热水电联产系统数学模型及求解22-41
• 2.1 热水电联产系统22-29
• 2.1.1 热水电三联产技术介绍22-23
• 2.1.2 低温多效海水淡化系统物理模型23-26
• 2.1.3 水源热泵系统物理模型26-29
• 2.2 热水电联产系统数学模型29-37
• 2.2.1 低温多效蒸发海水淡化系统数学模型29-32
• 2.2.2 水源热泵系统数学模型32-36
• 2.2.3 蒸汽喷射器数学模型36-37
• 2.3 热水电联产系统数学模型求解37-40
• 2.3.1 热水电联产系统计算模型简化37
• 2.3.2 低温多效蒸发海水淡化系统数学模型求解37-39
• 2.3.3 水源热泵系统数学模型求解39-40
• 2.3.4 热水电联产系统主程序框图40
• 2.4 本章小结40-41
• 3 热水电联产系统优化数学模型及求解41-49
• 3.1 优化数学模型41-46
• 3.1.1 海水淡化系统年耗费用41-42
• 3.1.2 水源热泵系统年耗费用42-44
• 3.1.3 水源热泵系统的供热效益44
• 3.1.4 目标函数及约束条件44-46
• 3.2 优化数学模型求解46-48
• 3.2.1 MATLAB及其优化工具箱46-48
• 3.2.2 优化模型求解步骤48
• 3.3 本章小结48-49
• 4 热水电联产系统热力性能与成本分析49-61
• 4.1 串联预热流程有TVC热水电联产系统性能与成本分析49-54
• 4.1.1 不同加热蒸汽温度下流程的影响49-51
• 4.1.2 不同末效二次蒸汽温度下流程的影响51-54
• 4.2 无TVC热水电联产系统优化性能与成本分析54-58
• 4.2.1 串联预热流程下联产系统的优化与非优化比较分析54-55
• 4.2.2 并联预热流程下联产系统的优化与非优化比较分析55-56
• 4.2.3 不同流程下联产系统的优化性能比较分析56-58
• 4.3 不同系统成本比较分析58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 5 结论与展望61-64
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69

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