反滲透海水淡化系統(tǒng)能量分析及優(yōu)化.pdf

1、發(fā)展海水淡化技術(shù)是解決全球水資源短缺的重要途徑。反滲透海水淡化技術(shù)由于其設(shè)備投資省、能量消耗低、建造周期短等諸多優(yōu)點(diǎn)，近十年來(lái)發(fā)展速度很快，未來(lái)將成為海水淡化的主導(dǎo)技術(shù)。從理論上講，它是最節(jié)能的海水淡化方法。但目前，對(duì)于反滲透海水淡化，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和社會(huì)的期盼值之間，還存在一定的距離，淡化水成本仍偏高。而系統(tǒng)能耗是成本最主要的組成部分，能耗過(guò)高也就成為制約制水成本的最主要因素。這說(shuō)明當(dāng)前的反滲透海水淡化工藝、工程設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)操作等方面

2、仍有很多值得改進(jìn)的地方。因此，本課題分析了系統(tǒng)中各操作參數(shù)對(duì)系統(tǒng)能耗的影響，并以降低能耗為目標(biāo)，對(duì)反滲透膜系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。 應(yīng)用海德能公司的反滲透設(shè)計(jì)軟件IMSdesign，結(jié)合工程實(shí)例，考察系統(tǒng)能耗隨給水溫度、系統(tǒng)回收率、給水含鹽量、能量回收效率等操作參數(shù)的變化特點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)其有隨給水溫度的升高持續(xù)下降，隨系統(tǒng)回收率的升高基本呈負(fù)指數(shù)規(guī)律下降，隨能量回收效率的提高呈線性比例下降，隨給水含鹽量的升高呈線性比例上升的規(guī)律。

3、 對(duì)傳統(tǒng)建立系統(tǒng)費(fèi)用模型的尋優(yōu)方法進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，得出以單位產(chǎn)品水系統(tǒng)能耗最低為優(yōu)化目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型。以元件特征方程和系統(tǒng)特征方程為基礎(chǔ)建立約束，結(jié)合膜生產(chǎn)廠家的技術(shù)手冊(cè)要求的各種限值約束一起，構(gòu)成系統(tǒng)完整的約束條件。膜品種、膜數(shù)量、膜排列作為優(yōu)化變量，整個(gè)模型是一個(gè)混合整數(shù)非線性規(guī)劃（MINLP）。 結(jié)合工程實(shí)例，將優(yōu)化模型運(yùn)用Matlab優(yōu)化工具箱實(shí)現(xiàn)求解以實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化和操作優(yōu)化。并與實(shí)際設(shè)計(jì)模式緊密聯(lián)系，使用陶氏公司的反滲透設(shè)計(jì)