MED海水淡化系统中CO2化学解吸理论研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianzhu119
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随着全球水资源的日益紧张,尤其一些沿海地区淡水的严重缺乏,向海洋索取直接用水或者淡水已经成为很多国家解决水资源问题的重要手段。目前,海水淡化作为一项高科技技术产业正在得到各国的重视,而采用水平管外降膜蒸发技术的低温多效蒸发海水淡化因其传热效率高、预处理简单、系统操作安全以及设备的耐腐蚀和防结垢能力好等优点而更加备受关注。海水在水平管外生成蒸汽的同时,会伴随有不凝气的产生,而即使少量不凝气的存在,也将对降膜蒸发的传热性能产生很大的影响,因此对海水淡化过程中不凝气的产生机理进行研究将是一个十分必要的课题。过去关于不凝气的研究主要集中在不凝气对传热、能耗以及海水淡化系统操作等的影响,很少涉及到不凝气释放过程的本身,尤其是CO2的解吸过程,然而,通过化学解吸产生的CO2对不凝气的释放具有重要影响。本文首先通过对MED海水淡化系统中C02解吸所涉及的化学反应的研究,介绍了化学解吸的基本原理,并通过海水中碳酸盐系统的热力学和反应动力学分析,对海水碳酸盐系统进行了求解;根据CO2解吸化学反应时间和管外液膜停留时间的关系,将蒸发器内管束划分为合适单元体,在充分考虑化学反应和传质过程的情况下,建立了MED海水淡化系统中CO2化学解吸的数学模型;最后运用MATLAB软件进行编程,模拟了整个日产12000t淡水的6效TVC-MED海水淡化实际装置系统CO:的解吸过程,并且通过分析得出了各运行参数对化学解吸的影响。研究表明,随着各效蒸发器内蒸发温度的降低,液膜中传质系数降低,CO:解吸量从第一效到第六效逐效减小;化学解吸产生的CO2与海水中溶解的不凝气具有相当的含量,随着蒸汽冷凝,不凝气在管内沿管长方向百分含量逐渐升高,将显著影响传热性能;在MED海水淡化运行条件下,碳酸盐系统组成将主要以HCO3-和CO32-形式存在为主,CO2的含量比较小,由于海水的蒸发,碳酸盐离子浓度增大,将有助于CO:的化学解吸;温度是决定化学反应速率的关键因素,温度越高,反应速率越快,但在蒸发器海水加热到饱和温度阶段,海水盐度和pH值也显著影响化学反应速率;冷凝器入口海水物性参数对CO2化学解吸也有很大影响:解吸量随着入口海水盐度的增大而增加,随着pH值和温度的增大而减小。
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