潮汐能直接驅動的反滲透海水淡化系統(tǒng)性能研究.pdf

1、反滲透海水淡化技術相比于其他海水淡化技術具有腐蝕和結垢輕微，設備投資少和建造周期短等優(yōu)點，近幾十年發(fā)展迅速。但是這種方法中的高壓泵需要消耗大量電能，不僅增加了制淡成本和碳排放、還會加劇能源危機。本人所在課題組以解決高能耗、高成本和高碳排放為目的，研發(fā)了潮汐能聚能增壓器，直接利用潮汐能的聚集能代替電能制取高壓海水，進行反滲透海水淡化。本文在此基礎上提出兩套不同運行方式的潮汐能直接驅動的反滲透海水淡化系統(tǒng)方案，為了更全面的對比分析研究，同時

2、給出了將潮汐能發(fā)電技術與傳統(tǒng)反滲透海水淡化方法相結合的系統(tǒng)方案，即潮汐能間接驅動的反滲透海水淡化系統(tǒng)。最后對三套系統(tǒng)的性能指標展開計算和對比研究。本文的主要研究內容及成果如下：
　　1、詳細分析潮汐能利用技術、反滲透海水淡化系統(tǒng)等相關知識，結合潮汐能聚能增壓器，設計“余能回收制淡的潮汐能直驅反滲透海水淡化系統(tǒng)”、“余能發(fā)電制淡的潮汐能直驅反滲透海水淡化系統(tǒng)”和“余能回收制淡的潮汐能間驅反滲透海水淡化系統(tǒng)”其中，前兩套系統(tǒng)使用潮汐能

3、聚能增壓器將潮汐能直接聚能加以利用，屬于直驅式系統(tǒng)，第三套系統(tǒng)是傳統(tǒng)的潮汐能發(fā)電技術與傳統(tǒng)的反滲透方法相結合，屬于間驅式系統(tǒng)。為敘述方便，簡稱上述三套系統(tǒng)為：―系統(tǒng)1‖、―系統(tǒng)2‖和―系統(tǒng)3‖；
　　2、采用系統(tǒng)能量利用性能分析方法，對系統(tǒng)的能效、火用變、制淡成本進行計算和對比分析研究。研究表明：
　?、偃紫到y(tǒng)的能量利用效率從大到小的順序為：系統(tǒng)1>系統(tǒng)2>系統(tǒng)3；其中―系統(tǒng)1‖相對于“系統(tǒng)3”通常情況下能效提高了28％、

4、―系統(tǒng)2‖相對于“系統(tǒng)3”能效提高了20.2%、―系統(tǒng)1‖相對于“系統(tǒng)2”能效提高了14%；
　?、诶没鹩梅治龇椒▽ο到y(tǒng)方案的可行性進行了理論驗證，同時對系統(tǒng)的火用變進行計算后發(fā)現(xiàn)，火用損最大處發(fā)生在膜組件環(huán)節(jié)，這主要是高壓進料海水中的純水通過反滲透膜的過程中，消耗大量高壓勢能造成的；
　?、廴紫到y(tǒng)的制淡成本關系為：系統(tǒng)1<系統(tǒng)2<系統(tǒng)3；當設備使用壽命為15年時，―系統(tǒng)1‖相對于“系統(tǒng)3”成本節(jié)約率為22.9%~49.

5、8%、―系統(tǒng)2‖相對于“系統(tǒng)3”成本節(jié)約率為15.7%~35.8%、―系統(tǒng)1‖相對于“系統(tǒng)2”成本節(jié)約率為10.7%~21.7%；隨著設備使用壽命增長和場地開發(fā)成本降低，系統(tǒng)制淡成本將會進一步下降；
　?、苤彬屖建D系統(tǒng)1‖和―系統(tǒng)2‖相對于間驅式―系統(tǒng)3‖具有能效高、制淡成本低的優(yōu)點。這是因為聚能增壓器的使用減少了能量轉換次數(shù)和生產設備，簡化了生產流程。另外，系統(tǒng)能量由潮汐能供應，沒有碳排放，屬于環(huán)境友好型系統(tǒng)。因此，直驅式―系統(tǒng)