LT-MED 开题报告

1、山 东 科 技 大 学本科毕业设计（论文）开题报告题 目 低温多效海水淡化过程系统优化与设计学 院 名 称 机械电子工程学院 专业班级 热能与动力工程 学生姓名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 年 月 日（注意：填表时间要与大纲要求相一致）填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5.开题报告作为毕业设计（论文）资料

2、，与毕业设计（论文）一同存档。设计（论文）题目低温多效海水淡化过程系统优化与设计设计（论文）类型（划“”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它一、 本课题的研究目的和意义 进入21世纪,淡水资源短缺问题愈来愈成为制约全球经济和社会发展的突出问题之一。现阶段人类真正可利用的淡水资源主要为江河湖泊以及地下水资源，且仅占全球总水量的0.26%。目前，全球十多亿人面临水资源短缺问题，据相关专家估计，到2025年，约有一半人口经面临严重缺水问题，水资源俨然已成为制约人类可持续发展的关键因素之一。中国作为世界十三大贫水国之一，水资源短缺更是我国面临的一大严峻危机，人均水资源不足2200吨，仅为世界平均水平

3、的1/4,且水资源地域季节分布不均，呈现南多北少，夏多冬少的局面。我国600多座城市其中2/3处于缺水状态，110座城市严重缺水。这不仅制约着我国工农业的可持续发展，也严重的影响着我国人民生活水平和质量的提高1。 地球水资源的97.2%是海水，使得人们把解决水资源短缺问题和实现可持续发展的目光放到海水淡化上。并且越来越受到世界各国的重视，截至目前全球海水淡化总投资以达到数百亿美元每年，并且以20%的增速发展2。特别是以色列和美国，已将海水淡化产业列入国家发展计划。我国于2012年12月初发布关于加快发展海水淡化产业的意见，明确“十二五”期间我国海水淡化的发展目标，既到2015年，我国海水淡化能

4、力达到220240万³/d3。“十三五”期间，我国将实行最严格的水资源管理制度，建设节水型社会。实施雨洪水资源利用、再生水利用、海水淡化工程、建设地下水资源监测系统。目前海水淡化的主要方式有蒸馏法、膜法、结晶法、溶剂萃取法、离子交换法等。蒸馏法可分为三大类，即多级闪蒸（MSF）、多效蒸发（MED）、压汽蒸馏（VC）。膜法海水淡化技术从过程原理上主要有三中，即反渗透（RO）、电渗析(ED)、纳滤（NF）。结晶法则由冷冻法和水合物法构成。目前世界已工业化的海水淡化技术为反渗透和低温多效占产能比例的64.78%和34.49%4。低温多效蒸馏（LT-MED)海水淡化具有水质好和可利用工厂余热

5、或低品质热源的优点且效率高、安全性好、动力消耗少、操作弹性相对较大等优点，主要应用于需提供锅炉补给水和工艺纯水，对忽悠低品位蒸汽或余热可利用的电力、石化、钢铁等企业具有广泛应用空间，最大限度的减少了缺水对我国工农业发展和人们生活水平提高带来的影响，对建设可持续发展型和节水型社会具有深远意义。二、 本课题的主要研究内容（提纲）一、绪论，主要内容为课题选择的背景、目的和发展概况。二、介绍低温多效海水淡化技术的原理、优缺点及应用范围。三、设计并搭建低温多效蒸馏海水淡化装置，明确实验目的进行试验。四、记录装置所得数据，进行数据分析，对装置所表现的问题进行分析得到具体原因，并对实验装置进一步优化。五、总

6、结实验结果，得出结论。三、 文献综述（国内外研究情况及其发展） 目前，海水淡化产业及装置已覆盖沙特阿拉伯、阿曼、阿联酋、西班牙、塞浦路斯、马耳他、直布罗陀、佛得角、葡萄牙、希腊、意大利、印度、中国、日本和澳大利亚等世界150多个国家和地区。国外对海水淡化技术的研究起步较早， 世界上首个海水淡化工厂1954年建于美国德克萨斯州。联合国关于非常规水源的报告指出，从19501985年的35年间，海水淡化的发展经历了三个阶段，即发展阶段开发阶段和商业化阶段。在这个期间主要研究开发反渗透、蒸馏、电渗析和冷冻法这四种方法。经过多年的实践和研究，目前能进行大规模海水淡化生产并得到广泛应用的技术主要有渗透法(

7、SWRO)和蒸馏法，其中蒸馏法又分为多级闪蒸（MSF）和多级蒸馏（MED）。同时海水淡化呈现大规模发展趋势，工厂规模和单机容量向着大型化发展，蒸馏法海水淡化工厂规模最大为100万t/d，反渗透法海水淡化规模也达到33万t/d(以色列Ashkelon)5。目前全球海水淡化总产量已达日均6348*104t。用于全球海水淡化工程的投资以年20%30%的增幅速度增长，全球海水淡化市场已颇具规模。根据国际脱盐协会（IDA）的数据，截止至2009年底，全球已有150多个国家和地区再利用海水淡化技术，全球共建有1.4451万个脱盐工厂，合计日产水量近6000万t。其中海水淡化日产水量约4000万t，2009

8、年新增水量近500万t，年增长率约为15%2。预计未来20年国际海水淡化市场增长最快的仍然是中东地区，其次是美国澳大利亚阿尔及利亚西班牙印度和中国。中东地区石油资源丰富，但是淡水资源极其匮乏，因此有着对海水淡化技术和装置的迫切需求，并且经济基础雄厚，因此中东是目前世界海水淡化装置的主要分布地区，其中沙特、阿酋联、科威特、卡塔尔和巴林的海水淡化总量占全球总量的44.3%，而美国海水淡化总量仅为全球的15%，欧洲仅为12%。其中沙特是全球最大的海水淡化生产国，其产量约为全球的18%。以色列在过去的十年里共建了5个海水淡化厂，到2015年其约70%的用水来之海水淡化水。日本的福冈海中道奈多海水淡化中

9、心是日本最大的海水淡化设施，总供水量约为60万³/d,约为其海水淡化总量的1/12，海中道奈多海水淡化系统为反渗透系统。截至2012年8月，澳大利亚海水淡化产能已接近100万³/d，其珀斯海水淡化厂（2007年投产）是当时出中东地区外世界最大的海水淡化工程，且可利用风能。澳大利亚南方海水淡化厂2011年竣工，也可使用风能日产能约为15万立方米1。我国对海水淡化技术的研究起步比较晚，但经过不懈努力，我国在海水淡化技术方面取得突破性的进步，不论是海水淡化装备制造能力，工程设计水平以及安装能力都有了很大进步。形成了一大批膜海水淡化关键技术，脱盐率提高到99.7%以上，膜通量增加了

10、40%。同时万吨级低温多效海水淡化装置及工程技术核能太阳能风能等新能源海水淡化技术，也取得了阶段性成果。由国家海洋局公布的2014年全国海水利用报告显示，近年来海水淡化工程总体规模不断增长。截至2014年底，全国已建成海水淡化工程112个，产水规模达到日产92.69万吨，最大海水淡化工程规模为日产20万吨。在已建成的海水淡化工程中，海水淡化水用于工业用水的工程规模为每天58.73万吨，占总工程规模的63.35%。用于居民生活用水的工程规模为每天33.94万吨，占总工程规模的36.62%。我国从1958年就开始研究海水淡化技术，于1982年西沙永兴岛建成我国第一座200m3/d电渗析海水淡化站，

11、1984年成立天津海水淡化与综合利用研究所，开始了蒸馏法海水淡化装置的研究。后经过30多年的努力，我国又建成舟山嵊山岛海水RO淡化示范站，当时是使用国外的膜组件建成的产量为500m3/d，之后膜法海水淡化工程迅速崛起，长海大长山岛、山东长岛和浙江嵊泗分别建成1000m3/d的海水RO示范工程，华能集团也在大连和威海电厂也个建了2000m3/d的海水RO淡化站。“山东荣成日产10000吨级反渗透海水淡化示范工程”一期5000m3/d机组与2003年在荣成市石岛正式投入使用；此外还有黄骅电厂日产2万t海水淡化系统工程、华能玉环电厂日产3.5万t海水淡化系统工程（开创了我国“双膜法”海水淡化工艺的先

12、例）、天津大港新泉10万t（RO）等膜法海水淡化工程。在此期间蒸馏法海水淡化也得到发展，如首钢京唐2.5万t（MED）、天津北疆电厂期10万t（MED）等一批中大型热法海水淡化工程投入使用1。虽然目前国内海水淡化技术在最近一段时间取得了很大进步，但是对各种工艺的关键技术还是落后于发达国家。由附表（1）可知，蒸馏法海水淡化技术在国内没得到充分发展和利用。主要因为还有很多实际工程技术问题有待解决。多效蒸馏因此深化对蒸馏法海水淡化系统的研究，处理好电厂和淡化装置的匹配问题等对海水淡化技术推广都有很大的应用价值多效蒸馏法（MED）的主要工作原理为。多效蒸馏是由单效蒸发组成的系统。将前一蒸发器产生的二次

13、蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在下一有效蒸发器中冷凝成蒸馏水，如此依次进行，如图（1）6。 图1 多效蒸馏过程示意图多效蒸馏法（MED）受到了结垢、腐蚀、投资成本以及能耗等问题的困扰7。直到低温多效蒸馏法（LT-MED）的应用，很大程度上解决了多效蒸馏法所存在的问题,通过图（2）可知低温多效蒸馏法具有海水淡化品质高，但投资成本和运营成本低，对海水预处理品质要求低，能够利用低温余热以及各种能源综合使用，是最节能海水淡化技术之一，具有广阔的发展和应用前景。 图2 两种海水淡化工艺对比虽然LT-MED发展迅猛，但是仍存在很多问题，如系统分析模型的建立与研究不够深入，存在很多被忽略的问题，这都不利

14、于增强系统运行的稳定性和延长系统生命周期以及产量的提升；此外，新材料、新工艺的利用还有待于进一步研发利用以降低装置的制造成本和降低运行管理维护费用，从而降低总成本得到更加广泛的推广。低温多效蒸馏（LT-MED）海水淡化越来越得到重视，发展方向越来越明显：(1)系统规模大型化和超大型化。系统规模越大，装置容量越大，成本就越低，其经济性就越强。目前低温多效的最大单机容量己达到25000t/d。为提高低温多效蒸发装置容量，某公司将多效蒸发设计成塔式结构，正在设计单机造水容量达到十万吨级的系统。(2)新材料、新工艺的采用。美国水脱盐国际公司WDI采用效率高达95%的蒸汽压缩设备、带沟槽的薄钦管作为传热

15、材料、特种混凝土作为蒸发器的壳体，使得海水淡化设备及厂房一体化，其使用寿命达到40年，显著地降低了造水成本。另外，以色列IDE海水淡化工程公司使用光滑铝合金管作为传热管材降低了设备造价，提高了竞争能力。（3）各种技术工艺的相互耦合，实现联产，以提高能源利用率，在降低能耗的同时，提高产能，从而降低成本，使得海水淡化工艺得到进一步的推广与发展。首钢京唐钢铁联合有限责任公司研发并使用的海水淡化集成技术，以LT-MED海水淡化为核心，联合热电盐碱化工，形成的“热-电-水-盐”四联产模式，实现了能源的综合利用，降低成本，并取得了环保效益3。(4）利用太阳能、风能、海洋温差能、地热能等可再生能源以及核能的

16、一系列海水淡化工艺，目前也是研究的重点。现阶段，LT-MED海水淡化产量所占比重多级闪蒸(MSF)、反渗透膜(RO)技术高，但凭借其特有优势，未来在海水淡化工程领域，其工艺的选择将会三分天下的局面。届时，海水淡化工程更加深入民生，人们生活水平因此得到提高，为国家经济建设，工农业发展提供不竭动力，为建设可持续发展社会贡献一份力量。四、 拟解决的关键问题1. 设计LT-MED海水淡化装置的实验装置分析可行性。2. 数据模拟分析，实验装置热力、阻力计算，分析设计实验装置的优越性。3. 搭建试验台，进行试验，记录数据，分析数据。发现并分析LT-MED海水淡化装置的实验装置所面临问题，提出优化整改措施五

17、、 研究思路和方法 研究思路： 首先，进行基础知识的积累，通过阅读大量相关文献与书籍，对LT-MED海水淡化技术有深刻的了解，以便接下来设计并进行实验台的搭建。再设计与搭建过程中，进一步的运用所学知识，并加深理解。最后进行试验，在实验过程中，认真观察试验现象，并记录试验现象与数据，以便进行深一步的研究和探索原因，并在此过程中进一步优化实验系统与实验装置。最后通过总结，得出最终结论。 方法：理论与实践的结合，通过实验现象与数据是自己的结论更加有说服力。六、 本课题的进度安排时间/（周）进展情况第一，二周毕业实习，准备设计所需的书籍与资料第三，四周开题报告的书写，相关外文资料的翻译第五周开题报告的

18、修改，实习报告的书写第六至八周实验方案的确定第九至十二周实验台的搭建与实验第十三至十五周毕业设计说明书的书写与修改第十六周毕业答辩七、 参考文献1 朱淑飞，薛立波，徐子丹. 国内外海水淡化发展历史及现状分析. 水处理技术，2014，40（7）:12152 陈金婷,樊俊锋，杜亚威.海水淡化技术及发展现状.天津化工，2014,28（3）：1012 3 吴礼云，李杨，孙雪，唐智新.低成本海水淡化集成技术探讨.中国环保产业.2014, 7(48):4852 4 陈莹，赵辉.我国海水淡化利用现状和有关政策建议.水资源管理，9.2014:1920 5 刘万兵，海水淡化膜法与热发方案综合比较 2014.16

19、:111115 6 王宏涛，李保安，刘兵.海水淡化技术现状及新技术评述.盐业与化工.2014, 43(6) : 15 7 沈胜强，周士鹤，牟兴森，郭亚丽.大型低温多效蒸发海水淡化装置传热过程热力损失分析.化工学报，2014,65（9）：33663374 8 我国海洋高新技术和新兴产业发展战略研究/高艳波，彭伟编著. -北京：海洋出版社，2012.11 9 海水淡化工程技术与工艺/赵国华，童忠东编著.北京：化学工业出版社，2012.2 10 高从楷，陈国华.海水淡化技术与工程手册.北京化学工业出版社.11（2004）.1121 11 Nisham T.EI-Dessouky, Hisham M.

20、 Ettouney, Faisal Mandani. 2003. Performance of parallel feed multiple effect evaporation system for seawater desalination. Applied thermal Engineering, Vol 20. pp16791706 12 Hisham T.EI Dessouky, H.M.Ettoouney. Mulitple-effect evaporation desalination systems-thermal analysis. Desalination,1999,125

21、:259276指导教师意见指导教师（签名）： 年 月 日所在系（所）意见负责人（签章）：年 月 日附表1序号时间工程名称规模（吨/日）工艺11981年海南西沙永兴岛海水淡化装置200ED21989年天津大港电厂海水淡化工程6000MSF31990年广东深圳大亚湾电厂海水淡化装置200RO41996年广东惠州华德石化有限公司海水淡化装置600RO51997年浙江舟山市嵊泗县嵊山镇海水淡化装置500RO61999年辽宁大连长海县大长山岛期海水淡化工程1000RO7浙江舟山嵊泗马迹山港海水淡化装置350RO82000年山东烟台长岛县本岛I期海水淡化工程1000RO9山东烟台长岛县小钦岛I期海水淡化装

22、置500RO10浙江舟山市嵊泗县本岛I期海水淡化工程1000RO112001年辽宁大连长海县大长山岛期海水淡化工程1000RO12辽宁华能大连电厂海水淡化工程2000RO13山东华能威海电厂I期海水淡化工程2000RO142002年辽宁大连长海县獐子岛海水淡化工程1200RO15山东烟台长岛县小钦岛期海水淡化装置75RO16山东烟台长岛县北隍城海水淡化装置75RO17浙江舟山市嵊泗县本岛期海水淡化装置600RO182003年山东青岛黄岛电厂海水淡化试验装置60MED19辽宁大连棉花岛海水淡化装置100RO20辽宁大连石化公司海水淡化工程5000RO21天津海水淡化示范工程1000RO22山东威

23、海荣成石岛海水淡化工程5000RO232004年辽宁大连港专用矿石码头海水淡化工程1200RO24山东青岛黄岛电厂海水淡化工程3000MED25山东青岛新河镇海水淡化装置60RO26山东青岛克瑞特机电公司海水淡化装置50RO27山东烟台崆峒岛海水淡化工程500RO28浙江舟山市嵊泗县本岛期海水淡化工程1000RO292005年河北唐山大唐王滩电厂海水淡化工程10000RO30山东威海刘公岛海水淡化工程500RO31山东烟台长岛县驼矶岛海水淡化工程200RO32浙江舟山市嵊泗县本岛期海水淡化工程2000RO33浙江舟山市嵊泗大洋山镇期海水淡化工程1000RO34浙江舟山市岱山县本岛期海水淡化工程

24、2000RO35浙江舟山市普陀区虾峙岛期海水淡化工程300RO36福建宁德台山岛海水淡化装置47RO372006年辽宁大连三山岛海水淡化装置144RO38天津开发区新水源海水淡化工程10000MED39河北国华沧电黄骅电厂期海水淡化工程20000MED40山东青岛黄岛电厂海水淡化期工程3000RO41山东烟台长岛县本岛期海水淡化工程300RO42山东烟台打捞局船用海水淡化装置3500RO43浙江舟山市嵊泗县本岛期海水淡化工程2000RO44浙江台州市玉环华能电厂海水淡化工程35000RO452007年辽宁大连石化公司工业试验装置500MED46辽宁大连庄河电厂海水淡化工程14400RO47辽宁

25、大连松木岛石化园区I期海水淡化工程20000RO48辽宁华能营口电厂海水淡化工程10000RO49山东青岛黄岛电厂海水淡化工程期10000RO502007年山东青岛电厂海水淡化工程8600RO51浙江舟山市嵊泗县嵊山镇海水淡化工程500RO52浙江舟山市嵊泗大洋山镇期海水淡化工程1000RO53浙江舟山市岱山县本岛期海水淡化工程3000RO54浙江温州市乐清电厂海水淡化工程21600RO55浙江温州市水产养殖洞头基地海水淡化装置20RO562008年河北国华沧电黄骅电厂期海水淡化工程12500MED57浙江舟山市岱山县长涂海水淡化工程5000RO58浙江台州市玉环县鸡山岛海水淡化工程10000

26、RO59福建厦门青屿岛海水淡化装置40RO602009年辽宁大连化工集团大孤山热电厂海水淡化工程20000RO61辽宁营口鞍钢鲅鱼圈钢铁新区海水淡化装置120RO62天津大港新泉海水淡化工程100000RO63河北首钢京唐钢铁厂海水淡化工程50000MED64山东青岛碱业I期海水淡化工程10000RO65山东青岛即墨田横岛海水淡化工程480RO66山东华能威海电厂期海水淡化工程8000RO67山东华电莱州电厂海水淡化工程8000RO68浙江舟山市嵊山县枸杞乡海水淡化工程1000RO69浙江舟山市岱山县衢山岛期首套海水淡化工程2500RO70浙江舟山市岱山县秀山岛期海水淡化工程3000RO71浙江舟山市普陀区虾峙岛期海水淡化工程300RO72浙江舟山市普陀区东极镇海水淡化装置150RO73浙江温州市洞头县大瞿岛海水淡化装置50RO74福建漳州东山岛铜陵镇对面屿海水淡化装置4RO752010年辽宁红沿河核电有限公司海水淡化工程11000RO76天津北疆电厂期第一批海水淡化工程1000