热力电厂用水优化调度以及膜处理其排污水的模型和仿真研究

【摘要】：热力(火/核)发电行业耗水非常巨大,在水资源日益短缺的今天,研究热力发电的节水意义重大。循环冷却水是热力电厂的耗水最多的项目,针对循环冷却水的调配和处理开展研究意义深远。针对内陆缺水地区的热力电厂而言,单一水源供水在旱季往往不能满足其循环冷却用水的需要。在保证安全生产的前提下,非常必要通过优化组合地表水、地下水以及回用水水源,使整个供水规划达到系统费用最小化。 本文首先在热力电厂多水源供水问题上引入了不确定性研究,并使用区间两阶段随机规划。应用该方法对内陆首个核电站—桃花江核电站进行实例研究。研究了内陆核电站不确定条件下供水的优化调度。通过优化结果可以看出,电厂排污水的回用是解决电厂供水不足的有效选择,同时为保护水资源,热力电厂也应采取减少污水排放的政策,对电厂冷却循环排放水进行深度处理就是一条很好的回用途径。 膜技术在环保领域中有着独特的优势,针对循环冷却水排污水含盐量高,浊度高的特点,用超滤-反渗透(UF-RO)组合工艺对其进行处理实验。通过实验验证,处理后出水水质良好,达到回用标准。同时验证了膜技术处理循环冷却水工艺的经济性和可行性并且能够达到节水、节能、环保的目的。 通过对其经济性分析发现,反渗透过程的能耗是影响整个工艺经济性的重要因素,因此针对反渗透设备的操作条件和能耗展开研究。分析影响反渗透通量的4个因素,采用响应面分析方法(RSM)研究反渗透脱盐过程中4个因素对脱盐过程通量的影响,得到一个二次响应曲面模型,模型具有较高的回归率,与实验结果吻合程度较高。通过通量模型得到能耗模型,对实际具有指导意义。最后运用虚拟仪器的界面模拟,建立反渗透脱盐过程的计算机仿真界面,模拟反渗透脱盐过程。 【关键词】：热力电厂 不确定优化 循环冷却排污水 膜处理 模型 仿真
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 热力(火/核)发电厂用水情况11-15
• 1.2.1 火电厂循环冷却水系统13-14
• 1.2.2 核电站循环冷却水系统14-15
• 1.2.3 热力电厂循环冷却水水质特点15
• 1.3 水资源调配中的优化方法15-19
• 1.3.1 不确定优化方法在水资源调度中的研究进展15-16
• 1.3.2 区间规划(ILP)16-18
• 1.3.3 两阶段规划(TSP)18-19
• 1.4 膜分离技术简介19-22
• 1.4.1 膜分离技术简介19-20
• 1.4.2 反渗透膜分离技术20-21
• 1.4.3 超滤膜分离技术21
• 1.4.4 膜技术在电厂循环冷却水处理中的应用研究21-22
• 1.5 计算机模拟仿真22-23
• 1.5.1 仿真建模的基本途径22-23
• 1.5.2 计算机仿真在实验中的应用23
• 1.6 本研究问题的提出23-24
• 1.7 本论文的结构24-25
• 第2章 热力(核)电厂供水不确定条件下的优化调度25-35
• 2.1 概述25
• 2.1.1 核电站用水概况25
• 2.1.2 我国核电站发展趋势25
• 2.2 优化方法25-26
• 2.3 优化模型的建立与求解26-30
• 2.3.1 两阶段随机规划(TSLP)模型建立26-27
• 2.3.2 利用模型中随机变量的概率分布函数将两阶段随机规划(TSLP)转化为两阶段线性规划(TLP)27-28
• 2.3.3 根据实际问题优化所建模型,建立区间两阶段规划(ITLP)模型28-29
• 2.3.4 求解方法29-30
• 2.4 案例应用30-34
• 2.4.1 当地水资源概况31-32
• 2.4.2 电站需水量分析32
• 2.4.3 结果分析32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 超滤-反渗透(UF-RO)组合处理电厂循环冷却排污水的可行性研究35-50
• 3.1 概述35-38
• 3.1.1 实验用水来源及水质36
• 3.1.2 实验流程36-37
• 3.1.3 实验仪器37
• 3.1.4 基本概念37-38
• 3.2 絮凝实验38-40
• 3.2.1 实验原理38
• 3.2.2 实验过程38-39
• 3.2.3 出水水质39-40
• 3.3 超滤实验40-44
• 3.3.1 实验过程40-41
• 3.3.2 超滤运行流量与压力的关系41-42
• 3.3.3 超滤产水分析42-44
• 3.4 反渗透实验44-47
• 3.4.1 实验过程44-45
• 3.4.2 反渗透除盐效果分析45-46
• 3.4.3 反渗透出水水质分析46
• 3.4.4 反渗透膜污染分析46-47
• 3.5 超滤-反渗透组合处理循环冷却排污水成本研究47-49
• 3.5.1 超滤-反渗透工艺处理循环冷却排污水的费用模型47-49
• 3.5.2 算例分析49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 基于响应面的反渗透脱盐过程通量模型研究50-63
• 4.1 概述50-51
• 4.1.1 响应面法50-51
• 4.1.2 Design-Expert软件介绍51
• 4.2 反渗透膜优先吸附-毛细孔流模型51-54
• 4.2.1 模型分析51-53
• 4.2.2 模型中自变量因子与模型相关性分析53-54
• 4.3 响应面法优化反渗透除盐54-58
• 4.3.1 响应面法实验设计54-55
• 4.3.2 响应分析55-57
• 4.3.3 响应面优化实验条件57-58
• 4.3.4 模型验证58
• 4.4 反渗透脱盐过程的费用模型分析58-60
• 4.5 反基于1abVIEW的反渗透脱盐过程可视化仿真研究60-62
• 4.5.1 概述60-61
• 4.5.2 仿真模型的建立61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第5章 结论与展望63-65
• 5.1 结论63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他70-71
• 致谢71

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