【技术实现步骤摘要】
一种多级闪蒸海水淡化系统的优化运行方法及装置
本专利技术属于水、废水或污水处理领域，主要是一种多级闪蒸海水淡化系统的优化运行装置。
技术介绍
海水淡化技术是缓解淡水资源缺乏的最为有效的方法之一。该技术种类繁多，最主要的有：多级闪蒸法和反渗透法。多级闪蒸海水淡化凭借其设备单机容量大、出水质量好等优点受到广泛应用。多级闪蒸海水淡化系统经典结构流程如图1所示。原海水首先进入热排放段，自身被预热的同时冷凝闪蒸室中产生的蒸汽。进料海水经过热排放段的预热后，被分流为两部分，一部分返回大海，一部分与循环盐水混合在一起，然后被泵入热回收段的末端，当它从右到左流过一系列的热交换器时，自身被逐渐加热，同时闪蒸室中闪蒸出来的蒸汽得到冷凝。最后，海水从热回收段的第一级闪蒸室内的换热器内出来，流入盐水加热器被进一步加热，并以热盐水的形式流入第一级闪蒸室。由于该闪蒸室中的压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸气压，故热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分气化，所产生的蒸汽遇到冷凝管，被冷凝后滴入淡水托盘。如此重复，直到最后一级，浓盐水被排放，淡水被抽出。多级闪蒸海水淡化系统，受进料海水温...
【技术保护点】
1.一种多级闪蒸海水淡化系统优化运行装置，其特征在于：包括传感器模块、数据采集模块、中央处理模块、人机交互模块、优化计算模块、D/A和A/D转换模块、PID控制模块；传感器模块包括两路温度传感器、一路海水含盐量传感器、五路流量传感器；数据采集模块用于采集传感器模块获得的进料海水温度和含盐量、进料海水流量、淡水流量、循环盐水和热排放海水流量，以及加热蒸汽流量与温度；人机交互模块用于设定多级闪蒸海水淡化系统的结构参数，设定淡水需求量、运行优化周期；D/A和A/D转换模块用于将接收到的模拟量转换为相应的数字量或将接收到的数字量转换为相应的模拟量；中央处理模块用于存储多级闪蒸海水淡...
【技术特征摘要】
1.一种多级闪蒸海水淡化系统优化运行装置，其特征在于：包括传感器模块、数据采集模块、中央处理模块、人机交互模块、优化计算模块、D/A和A/D转换模块、PID控制模块；传感器模块包括两路温度传感器、一路海水含盐量传感器、五路流量传感器；数据采集模块用于采集传感器模块获得的进料海水温度和含盐量、进料海水流量、淡水流量、循环盐水和热排放海水流量，以及加热蒸汽流量与温度；人机交互模块用于设定多级闪蒸海水淡化系统的结构参数，设定淡水需求量、运行优化周期；D/A和A/D转换模块用于将接收到的模拟量转换为相应的数字量或将接收到的数字量转换为相应的模拟量；中央处理模块用于存储多级闪蒸海水淡化系统优化问题模型和所需的物性参数、通过A/D转换模块接收并存储数据采集模块采集的数据以及接收并存储优化计算模块计算得到的数据，然后通过D/A转换模块向PID模块发出控制信号；优化计算模块根据当前采集到的数据，调用优化程序进行优化计算，获得最优操作变量值和最优目标函数值，并传送给中央处理模块。2.一种多级闪蒸海水淡化系统优化运行方法，其特征在于：包括如下步骤：首先由工程师通过人机交互模块设定多级闪蒸海水淡化系统的结构参数、给定运行优化周期；此后该装置以给定的周期采集所需数据，并通过D/A和A/D转换模块发给中央处理模块，中央处理模块调用优化计算模块，优化计算模块通过计算中央处理模块中的优化问题，得到使得系统最优运行的操作变量值，包括加热蒸汽的温度、流量、循环盐水流量、热排放海水流量，并将其发送给中央处理模块，中央处理模块将这些数值通过D/A和A/D转换模块发给PID控制模块，PID控制模块将收到的信号作为设定值，控制相应量使其满足设定值要求；该装置在下一个运行优化周期，重复数据采集、优化计算和PID控制过程，不断地优化系统运行；具体包括以下步骤：步骤A1:用户或者工程师通过人机交互模块给定多级闪蒸海水淡化系统的结构参数、淡水需求量、运行优化周期Tc参数；步骤A2:利用数据采集模块采集当前时间点进料海水流量、温度和含盐量，采集当前时间点热排放海水流量、循环盐水流量、加热蒸汽流量和温度；记录当前时间，令变量Tim等于当前时间，然后通过A/D转换模块将其发送给中央处理模块；步骤A3:中央处理模块根据内部存储的多级海水淡化系统优化问题模型，调用优化计算模块进行优化计算，从而得到满足需水量和设备约束要求的最优操作变量：加热蒸汽温度和流量、热排放海水流量和循环盐水流量，以及内部状态变量值；步骤A4:中央处理模块通过D/A转换模块，将求得到加热蒸汽流量、温度、热排放海水流量和循环盐水流量转换成模拟量并发给PID控制模块；PID控制模块以这些量作为相应控制回路的设定值，调用PID控制算法对相应回路进行控制，将加热蒸汽流量、温度、热排放海水流量和循环盐水流量控制到给定值，从而将多级闪蒸海水淡化系统调整到最优运行状态；步骤A5:记录当前时间为Tim2，如果Tim2-Tim＜Tc，则继续等待；否则转步骤A2，重新进行优化调整。3.如权利要求2所述的一种多级闪蒸海水淡化系统优化运行方法，其特征在于：所述的中央处理模块中的多级闪蒸海水淡化系统优化问题模型形式如下：目标函数为式(1)：其中热排放海水流量Wr、循环海水流量WRe、加热蒸汽温度TSTEAM和加热蒸汽流量WSTEAM是作为待优化的操作变量，Tc表示运行优化周期，TOC表示总的单位时间运行费用，表示为式(2)：TOC＝C1+C2+C3+C4+C5(2)；C1表示加热蒸汽费用，见式(3)：C1＝WSTEAM×[(TSTEAM-40)/85]×0.0286(3)；C2表示化学处理费用，见式(4)：C2＝(WDN/1000)×0.1725(4)；其中WDN表示淡水产量，单位为吨/小时；C3表示能耗费用，见式(5)：C3＝(WDN/1000)×0.75(5)；C4表示维护费用，见式(6)：C4＝(WDN/1000)×0.5658(6)；C5表示劳务费用，见式(7)：C5＝(WDN/1000)×0.69(7)；模型方程包括式(8)～(24)：WBj-1hBj-1＝WBjhBj+(WBj-1-WBj)hvj(8)；其中j＝1,2，…,NR+NJ表示闪蒸室的级数，NR表示热回收段闪蒸室的级数，NJ表示热排放段闪蒸室的级数；WBj-1和WBj表示第j-1和第j级闪蒸室盐水流量，hBj-1和hBj表示第j-1和第j级闪蒸室盐水焓值，hvj表示第j级闪蒸室蒸汽焓值；WBj-1+WDj-1＝WBj+WDj(9)；其中WDj-1和WDj表示第j-1和第j级闪蒸室淡水流量；WBj-1CBj-1＝WBjCBj(10)；其中，CBj-1和CBj分别表示第j-1和第j级闪蒸室盐水含盐浓度；其中，式(11)和式(12)中的W，当j大于NR时，W＝WF；当j小于等于NR时，W＝WR，其中WF表示进料海水流量，WR表示混合后进入热回收段的海水流量；TFj和TFj+1分别表示离开和进入第j级闪蒸室的海水温度，TDj-1和TDj分别表示第j-1和j级闪蒸室内淡水温度，TBj-1和TBj表示第j级闪蒸室内盐水的温度，T*表示理想状态下闪蒸参考温度，CPRj、CPDj和C...
【专利技术属性】
技术研发人员：高寒寒，江爱朋，陈云，丁强，王剑，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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