本发明一般涉及海水淡化和换热设备领域,并且更具体地,涉及混合进料多效蒸发系统的优化设计方法、装置和设备。
背景技术:
1、目前,世界上现行的海水淡化多效蒸发系统盐水进料方式常都采用顺流进料和平行进料。顺流进料,即进料盐水首先进入到第一效蒸发器内进行换热,部分盐水蒸发后剩余浓盐水作为进料流入到第二效蒸发器内,以此类推,浓盐水由最后一效蒸发器排出系统,如图1所示;平行进料,即进料盐水平均分配到每一效蒸发器内,每一效蒸发器的剩余浓盐水汇总后流出系统,如图2所示。
2、以上述两种进料方式为基础的海水淡化多效蒸发系统的缺点是:盐水进料流程较为单一,盐水以固定方式流入到每一效蒸发器内进行换热蒸发,忽视了盐水与蒸汽的高效匹配,从而造成系统的造水效率偏低,热力性能下降。
技术实现思路
1、根据本发明的实施例,提供了一种混合进料多效蒸发系统的优化设计方案。本方案能够突破现有进料流程的思维局限,开发更高效节能的多效蒸发系统,提高热力性能,解决了现有系统效率低下、能源和成本浪费的问题。
2、在本发明的第一方面,提供了一种混合进料多效蒸发系统的优化设计方法。该方法包括:
3、根据盐水进料方式构建盐水流股分配网络;以及基于蒸发器和预热器之间的二次蒸汽流向关系构建状态空间操作算子;
4、将所述盐水流股分配网络与状态空间操作算子进行耦合,得到状态空间结构模型;
5、以热力性能指标为优化目标,对所述状态空间结构模型进行优化,得到混合进料多效蒸发系统。
6、进一步地,所述盐水流股分配网络,包括:
7、第一分配器,用于将进入系统内的盐水分配到第二混合器和/或传递器;
8、第二分配器,用于将通过预热器预热后的部分盐水分配到第二混合器;
9、第三分配器,用于将通过蒸发器蒸发后的盐水分配到第二混合器和/或第一混合器;
10、第一混合器,用于将所述第三分配器分配的盐水进行混合后排出系统外;
11、第二混合器,用于将所述第一分配器、第二分配器、第三分配器中的一个或多个分配的盐水进行混合后输出到蒸发器;
12、传递器,用于将所述第一分配器分配的盐水传递到末效预热器。
13、进一步地,所述状态空间操作算子包括:多效蒸发器、多效预热器和淡水回收容器;
14、所述多效蒸发器包括首效蒸发器、中间效蒸发器和末效蒸发器;其中,所述首效蒸发器用于通入加热蒸汽,通过所述加热蒸汽对进入的盐水进行蒸发,将得到的二次蒸汽通入首效预热器;所述中间效蒸发器用于通过上一效预热器输出的二次蒸汽对进入的盐水进行蒸发,将得到的二次蒸汽通入当前效预热器以及将淡水通入所述淡水回收容器;所述末效蒸发器用于通过上一效预热器输出的二次蒸汽对进入的盐水进行蒸发,将得到的二次蒸汽通入末效预热器以及将淡水通入所述淡水回收容器;
15、所述多效预热器包括首效预热器、中间效预热器和末效预热器;其中,所述首效预热器用于通过首效蒸发器通入的部分二次蒸汽对通入的盐水进行预热,将预热后的盐水和其余二次蒸汽通入下一效蒸发器;所述中间效预热器用于通过当前效蒸发器通入的部分二次蒸汽对通入的盐水进行预热,将预热后的盐水和其余二次蒸汽通入下一效蒸发器;所述末效预热器用于对末效蒸发器产出的二次蒸汽进行冷凝并将冷凝得到的淡水通入淡水回收容器,同时冷凝释放的热量对流经末效预热器的盐水进行预热。
16、所述淡水回收容器用于对通入的淡水进行回收。
17、进一步地,所述多效蒸发器中的任一效蒸发器将蒸发后的盐水通入所述第三分配器。
18、进一步地,所述多效预热器中的任一效预热器将预热后的盐水通入所述第二分配器。
19、进一步地,所述多效预热器中非首效预热器的任一效预热器将预热后的盐水通入上一效预热器。
20、进一步地,所述以热力性能指标为优化目标,对所述状态空间结构模型进行优化,包括:
21、根据设计参数确定全局变量和约束条件;
22、选取热力性能指标作为优化目标,进行单目标优化,得到单目标优化结果;
23、将所述单目标优化结果进行多目标优化计算,得到pareto解;
24、通过改变不同热力性能指标的权重因子进行多次多目标优化计算,得到pareto解集;
25、以系统热力性能指标作为筛选标准,得到优化设计后的混合进料多效蒸发系统。
26、在本发明的第二方面,提供了一种混合进料多效蒸发系统的优化设计装置。该装置包括:
27、构建模块,用于根据盐水进料方式构建盐水流股分配网络;以及基于蒸发器和预热器之间的二次蒸汽流向关系构建状态空间操作算子;
28、耦合模块,用于将所述盐水流股分配网络与状态空间操作算子进行耦合,得到状态空间结构模型;
29、优化模块,用于以热力性能指标为优化目标,对所述状态空间结构模型进行优化,得到混合进料多效蒸发系统。
30、在本发明的第三方面,提供了一种电子设备。该电子设备至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行本发明第一方面的方法。
31、在本发明的第四方面,提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质,所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明第一方面的方法。
32、应当理解,
技术实现要素:
部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征,亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
1.一种混合进料多效蒸发系统的优化设计方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述盐水流股分配网络,包括:
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述状态空间操作算子包括:多效蒸发器、多效预热器和淡水回收容器;
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述多效蒸发器中的任一效蒸发器将蒸发后的盐水通入所述第三分配器。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述多效预热器中的任一效预热器将预热后的盐水通入所述第二分配器。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述多效预热器中非首效预热器的任一效预热器将预热后的盐水通入上一效预热器。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述以热力性能指标为优化目标,对所述状态空间结构模型进行优化,包括:
8.一种混合进料多效蒸发系统的优化设计装置,其特征在于,包括:
9.一种电子设备,包括至少一个处理器;以及
10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法。