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国能朗新明环保科技有限公司赵焰获国家专利权

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龙图腾网获悉国能朗新明环保科技有限公司申请的专利煤电废水处理方法、装置及电子设备获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116062934B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310020207.4,技术领域涉及:C02F9/00;该发明授权煤电废水处理方法、装置及电子设备是由赵焰;王江湖;吴德利;李大强;郭旭涛;陆梦楠;丁源;郭盼盼;陈雪;苏双青;王延忠;李泽;梁超设计研发完成,并于2023-01-06向国家知识产权局提交的专利申请。

煤电废水处理方法、装置及电子设备在说明书摘要公布了:本发明提供一种煤电废水处理方法、装置及电子设备,涉及传统能源技术领域。所述方法包括:根据所述机械蒸汽压缩设备建立机械蒸汽变频压缩机理模型;根据所述反渗透设备建立反渗透机理模型;根据所述反渗透设备和所述机械蒸汽压缩设备之间的连接方式建立联合机理模型;根据所述机械蒸汽变频压缩机理模型、所述反渗透机理模型以及所述联合机理模型建立联合处理设备成本计算模型;根据所述联合处理设备成本计算模型以及所述联合处理设备的约束条件计算获得目标运行方案。本发明通过把高压卷式反渗透产生浓度高且温度高的浓盐水作为机械蒸汽压缩蒸发的进料水,来降低整个联合处理设备的运行成本,从而获得成本最低的煤电废水处理方案。

本发明授权煤电废水处理方法、装置及电子设备在权利要求书中公布了:1.一种煤电废水处理方法,其特征在于,应用于联合处理设备,所述联合处理设备包括反渗透设备和机械蒸汽压缩设备,所述反渗透设备用于处理煤电废水并获取浓盐水,所述机械蒸汽压缩设备用于处理所述反渗透设备得到的浓盐水并获取可结晶的饱和盐溶液以及淡水,所述方法包括: 根据所述机械蒸汽压缩设备建立机械蒸汽变频压缩机理模型,所述机械蒸汽变频压缩机理模型用于表征所述机械蒸汽压缩设备的运行原理; 根据所述反渗透设备建立反渗透机理模型,所述反渗透机理模型用于表征所述反渗透设备的运行原理; 根据所述反渗透设备和所述机械蒸汽压缩设备之间的连接方式建立联合机理模型,所述联合机理模型用于表征所述联合处理设备的运行原理; 根据所述机械蒸汽变频压缩机理模型、所述反渗透机理模型以及所述联合机理模型建立联合处理设备成本计算模型; 根据所述联合处理设备成本计算模型以及所述联合处理设备的约束条件计算获得目标运行方案,以使得所述联合处理设备在特定时间内的运行成本最低; 所述机械蒸汽压缩设备包括换热器、蒸发器、除雾器、变频压缩机以及循环泵,所述机械蒸汽变频压缩机理模型通过下列计算式表示: Mf=Mb+Md MfXf=MbXb+MdXd QHX_en=Mf·Cpf·Tf-Tcw QHX_ex=Mb·CpbTb-T0+Md·CpdTd-T0 QHX_en=QHX_ex Qe_in=Mdλd+Md·CpvTs-Td Qe_out=Mdλvp+Mf·CpfTb-Tf Qe_in=Qe_out Tvp=Tb-BPE BPE=f·Δ0′ Δ0′=69.8×Cb 3-8.15×Cb 2+5.19×Cb Tvp=Tv ΔT=Td-Tb Qe=Ue·Ae·LTMD Wfre=Hs-Hv·0.000277·εηcom ηv_freηv,ref=d1+d2NNref+d3NNref3 d1+d2+d3=1 e1+e2+e3=1 N=60fre1-sspn 其中,Md表示冷凝蒸汽的质量流率,Mb表示浓盐水的质量流率,Mf表示进料质量流率,Xd表示冷凝蒸汽的质量百分浓度,Xb表示浓盐水的质量百分浓度,Xf表示进料水的质量百分浓度,Tf表示经过换热器后的浓盐水温度,Tcw表示进料水的温度,Tb表示蒸发器出口的浓盐水温度,Td表示蒸发器出口冷凝蒸汽的温度,T0表示经过换热器后冷凝水的温度,Cpd、Cpf、Cpb、Cpv分别表示冷凝水、进料水,浓盐水和除雾器上方的蒸汽的比热容,QHX_en、QHX_ex分别表示换热器吸收的热量和放出的热量,Hs为所述压缩机的出口后过热蒸汽的焓值,Hv为进入所述压缩机前的蒸汽的焓值,d1、d2、d3、e1、e2以及e3分别为所述机械蒸汽变频压缩机理模型中的常规系数,λvp、λd分别表示除雾器下方的潜热和管内蒸汽的潜热,Ts表示过热蒸汽的温度,Qe_in、Qe_out分别表示蒸发器中管内和管外的所产生的热量,Tvp表示除雾器下方的温度,BPE表示沸点升高值,f表示矫正系数,Tv表示除雾器上方的温度,Qe表示蒸发器的传热,Ue表示总传热系数,ε表示压缩比,ηcom表示变频压缩机的效率,Nref、Vsuc,ref和ηv,ref分别表示变频压缩机的转速、容积流量和容积效率,fre和pn分别表示变频压缩机的频率和极对数,Wfre表示变频压缩机的功率,Δ′0表示常压下溶液的沸点升高值,ΔT表示蒸发器的传热温差,r表示当前工况下水的汽化潜热,Cb表示给定出料盐水质量分数,Ae表示蒸发器的换热面积,LMTD表示对数平均温差,N表示压缩机的转速,W表示压缩机的标准功耗,ss表示滑差,Vsuc_fre表示压缩机入口蒸汽的比容,ηv_fre表示压缩机的效率; 所述反渗透设备为一级三段式反渗透设备,所述一级三段式反渗透设备包括膜元件以及压力容器,所述膜元件包括第一段膜元件、第二段膜元件和第三段膜元件,所述反渗透机理模型通过以下计算式表示: Qp1=Qf-Qr1 QfCf=Qp1Cp1+Qr1Cr1 Jv1z=AwΔPb1z-Δπ1z Js1z=BsCm1z-Cp1z ΔPb1z=Pb1z-Pp1z Δπ1z=RTCm1z-Cp1z Jv1z=AwΔPb1z-Pp1z-RTCm1z-Cp1z Js1z=Jv1zCp1z Qb10=Qb1z+Qp1z Qb10Cb10=Qb1zCb1z+Qp1zCp1z λ=6.23KλRe-0.3 M=1.0069-2.757×10-4·T 其中,Qf和Cf分别表示进料水的流量和浓度,Qp1和Cp1分别表示第一段膜元件产水侧的流量和浓度,Qr1和Cr1分别表示第一段膜元件浓盐水的流量和浓度;nl、w、L和W分别表示膜元件的叶数、宽度、有效长度和膜组件的总宽度,Aw和Bs分别表示反渗透膜对溶剂与溶质的运输参数,Pb1z和Pp1z分别表示第一段膜元件中的盐水压强和产水压强,R和T分别表示气体常数和溶液温度,Cm1z和Cp1z分别表示第一段膜元件中的膜表面的盐水浓度和产水侧的产水浓度,φ1z表示第一段膜元件中浓差极化现象系数,Cb1z表示第一段膜元件中的盐水浓度,kc1z表示第一段膜元件中的传质系数,Qb10、Qb1z和Qp1z分别表示第一段进料水的流量、膜元件中的盐水流量和产水侧流量,Cb10、Cb1z和Cp1z分别表示第一段进料水的浓度、膜元件中的盐水浓度和产水侧浓度,Pd1z表示第一段膜元件中的压降损失,ρ1z表示第一段膜元件中溶液的密度,Vb1z表示第一段膜元件中的溶液流速,de表示进料膜垫片的水力直径,Kλ为经验值,Re为雷诺数,Vb10表示第一段进料水的流速,εsp表示膜空隙率,H表示进料通道的高度,DAB表示扩散系数,Sc表示施密特数,ρz表示膜元件中的盐水密度,μz表示膜元件中的动力粘度,JV表示膜元件的溶剂通量,JV1Z表示在膜通道z处的溶剂通量,JS1Z表示在膜通道z处的溶质通量,λ表示摩擦因子,kc表示传质系数,CbZ表示膜元件中盐水盐浓度,M过程变量,Δπ1z表示在膜通道z位置处的渗透压差,ΔPb1z表示在膜通道z位置处的跨膜压力差,V表示通道内的流速,kcz表示在膜通道z位置处的传质系数; 所述反渗透设备的浓盐水出水口与所述换热器通过管路连通,所述联合机理模型通过以下计算式表示: Mf1=Qr,n×NPn×1000 Tcw1=Tfn Xf1=Cr,n×Nn÷10 其中,NPn表示反渗透设备的压力容器的个数,Mf1表示所述机械蒸汽压缩设备的进料流速,Qr,n表示所述反渗透设备的第n段出口的浓盐水流量,Tcw1表示所述机械蒸汽压缩设备的进料温度,Tfn表示所述反渗透设备的第n段出口的浓盐水温度,Xf1表示所述机械蒸汽压缩设备的进料浓度,Cr,n表示所述反渗透设备的第n段出口的浓盐水浓度,n∈1,2,3,Nn表示反渗透设备第n段压力容器个数; 所述联合处理设备成本计算模型包括机械蒸汽压缩设备成本计算模型以及反渗透设备成本计算模型,所述机械蒸汽压缩设备成本计算模型通过以下计算式表示: OCcom=Hs-Hv×Pric×24×ρ×0.0002778×εβcom OCcir=Mf×24×Pric×ρ×βbemp 其中,ε表示压缩比,βcom表示变频压缩机的效率,βbemp表示循环泵的效率,OCcom表示变频压缩机的操作费用,OCcir表示循环泵的操作费用,Pric表示电价,ρ表示溶液的密度; 所述反渗透设备成本计算模型通过以下计算式表示: OCCH=0.135Qf OCME=PriME·NM·ζre360 OCMN=OCMNCON=0.03OCRO OCLB=PriLB·NLB NLB=Qp·NP100 OC=OCIP+OCEN+OCME+OCMN+OCCH+OCLB =OCIP+OCEN+OCME+OCMNCON+OCCH+OCLB =OCIP+OCEN+OCME+0.03OCRO+OCCH+OCLB 其中,OCCH表示日均化学剂添加成本,OCIP表示日均取水能耗成本,OCEN表示日均反渗透设备运行能耗成本,εp表示高压泵的机械效率,εVFD表示变频传动的机械效率,εbp表示段间增压泵的机械效率,OCME表示日均膜元件维护成本,OCMN和OCMNCON表示日均系统维护成本,OCRO表示系统运行日均成本,OCLB表示日均工资成本,PriLB表示日均工资,NP表示总的压力容器个数,OC表示日均运行成本,Qf表示反渗透设备的进料水的流量;P0表示取水泵的出口压力,PLF表示负载系数,Pelc表示电力价格,ηIP表示海水取水泵的效率,Pf表示反渗透设备的进料水的压力,Qf2和Qp分别表示第二段膜元件的进料水的流量和反渗透设备的产水流量,PriME表示膜元件的单价,NM表示反渗透设备的膜元件总数,ζre表示膜组件更换率,NLB表示劳动力个数,P_boost表示增压泵的压力; 所述联合处理设备的约束条件包括设备约束条件、浓差极化参数约束条件、反渗透设备的溶液流速约束条件。

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