油氣儲運(yùn)工程畢業(yè)論文.doc

油氣儲運(yùn)工程畢業(yè)論文題目：沿海油庫海水淡化后濃海水處置技術(shù)的研發(fā)排海擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)專業(yè)：油氣儲運(yùn)工程目錄中文摘要.I英文摘要.1前言.11.1背景.11.2濃海水處理方法.11.3濃海水處理排海工程.11.4本文的工作.22海水淡化的尾液影響.32.1濃海水對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響.32.2海水淡化廠污染物排放.32.3排放水物理性質(zhì)變化對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響.33模型理論.43.1近區(qū)模型研究現(xiàn)狀.43.2遠(yuǎn)區(qū)模型研究現(xiàn)狀.63.3水動力學(xué)參數(shù).73.4海洋水動力學(xué)狀況評價方法.74排海擴(kuò)散器的設(shè)計(jì).114.1擴(kuò)散器結(jié)構(gòu)與要求.114.2擴(kuò)散器結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的原理和流程.134.3設(shè)計(jì)中主要影響因素.144.4孔口出流系數(shù)法.144.5動壓力水頭法及其優(yōu)化設(shè)計(jì)程序.184.6六橫島臺門海水淡化工程.225總結(jié)與建議.285.1總結(jié).285.2建議.286參考文獻(xiàn).29I沿海油庫海水淡化后濃海水處置技術(shù)的研發(fā)排海擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)摘要濃海水處理排海工程就是將海水經(jīng)過淡化處理的濃海水通過海洋放流管輸送到離海岸一定距離、一定深度的強(qiáng)流區(qū)域，由海洋放流管尾部的擴(kuò)散器排放，即充分利用海洋的擴(kuò)散、降解和自凈能力，達(dá)到濃海水處理的目的。海水經(jīng)淡化之后，產(chǎn)生濃鹽水尾液，如果它不加處理，直接排放，勢必對環(huán)境造成嚴(yán)重影響。利用擴(kuò)散器排放濃海水，能很好的利用自然海域的特點(diǎn)，海域本身的自凈溶解能力使?jié)夂Ｋ皶r得到擴(kuò)散稀釋，達(dá)到凈化目的。這樣，既解決了環(huán)保問題，又使處理濃海水尾液成本得以降低。本文從我國水資源的嚴(yán)重缺乏角度，闡述了海水淡化的重要性，進(jìn)而引出海水淡化之后所產(chǎn)生的濃海水尾液的影響。通過對近些年排海工程理論模型的了解，再對海洋水動力學(xué)進(jìn)行研究，提出一些模擬方法。本文著重闡述如何進(jìn)行排海擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)、要求、設(shè)計(jì)原理、流程和主要影響因素等多角度考慮，并介紹兩種擴(kuò)散器水力設(shè)計(jì)方法孔口出流系數(shù)法和動壓力水頭法。在六橫島臺門海水淡化工程中，采用T型走向擴(kuò)散器，通過數(shù)值模擬，對軸線流速、濃度及稀釋度的沿程變化進(jìn)行比較，得出結(jié)論。關(guān)鍵詞擴(kuò)散器；濃海水尾液；孔口出流系數(shù)法；動壓力水頭法；T型走向擴(kuò)散器IIThecoastaldepotseawaterdesalinationwithther&ddisposaltechnology,theemissionsseadiffuserdesignYubangwei(Instituteofpetrochemicaltechnology,ZhejiangOceanUniversity,Zhoushan316004)AbstractConcentratedseawaterdischargingprojectisthatseawaterthroughdesalinatonbymarinedischargingpipedelivertothetcoastwhichisdistancefromacertaindepthofthehighcurrentregion,dischargebythediffuserofseadischargingpiperear,ortakebythefulladvantageoftheoceanspread,degradationandself-purificationability,soastoachievethepurposeofconcentratedseawater.Afterthewaterdesalinated,thenproducedtheconcentratedseawater,ifitisnotaddressed,dischargesdirectly,isboundtohaveseriousimpactontheenvironment.Concentratedseawaterdischargesbyusingthediffuser,theuseofwellcharacteristicsofnaturalwaters,watersdissolvetheirself-purificationabilitytodilutetheconcentrationofwaterdiffusionintimetoachievepurposeofpurification.Inthisway,notonlytosolvetheenvironmentalproblem,butalsotodealwiththecostofconcentratedseawatersolution.FromtheperspectiveofaseriousshortageofwaterresourcesinChina,explainingtheimportanceofdesalination,andthenleadsthegeneratedaftertheendofsolutionofconcentratedseawater.Throughtherecentdischargeengineeringofthetheoreticalmodeltounderstand,andtostudythedynamicsofoceanwater,wegiveoutsomesimulation.Fromthestructure,requirements,designprinciples,processes,andthemainfactorsandmanyotherconsiderations,thisarticlefocusesonhowtodesignthediffuser,anddescribestwomethodsofhydraulicdesignofthediffuser-orificetheflowcoefficientandthedynamicpressureheadmethod.ThedesalinationprojectsofislandofTaimenLiuheng,throughnumericalsimulationwithTdiffuser,comparedwiththeaxisvelocity,concentrationanddilution,thenmaketheconclusions.Keywordsdiffuser；thickliquidwater；theflowcoefficientmethodoftheorifice；dynamicpressureheadmethod；Ttowardofthediffuser11前言1.1背景淡水資源短缺是全球目前面臨的主要社會問題之一，解決淡水短缺問題除了傳統(tǒng)的節(jié)約用水、廢水利用、遠(yuǎn)途調(diào)水等方法外，利用現(xiàn)代技術(shù)大規(guī)模開辟新的水源則首推海水淡化技術(shù)。我國是一個水資源嚴(yán)重短缺的國家，人均淡水占有量僅為世界平均水平的1/4。沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密，淡水供需矛盾更加突出。在陸地淡水資源日益短缺的嚴(yán)峻形勢下，人們把目光投向了海洋。我國海水淡化技術(shù)的研究起步較早，19671969年全國組織海水淡化會戰(zhàn)，同時開展電滲析（ED）、反滲透（RO）和蒸餾多種海水淡化方法的研究。1981年建成西沙200m3/d電滲析海水淡化裝置；1997年，浙江省重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“500m3/d反滲透海水淡化示范工程”在浙江省嵊泗縣嵊山島建成投產(chǎn)1；2000年，在國家科技部重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“日產(chǎn)千噸級反滲透海水淡化系統(tǒng)及工程技術(shù)開發(fā)”的支持下，先后在山東長島、浙江嵊泗建成了1000m3/d反滲透海水淡化示范工程；2003年，國家發(fā)改委高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目“山東榮成日產(chǎn)10000噸級反滲透海水淡化示范工程”一期5000m3/d機(jī)組在榮成市石島建成投產(chǎn)；2004年，國家科技部科技攻關(guān)項(xiàng)目“低溫多效海水淡化示范工程”，3000m3/d低溫多效海水淡化裝置在青島市黃島電廠建成2。經(jīng)過近40年的研發(fā)和示范，我國海水淡化技術(shù)已日趨成熟，為大規(guī)模應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。我國已成為世界上少數(shù)幾個掌握海水淡化先進(jìn)技術(shù)的國家之一3。目前已建成運(yùn)行的海水淡化水產(chǎn)量約為12萬m3/d，在建和待建的工程規(guī)模為38萬m3/d。根據(jù)國家海水利用專項(xiàng)規(guī)劃，我國海水淡化能力2010年將達(dá)到80萬100萬m3/d4，2020年將達(dá)到250萬300萬m3/d。1.2濃海水處理方法世界上常用的濃海水處理方法可分為兩大類。一類是直接排放，如排入海洋、地表水、污水處理系統(tǒng)等；第二類將濃海水進(jìn)行再利用，如地表灌溉、制鹽、提取化工原料等5。其中，直接排放投資少、效益高，但其處理不當(dāng)會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，故一般采用擴(kuò)散器來加速濃海水的稀釋，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的作用。1.3濃海水處理排海工程濃海水處理排海工程就是將海水經(jīng)過淡化處理的濃海水通過海洋放流管輸送到離海岸一定距離、一定深度的強(qiáng)流區(qū)域，由海洋放流管尾部的擴(kuò)散器排放，即充分利用海洋的擴(kuò)散、降解和自凈能力，達(dá)到濃海水處理的目的。排海工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行，在國外已有幾十年的歷史。早期建造的排海工程一般只是一條簡單的放流管，末端開口，不帶擴(kuò)散器，排放的污水也不經(jīng)過任何預(yù)處理。至上個世紀(jì)20年代，排海工程開始在放流管的末端增加了一段帶有多孔的擴(kuò)散器，而且也逐步開始了排海前的預(yù)處理。例如，建于1925年的英國Hengistbury污水排海工程安裝了一個有6個噴孔的擴(kuò)散器。利用多孔擴(kuò)散器將污水分散排放更有利于污水與海水的混合，它通過其噴嘴將濃海水射入環(huán)境水體，是一種用來增強(qiáng)污水與環(huán)境水體摻混稀釋能力的工程措施。合理地設(shè)計(jì)擴(kuò)散器可使射出的濃海水在較小范圍內(nèi)獲得高倍數(shù)稀釋，并可以提高稀釋效率，降低局部海區(qū)的污染程度，避免形成穩(wěn)定的濃海水場，便于2濃海水的進(jìn)一步輸移擴(kuò)散。這樣既充分利用納濃海水體的環(huán)境容量和自凈能力，顯著減少濃海水處理費(fèi)用，又保證環(huán)境目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)6。1.4本文的工作本文應(yīng)用數(shù)值模擬的方法對海水淡化濃海水尾液排放過程進(jìn)行研究，預(yù)測污染物對環(huán)境可能造成的影響范圍和程度，針對濃海水尾液，設(shè)計(jì)出合理的擴(kuò)散器形式，并提供可行的減輕不良環(huán)境影響的措施，為管理部門提供決策依據(jù)，為開發(fā)工程的環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，為作業(yè)者實(shí)施完善的環(huán)境管理措施提供可操作依據(jù)，對沿海社會、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展也有著較為重要的現(xiàn)實(shí)意義。32海水淡化的尾液影響海水淡化可為內(nèi)陸地區(qū)節(jié)省更多可以利用的淡水資源，這對于長遠(yuǎn)解決我國水資源短缺問題具有戰(zhàn)略意義。但在大力發(fā)展海水淡化事業(yè)的同時，也不可避免地帶來海洋生態(tài)環(huán)境問題。海水淡化廠排放的濃海水及其所含的污染物(重金屬、化學(xué)添加劑等)以及物理性質(zhì)（如溫度、密度)的變化，如未經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚矶苯优欧湃牒＃瑢Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)境造成相當(dāng)?shù)臎_擊。2.1濃海水對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響海水淡化廠排放的濃海水的鹽度一般是取用海水的2倍7。若這些濃海水排放方式不當(dāng)，將導(dǎo)致排放海域鹽度的升高。以膠州灣為例，按海水淡化水產(chǎn)量20萬m3/d、膠州灣海水交換周期為60天計(jì)算，若產(chǎn)生的濃海水全部排入膠州灣，則膠州灣的平均鹽度將每年上升約0.3個鹽度單位，30年后膠州灣的平均鹽度將超過40，與死海的鹽度相當(dāng)。鹽度的升高會改變海洋生物本身體液與其生活環(huán)境海水中滲透壓的平衡，從而降低海洋生物的繁殖力(主要是幼蟲和幼仔)，甚至使其滅絕。研究發(fā)現(xiàn)許多類海洋生物的呼吸及排泄能力，都與其周遭環(huán)境的鹽度有密切的關(guān)系。有些海洋生物被稱為狹鹽性，因?yàn)樗鼈儍H能在一個狹窄的鹽度變化范圍內(nèi)保持其體液與周圍環(huán)境間滲透壓的平衡。而能忍受環(huán)境中較大鹽度變化的海洋生物，則被稱為廣鹽性。有些海洋生物雖然在鹽度增高至某一程度時仍能生存，但其細(xì)胞的增殖能力卻已大為減低。此外，由于底棲生物無足夠的移棲能力，因此濃海水排放對排水口附近的底棲生物的影響尤其嚴(yán)重。2.2海水淡化廠污染物排放海水淡化廠排放水中污染物來源主要有兩類：一類是化學(xué)添加劑，如生物殺滅劑(通常為氯氣或次氯酸鈉)、抑垢劑(通常為聚磷酸鹽)、防沫劑、防蝕劑、酸洗劑等；另一類是由管路腐蝕產(chǎn)生的毒性重金屬，如Cu、Ni、Mo、Cr、Zn等。研究表明，以上這些污染物都會對海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害。以生物殺滅劑氯氣為例，多級閃急蒸餾法排放水中游離氯含量一般在(0.20.5)10-6，若按淡水/排水(含冷卻水)比19來估算，一個10萬m3/d的淡化廠排放游離氯量為180450kg/d。雖然稀釋作用和降解作用會降低接受水體的游離氯濃度，但即使很低的游離氯濃度也會對海洋生物產(chǎn)生毒害作用。首先，游離氯是一種高效的生物殺滅劑(這也是作為海水淡化生物殺滅劑的原因)；其次，游離氯與海水中的有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生若干有致癌作用或毒害作用的鹵化物。美國國家環(huán)保局規(guī)定海水中游離氯不得超過0.01310-6(短期