Tecnologia di desalinizzazione solare

Combinando strettamente il sistema di desalinizzazione solare con la tecnologia di desalinizzazione convenzionale moderna, basandosi sul suo processo di produzione avanzato e sui risultati ottenuti nel miglioramento del trasferimento di calore e massa,e integrare i vantaggi dell'energia solare stessa, si può ottenere un effetto più ideale.

1Tecnologia di desalinizzazione solare

Le tecnologie tradizionali di desalinizzazione richiedono investimenti elevati e consumano troppa energia, proveniente principalmente da combustibili fossili come il petrolio e il carbone.rendendo difficile la promozione della tecnologia di desalinizzazione.

Gli studi di dati hanno dimostrato che un sistema di depurazione dell'acqua di mare con una produzione giornaliera di 1.000 metri cubi di acqua dolce consuma 10.000 tonnellate di petrolio all'anno.in particolare alcune zone remote con bassa densità di popolazione e senza connessione su larga scala alla rete elettricaPer questo motivo, l'utilizzo dell'energia solare per desalinizzare l'acqua di mare e l'acqua salata non è la scelta migliore.

Il sistema di desalinizzazione solare è in realtà una combinazione di dispositivi di utilizzo dell'energia solare e dispositivi di desalinizzazione tradizionali,utilizzando l'energia solare al posto dell'energia tradizionale per fornire l'energia richiesta dal dispositivo di desalinizzazione.

Alcune combinazioni sono illustrate nella tabella 1.

Figura 1 Diagramma schematico della desalinizzazione solare

Figura 2 Sistema termico di concentrazione solare tramite trovo

Il sistema solare termico a valle ha le caratteristiche di grande scala, lunga durata e basso costo ed è attualmente la tecnologia di utilizzo termico solare su larga scala più matura.Ci sono tre modi principali per produrre vapore per la desalinizzazione solare: evaporazione improvvisa, evaporazione diretta e evaporazione indiretta.

1.1 Applicazione dell'evaporazione flash in più fasi

Il metodo di evaporazione diretta può presentare problemi di stabilità operativa.L'instabilità del flusso può portare a perdita di flusso nella sezione del tubo interessata e persino causare surriscaldamento del tubo collettore e danni permanenti al rivestimento di assorbimento selettivo.

Per il metodo di evaporazione indiretta, il principale svantaggio del sistema è che la maggior parte dei fluidi per il trasferimento del calore hanno proprietà speciali come essere difficili da preparare, infiammabili e facilmente decomposti.

lampeggiosistema di evaporazionepuò evitare efficacemente i difetti di cui sopra e ha i vantaggi di una struttura semplice, un funzionamento stabile, un'elevata efficienza e bassi costi di costruzione.Pertanto, il sistema di evaporazione flash è adatto come oggetto di ricerca e sviluppo.

Figura 3 Principio dell'evaporazione del lampo solare

1.2 Caratteristiche dell'evaporazione a lampo in più fasi

Ha i vantaggi di un'elevata affidabilità, di una buona prestazione anti-scaling e di un facile sviluppo su larga scala.

Attualmente, il 60% della produzione mondiale di desalinizzazione dell'acqua di mare è ottenuta con il metodo di evaporazione flash in più fasi.l'evaporazione a flash in più fasi è anche il metodo di desalinizzazione dell'acqua di mare con la più grande capacità di singola unità (fino a 100,000 t/giorno), adatto agli impianti di desalinizzazione di grandi dimensioni e ultra-grandi.

1.3 Principio di funzionamento e processo di evaporazione a lampo in più fasi

Il principio del processo di evaporazione a lampo in più fasi è il seguente:l'acqua di mare cruda viene riscaldata a una certa temperatura e successivamente introdotta nella camera di accensione.Poiché la pressione nella camera di accensione è controllata per essere inferiore alla pressione di vapore saturo corrispondente alla temperatura della salamoia calda, la salamoia calda diventa acqua surriscaldata dopo essere entrata nella camera flash ed è rapidamente parzialmente vaporizzata, riducendo così la temperatura della salamoia calda stessa.Il vapore generato viene condensato per diventare l'acqua dolce richiesta.

L'evaporazione a lampo in più fasi si basa su questo principio, in base al quale la salamoia calda scorre attraverso una serie di camere a lampo con pressioni che diminuiscono gradualmente, evaporando e raffreddando passo dopo passo.Allo stesso tempo, la salamoia viene gradualmente concentrata fino a quando la sua temperatura si avvicina (ma supera) la temperatura naturale dell'acqua di mare.

Il flusso di processo del sistema di evaporazione flash a più fasi è illustrato nella figura 3.sezione di scarico di calore, dispositivo di pretrattamento dell'acqua di mare, sistema di vuoto del dispositivo di scarico del gas non condensabile, pompa di circolazione della salamoia e pompe di entrata e uscita, ecc.

2.Parametri di base del processo

(1) Flusso di salamoia circolante

La caratteristica dell'evaporazione a lampo in più fasi è che si basa sulla salamoia circolante per raffreddarsi continuamente attraverso più fasi, rilasciando il proprio calore sensibile,vaporizzando così parte dell'acqua nella salamoia surriscaldata per ottenere l'obiettivo di produrre acqua dolce e salamoia concentrata.

Pertanto, dal punto di vista dell'equilibrio termico, il calore sensibile rilasciato da ciascuna fase della salamoia circolante è uguale al calore latente richiesto per l'acqua dolce generata.per l'intero sistema di evaporazione a flash a più fasi, esiste la seguente relazione: RS(t0-tn) = DL

dove R è il flusso di salamoia circolante (kg/h);

S-calore specifico medio dell'acqua salata (kcal/kg·°C);

t0: temperatura di ingresso della prima fase della salamoia circolante (°C);

tn-temperatura finale di uscita della salamoia in circolazione (°C);

D produzione totale di acqua dolce a ciascun livello (kg/h);

L-calore latente medio di evaporazione dell'acqua dolce (kcal/kg).

La formula di cui sopra può essere utilizzata per ottenere il flusso di salamoia circolante in determinate condizioni di produzione di acqua dolce.

Bilancio di sale FCf = BCb

Bilancio idrico F ((1-Cf) = D+ B ((1-Cb)

Nella formula,

Cf è la concentrazione di sale in massa nell'acqua grezza (kg/kg);

Concentrazione di sale in Cb-massa nella salamoia scaricata (kg/kg)

Sostituendo il rapporto di concentrazione α=Cb /Cf nelle due equazioni precedenti, possiamo ottenere:

Si può vedere che a condizione che la produzione di acqua dolce sia nota,la portata F dell'acqua grezza supplementare e la portata B della salamoia scaricata sono determinate principalmente dal rapporto di concentrazione del sistema.

Il rapporto di concentrazione si riferisce al rapporto tra la concentrazione finale di salamoia (TDS totale dei solidi disciolti) del dispositivo di evaporazione improvvisa e la concentrazione di acqua di mare di ricarica (TDS).È generalmente limitata alla sicurezza di prevenzione di scala basata su condizioni specifiche di qualità dell'acqua, e la concentrazione di scarico di sale non può generalmente avvicinarsi a 70.000 mg/l.

Per la desalinizzazione dell'acqua di mare, non esiste una soluzione "unica" migliore per la scelta della tecnologia.compresa la scala, costi energetici, qualità dell'acqua grezza, condizioni climatiche e requisiti tecnici e di sicurezza.

In generale, l'osmosi inversa è adatta per impianti di desalinizzazione dell'acqua di mare stabiliti in modo indipendente, ma se esiste una centrale termica (ultima centrale nucleare),la tecnologia di distillazione termica è più economica e affidabile.

Il metodo di evaporazione a lampo in più fasi non è utilizzato solo per la desalinizzazione dell'acqua di mare, ma è stato ampiamente utilizzato anche per l'approvvigionamento di acqua da caldaia nelle centrali termiche e nelle impianti petrolchimici,trattamento e recupero delle acque reflue industriali e delle acque salmastre delle miniere, nonché il recupero dei liquori alcalini di scarto nell'industria della stampa e della tintura e nell'industria della carta.