2024-09-29
Bằng cách kết hợp chặt chẽ hệ thống khử muối năng lượng mặt trời với công nghệ khử muối hiện đại thông thường, dựa trên quy trình sản xuất tiên tiến và những thành tựu trong việc tăng cường chuyển nhiệt và khối lượng,và bổ sung cho những lợi thế của năng lượng mặt trời, một hiệu ứng lý tưởng hơn có thể đạt được.
Công nghệ khử muối truyền thống đòi hỏi đầu tư cao và tiêu thụ quá nhiều năng lượng, với năng lượng chủ yếu đến từ nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ và than,làm cho khó khăn để thúc đẩy công nghệ khử muối.
Các nghiên cứu dữ liệu cho thấy một hệ thống lọc nước biển với sản lượng hàng ngày là 1.000 mét khối nước ngọt tiêu thụ 10.000 tấn dầu mỗi năm.đặc biệt là một số khu vực xa xôi với mật độ dân số thấp và không có kết nối quy mô lớn với lưới điện, rất khó để xây dựng thiết bị khử muối nước biển truyền thống. Do đó, sử dụng năng lượng mặt trời phổ biến để khử muối nước biển và nước muối không phải là lựa chọn tốt nhất.
Hệ thống khử muối mặt trời thực sự là sự kết hợp của các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời và các thiết bị khử muối truyền thống,sử dụng năng lượng mặt trời thay vì năng lượng truyền thống để cung cấp năng lượng cần thiết cho thiết bị khử muối.
Một số sự kết hợp được hiển thị trong Bảng 1
Hình 1 Sơ đồ sơ đồ của việc khử muối mặt trời
Hình 2 Hệ thống nhiệt tập trung năng lượng mặt trời
Hệ thống nhiệt mặt trời thùng có đặc điểm quy mô lớn, tuổi thọ dài và chi phí thấp, và hiện là công nghệ sử dụng nhiệt mặt trời quy mô lớn trưởng thành nhất.Có ba cách chính để sản xuất hơi nước để khử muối bằng mặt trời: bay hơi, bay hơi trực tiếp và bay hơi gián tiếp.
Phương pháp bay hơi trực tiếp có thể có vấn đề về ổn định hoạt động.Không ổn định dòng chảy có thể dẫn đến mất dòng chảy trong phần ống bị ảnh hưởng và thậm chí gây ra quá nóng của ống thu và thiệt hại vĩnh viễn cho lớp phủ hấp thụ chọn lọc.
Đối với phương pháp bay hơi gián tiếp, nhược điểm chính của hệ thống là hầu hết các chất lỏng chuyển nhiệt có tính chất đặc biệt như khó chuẩn bị, dễ cháy và dễ phân hủy.
đèn flashhệ thống bay hơicó thể tránh hiệu quả các khiếm khuyết trên, và có lợi thế cấu trúc đơn giản, hoạt động ổn định, hiệu quả cao và chi phí xây dựng thấp.Do đó, hệ thống bay hơi flash phù hợp như một đối tượng nghiên cứu và phát triển.
Hình 3 Nguyên tắc bốc hơi ánh sáng mặt trời
Nó có những lợi thế về độ tin cậy cao, hiệu suất chống mở rộng tốt và phát triển quy mô lớn dễ dàng.
Hiện tại, 60% sản lượng khử muối nước biển toàn cầu được thu được bằng phương pháp bốc hơi flash nhiều giai đoạn.bốc hơi flash nhiều giai đoạn cũng là phương pháp khử muối nước biển với công suất đơn vị lớn nhất (tối đa 100,000t/ngày), phù hợp với các nhà máy khử muối lớn và siêu lớn.
Nguyên tắc của quá trình bốc hơi flash nhiều giai đoạn là như sau:Nước biển thô được làm nóng đến một nhiệt độ nhất định và sau đó được đưa vào buồng đèn flash.Vì áp suất trong buồng flash được điều khiển để thấp hơn áp suất hơi bão hòa tương ứng với nhiệt độ của nước muối nóng, nước muối nóng trở thành nước quá nóng sau khi đi vào buồng flash và nhanh chóng bị bay hơi một phần, do đó làm giảm nhiệt độ của nước muối nóng.Khí được tạo ra được ngưng tụ để trở thành nước ngọt cần thiết.
Khả năng bốc hơi flash nhiều giai đoạn dựa trên nguyên tắc này, trong đó nước muối nóng chảy qua một số buồng bốc hơi với áp suất giảm dần, bốc hơi và làm mát từng bước.Đồng thời, nước muối dần dần tập trung cho đến khi nhiệt độ của nó gần (nhưng cao hơn) nhiệt độ nước biển tự nhiên.
Dòng chảy quá trình của hệ thống bốc hơi flash nhiều giai đoạn được hiển thị trong hình 3 ở trên.Khu vực xả nhiệt, thiết bị xử lý trước nước biển, hệ thống chân không của thiết bị xả khí không ngưng tụ, máy bơm lưu thông nước muối và máy bơm nước vào và ra, v.v.
(1) Tốc độ lưu lượng nước muối lưu thông
Đặc điểm của sự bốc hơi flash nhiều giai đoạn là nó dựa vào nước muối lưu thông để tiếp tục làm mát qua nhiều giai đoạn, giải phóng nhiệt có thể cảm nhận được của riêng nó,do đó bốc hơi một phần nước trong nước muối quá nóng để đạt được mục đích sản xuất nước ngọt và nước muối tập trung.
Do đó, từ quan điểm cân bằng nhiệt, nhiệt nhạy cảm được giải phóng bởi mỗi giai đoạn của nước muối lưu thông bằng nhiệt tiềm ẩn cần thiết cho nước ngọt được tạo ra.cho toàn bộ hệ thống bốc hơi flash nhiều giai đoạn, mối quan hệ sau đây tồn tại: RS ((t0-tn) = DL
Trong đó, R là lưu lượng nước muối lưu thông (kg/h);
S-nhiệt độ đặc tính trung bình của nước muối (kcal/kg·°C);
t0: nhiệt độ đầu tiên của nước muối lưu thông (°C);
tn - nhiệt độ cuối cùng của nước muối lưu thông (°C);
D - tổng sản lượng nước ngọt ở mỗi cấp (kg/giờ);
L-nhiệt độ tiềm ẩn trung bình của nước ngọt (kcal/kg).
Công thức trên có thể được sử dụng để lấy tốc độ lưu lượng nước muối lưu thông trong các yêu cầu sản xuất nước ngọt nhất định.
Cân bằng muối FCf = BCb
Cân bằng nước F ((1-Cf) = D + B ((1-Cb)
Trong công thức,
Cf là nồng độ khối lượng muối trong nước thô (kg/kg);
Nồng độ Cb-mass của muối trong nước muối đã được xả (kg/kg)
Thay tỷ lệ nồng độ α = Cb / Cf vào hai phương trình trên, chúng ta có thể có được:
Nó có thể được nhìn thấy rằng trong điều kiện mà sản lượng nước ngọt được biết,Tốc độ lưu F của nước thô bổ sung và tốc độ lưu B của nước muối đã thải chủ yếu được xác định bởi tỷ lệ nồng độ của hệ thống.
Tỷ lệ nồng độ đề cập đến tỷ lệ của nồng độ muối mặn cuối cùng (tổng chất rắn hòa tan TDS) của thiết bị bay hơi nhanh với nồng độ nước biển bổ sung (TDS).Nó thường giới hạn trong an toàn phòng ngừa quy mô dựa trên các điều kiện chất lượng nước cụ thể, và nồng độ xả muối nói chung không thể gần 70.000 mg/l.
Đối với khử muối nước biển, không có giải pháp tốt nhất cho sự lựa chọn công nghệ.bao gồm quy mô, chi phí năng lượng, chất lượng nước thô, điều kiện khí hậu và các yêu cầu kỹ thuật và an toàn.
Nói chung, thẩm thấu ngược phù hợp với các nhà máy khử muối nước biển được thành lập độc lập, nhưng nếu có một nhà máy nhiệt (năng lượng hạt nhân mới nhất),Công nghệ chưng cất nhiệt tiết kiệm hơn và đáng tin cậy hơn.
Phương pháp bay hơi nhiều giai đoạn không chỉ được sử dụng để khử muối nước biển mà còn được sử dụng rộng rãi trong việc cung cấp nước nồi hơi trong các nhà máy điện nhiệt và nhà máy hóa dầu,xử lý và phục hồi nước thải công nghiệp và nước muối mỏ, cũng như phục hồi chất lỏng kiềm trong ngành công nghiệp in ấn và nhuộm và ngành công nghiệp sản xuất giấy.
