海水淡化技术与太阳能利用介绍
发布时间:2013-02-03     来源: solarzoom
本文摘要:海水淡化是解决水源危机的根本措施,但海水淡化绝不能以牺牲能源为代价;现有的几种海水淡化技术各有优劣,应配套使用;河海大学和南京...

  (2)倾斜型:倾斜型分倾料浅盘型和倾料吸水毛型两种。倾斜浅盘型是将水盘由水平改成倾斜形,使海水沿着斜面流动,以提高集光效率和促进蒸发。其工作原理和浅盘型一样,但水层更浅。采用此法产水量可提高30~60%,但技术难点比较多。它要根据蒸发量调节海水的流量,而且由于水层浅很容易析出水垢。目前未见使用该类型装置的报道。倾斜毛型是通过在倾斜型的水盘面上设置吸水毛储存海水,使海水层更浅,以减少热容量提高造水量。这种方法也还有些问题有待解决,故也还没有实用的例子。

  (3)多效型:浅盘型和倾斜型都将蒸气凝结成水滴时的热量白白浪费掉了。为了提高热能的利用效率,利用这部分热量反复加热海水提高产水量,研制了多效型蒸馏器。其工作原理.集热板被太阳光加热,在集热板的反面有吸水毛,浸存有海水,海水遇热蒸发,水蒸气遇到下面冷的隔板凝结成水滴,凝结时产生的热量加热隔板反面吸水毛上的海水,使之蒸发。这样反复蒸发—浓缩—蒸发,最后通过最下层的散热板将余热排出。还可装上反光镜增加集热量以提高海水的产量。采用这种方法,其日产水量是浅盘型的7.5~10倍。此法的关键是吸水毛的的材料、粘附剂及集热板的防海水腐蚀。
间接法

  间接法是用集热器将光能变成热能,或用太阳电池将光能变成电能,并以此作为海水淡化装置的能源制取淡水的方法。此法又分以下几种:

  (1)蒸馏法:在常压下,海水的沸点约100.5℃。海水蒸发约需2261kJ/kg(540kcal/kg)的热量,蒸气在凝结成水时可放出同样的热量。根据这一原理,人们设法反复利用水凝时的热量以节省能源。根据不同的利用方法,蒸馏法又分多级闪蒸法、多效蒸馏法和蒸气压缩蒸馏法。

  多级闪蒸法:此法适用于较大规模的装置,对负载变化适应范围较小,成本较高。

  多效蒸馏法:此法热利用率比较高,对变化热源适应范围也较大,因此研制的速度比较快,但目前应用不如多级闪蒸法广泛。

  蒸气压缩法:使用该法时,压缩机的动力能源在机器起动时由外部提供,待运转后则利用海水蒸气的潜热驱动。此法适用于小型海水淡化装置。压缩机的动力也可用太阳能或太阳光发的电。但是,此法成本比较高,还有待进一步探索。

  (2)反渗透:法此法是利用压力差分离淡水,通过太阳能发电供给驱动高压泵所需的电能。

  (3)电渗析法:海水温度升高时,海水的粘度减少,因此在该系统中既可利用太阳电池供给电渗析法所需的能量,又可利用太阳热能提高海水的温度,从而降低耗电量。此法目前还未推广应用。

  太阳能海水淡化装置从比较简单的直接法浅盘型蒸馏器开始,发展到能提高能量利用率的各种间接法。直接法的优点是:(1)设备结构简单、建造费用低,且易维修保养,(2)造水成本低,(3)适宜小规模分散地区应用。但该法产水能力低,故只能解决饮用水。其中,倾斜型蒸馏装置有待于进一步研究,多效型蒸馏装置可节省能源,造水能力高,发展得比较快,预计今后将会有大的发展。间接法比较复杂,成本亦较高,但造水能力强,适宜中等规模的淡水生产。目前一些技术问题已逐渐解决,成本问题将是推广应用的重大障碍。间接法中集能技术相当重要,这方面的革新将会左右该法的发展和推广应用。集光型集热器和多级闪蒸装置组合的效果很好,若太阳能发电的成本能迅速下降的话,将有可能推广。目前最佳方案是非集光型集热器和多效型蒸馏器相结合的海水淡化装置,并正在研究真空隔热型集热器和多效型蒸馏器相结合的方案。我国南海诸岛地处热带,日照长,有充足的太阳能以利用,开发太阳能海水淡化装置对这些地区有着极其重要的意义,很值得研究。由于这些岛屿远离大陆,要求设备简单,易操作、管理和保养。从目前国内外研究情况看,采用直接蒸馏法最为有利。目前,浅盘型蒸馏器己推广应用,倾斜型蒸馏器正在研究,而多效型还未见研究的报道。该法虽然难度比较大,要解决的间题较多,但有发展前途,值得研究和探索。

  根据我所查询的资料,我个人比较看好一种新型热蒸馏海水淡化方式——吸附式太阳能海水淡化系统

  吸附式太阳能海水淡化系统的基本工作原理

  某些固体物质如沸石活性炭,氯化锶,氯化钙等,对水蒸气具有强烈的吸附特性。利用该特性可以将这些物质做成水蒸气的吸附与脱附床,再利用太阳能集热装置驱动吸附与脱附过程,即可组成太阳能吸附式海水淡化装置。图1是太阳能吸附式海水淡化系统的示意图。

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