تکنولوژی شورش خورشیدی

با ترکیب نزدیک سیستم شورش خورشیدی با تکنولوژی مدرن شورش معمولی، با استفاده از فرآیند تولید پیشرفته و دستاوردهای بهبود یافته در انتقال گرما و جرم،و مکمل مزایای انرژی خورشیدی خود، یک اثر ایده آل تر به دست می آید.

1تکنولوژی شورش خورشیدی

تکنولوژی ترشی سنتی نیازمند سرمایه گذاری بالا و مصرف انرژی بیش از حد است، که انرژی عمدتا از سوخت های فسیلی مانند نفت و زغال سنگ حاصل می شود.که باعث می شود توسعه تکنولوژی شورش را دشوار کند.

مطالعات داده ها نشان داده است که یک سیستم تصفیه آب دریا با تولید روزانه 1000 متر مکعب آب شیرین 10،000 تن نفت در سال مصرف می کند.به خصوص برخی از مناطق دورافتاده با تراکم جمعیت کم و بدون اتصال گسترده به شبکه برق، ساخت تجهیزات عسل زدایی آب دریا دشوار است. بنابراین، استفاده از انرژی خورشیدی همه جا برای عسل زدایی آب دریا و آب شور بهترین انتخاب نیست.

سیستم شورش خورشیدی در واقع ترکیبی از دستگاه های استفاده از انرژی خورشیدی و دستگاه های شورش سنتی است.استفاده از انرژی خورشیدی به جای انرژی سنتی برای تامین انرژی مورد نیاز دستگاه ترشح.

برخی از ترکیب ها در جدول 1 نشان داده شده است

شکل 1 نمودار طرحی از شورش خورشیدی

شکل 2 سیستم حرارتی متمرکز خورشیدی

سیستم حرارتی خورشیدی خندق دارای ویژگی های مقیاس بزرگ، عمر طولانی و هزینه پایین است و در حال حاضر بالغ ترین فناوری استفاده از حرارتی خورشیدی در مقیاس بزرگ است.سه روش اصلی برای تولید بخار برای تخلیه شور خورشیدی وجود دارد: تبخیر ناگهانی، تبخیر مستقیم و تبخیر غیرمستقیم

1.1 استفاده از تبخیر فلش چند مرحله ای

روش تبخیر مستقیم ممکن است مشکلات ثبات عملیاتی داشته باشد.عدم ثبات جریان می تواند منجر به از دست دادن جریان در بخش لوله آسیب دیده شود و حتی باعث گرم شدن لوله کلکتور و آسیب دائمی به پوشش جذب انتخابی شود.

برای روش تبخیر غیرمستقیم، معایب اصلی سیستم این است که اکثر مایعات انتقال گرما دارای خواص ویژه ای مانند آماده سازی دشوار، قابل اشتعال و تجزیه آسان هستند..

فلشسیستم تبخیرمی تواند به طور موثر از نقایص فوق جلوگیری کند و مزایای ساختار ساده، عملکرد پایدار، بهره وری بالا و هزینه ساخت پایین را دارد.بنابراین، سیستم تبخیر فلاش به عنوان یک شیء تحقیق و توسعه مناسب است.

شکل 3 اصول تبخیر نور خورشید

1.2 ویژگی های تبخیر فلش چند مرحله ای

این ابزار دارای مزایای قابلیت اطمینان بالا، عملکرد خوب ضد مقیاس و توسعه آسان در مقیاس بزرگ است.

در حال حاضر، 60 درصد از تولید جهانی آب دریا با روش تبخیر فلش چند مرحله ای حاصل می شود.تبخیر فلش چند مرحله ای نیز روش ترشح آب دریا با بزرگترین ظرفیت واحد واحد (تا 100،000 تن/روز) ، که برای کارخانه های بزرگ و بسیار بزرگ تخلیه نمک مناسب است.

1.3 اصل کار و فرآیند تبخیر فلاش چند مرحله ای

اصول فرآیند تبخیر فلش چند مرحله ای به شرح زیر است:آب دریایی خام به دمای مشخصی گرم می شود و سپس به اتاق فلش وارد می شود.از آنجا که فشار در اتاق فلش کنترل می شود تا کمتر از فشار بخار اشباع شده متناسب با دمای آب شور داغ باشد، آب نمک داغ پس از ورود به اتاق فلش به آب فوق گرم تبدیل می شود و به سرعت تا حدودی تبخیر می شود و در نتیجه دمای خود آب نمک داغ را کاهش می دهد.بخار تولید شده برای تبدیل شدن به آب شیرین مورد نیاز فشرده می شود.

تبخیر فلش چند مرحله ای بر اساس این اصل انجام می شود، که در آن آب شور داغ از طریق تعدادی از اتاق های فلش با کاهش تدریجی فشار، تبخیر و خنک شدن مرحله به مرحله جریان می یابد.در عین حال، آب نمک به تدریج متمرکز می شود تا دمای آن به دمای طبیعی آب دریا نزدیک شود (اما بالاتر از آن باشد).

جریان فرآیند سیستم تبخیر فلش چند مرحله ای در شکل 3 بالا نشان داده شده است. تجهیزات اصلی شامل گرم کننده آب نمک، بخش بازیابی گرما دستگاه تبخیر فلش چند مرحله ای،بخش خروجی گرما، دستگاه پیش پردازش آب دریا، سیستم خلاء دستگاه خروجی گاز غیر قابل فشرده سازی، پمپ گردش آب نمک و پمپ های آب ورودی و خروجی، و غیره.

2.پارامترهای اولیه فرآیند

(1) سرعت جریان آب شور در گردش

ویژگی تبخیر فلش چند مرحله ای این است که به آب نمک گردش کننده متکی است تا به طور مداوم از طریق مراحل متعدد خنک شود و گرمای حسابی خود را آزاد کند.در نتیجه بخار بخشی از آب را در آب نمک بیش از حد گرم برای دستیابی به هدف تولید آب شیرین و نمک متمرکز.

بنابراین، از منظر تعادل گرما، گرما حساس آزاد شده توسط هر مرحله از آب نمک گردش برابر با گرما پنهان مورد نیاز برای آب شیرین تولید شده است. بنابراین،برای کل سیستم تبخیر فلش چند مرحله ای، رابطه زیر وجود دارد: RS ((t0-tn) = DL

جایی که R جریان آب نمک در گردش (kg/h) است.

S- میانگین گرما مشخص آب نمک (kcal/kg·°C)

t0: دمای ورودی مرحله اول آب نمک در گردش (°C)

tn- دمای خروجی نهایی آب نمک در گردش (°C)

D- کل تولید آب شیرین در هر سطح (kg/h)

L- میانگین گرما پنهان تبخیر آب شیرین (kcal/kg)

فرمول فوق می تواند برای بدست آوردن جریان آب نمک در حال گردش در شرایط خاصی از تولید آب شیرین استفاده شود.

میزان نمک FCf = BCb

تعادل آب F ((1-Cf) = D+ B ((1-Cb)

در فرمول،

Cf غلظت توده نمک در آب خام (kg/kg) است.

غلظت Cb توده نمک در آب نمک تخلیه شده (kg/kg)

با جایگزینی نسبت غلظت α=Cb /Cf در دو معادله فوق، می توانیم:

می توان دید که در شرایطی که تولید آب شیرین شناخته شده است،جریان F از آب خام مکمل و جریان B از آب نمک تخلیه شده عمدتا توسط نسبت غلظت سیستم تعیین می شود.

نسبت غلظت به نسبت غلظت نهایی آب نمک (کل جامد محلول شده TDS) دستگاه تبخیر فلاش به غلظت آب دریا (TDS) بازپرداخت اشاره دارد.این به طور کلی محدود به ایمنی پیشگیری مقیاس بر اساس شرایط خاص کیفیت آب است، و غلظت تخلیه نمک به طور کلی نمی تواند به 70،000 میلی گرم در لیتر برسد.

برای شورش آب دریا، هیچ راه حل "یکگانه" برای انتخاب تکنولوژی وجود ندارد. در عوض، باید بر اساس ویژگی های هر پروژه و شرایط واقعی،از جمله مقیاس، هزینه های انرژی، کیفیت آب خام، شرایط آب و هوایی و الزامات فنی و ایمنی.

به طور کلی، آسموز معکوس برای تاسیسات مستقل آب دریا مناسب است، اما اگر یک نیروگاه حرارتی (آخرین نیروگاه هسته ای) وجود داشته باشد،تکنولوژی تقطیر حرارتی اقتصادی تر و قابل اطمینان تر است.

روش تبخیر فلش چند مرحله ای نه تنها برای ترشح آب دریا استفاده می شود، بلکه به طور گسترده ای در تامین آب دیگ در نیروگاه های حرارتی و کارخانه های پتروشیمی استفاده شده است.تصفیه و بازیابی آب های فاضلاب صنعتی و آب های شور معدن، و همچنین بازیافت مواد مایع قلیایی در صنعت چاپ و رنگ آمیزی و صنعت ساخت کاغذ.