Tecnologia de dessalinização solar

Ao combinar estreitamente o sistema de dessalinização solar com a tecnologia de dessalinização moderna convencional, aproveitando o seu processo de fabrico avançado e as conquistas na melhoria da transferência de calor e massa,e complementar as vantagens da própria energia solar, um efeito mais ideal pode ser alcançado.

1Tecnologia de dessalinização solar

A tecnologia de dessalinização tradicional requer um investimento elevado e consome demasiada energia, a energia proveniente principalmente de combustíveis fósseis como o petróleo e o carvão,dificultando a promoção da tecnologia de dessalinização.

Os estudos de dados mostraram que um sistema de purificação de água do mar com uma produção diária de 1.000 metros cúbicos de água doce consome 10.000 toneladas de petróleo por ano.Especialmente algumas zonas remotas com baixa densidade populacional e sem ligação à rede elétrica em larga escalaPor isso, não é a melhor escolha usar energia solar para dessalinizar água do mar e água salobra.

O sistema de dessalinização solar é na verdade uma combinação de dispositivos de utilização de energia solar e dispositivos de dessalinização tradicionais,utilizar energia solar em vez de energia tradicional para fornecer a energia necessária ao dispositivo de dessalinização.

Algumas das combinações são apresentadas no quadro 1

Figura 1 Diagrama esquemático da dessalinização solar

Figura 2 Sistema térmico de concentração solar através do fundo

O sistema térmico solar de canal tem as características de grande escala, longa vida útil e baixo custo e é atualmente a tecnologia de utilização térmica solar em larga escala mais madura.Existem três formas principais de produzir vapor para a dessalinização solar: evaporação instantânea, evaporação directa e evaporação indirecta.

1.1 Aplicação da evaporação por flash em vários estágios

O método de evaporação directa pode apresentar problemas de estabilidade operacional.A instabilidade do fluxo pode levar à perda de fluxo na secção afetada do tubo e até causar superaquecimento do tubo colector e danos permanentes ao revestimento de absorção seletiva.

Para o método de evaporação indireta, a principal desvantagem do sistema é que a maioria dos fluidos de transferência de calor tem propriedades especiais, tais como ser difícil de preparar, inflamável e facilmente decomposto.

flashsistema de evaporaçãopode evitar eficazmente os defeitos acima e tem as vantagens de estrutura simples, funcionamento estável, alta eficiência e baixo custo de construção.Por conseguinte, o sistema de evaporação por flash é adequado como objeto de investigação e desenvolvimento.

Figura 3 Princípio da evaporação do flash solar

1.2 Características da evaporação instantânea em vários estágios

Possui as vantagens de alta fiabilidade, bom desempenho anti-escala e fácil desenvolvimento em larga escala.

Atualmente, 60% da produção mundial de dessalinização de água do mar é obtida pelo método de evaporação flash em várias etapas.A evaporação flash em vários estágios é também o método de dessalinização de água do mar com a maior capacidade de unidade única (até 100,000 t/dia), adequado para grandes e ultra-grandes instalações de dessalinização.

1.3 Princípio de funcionamento e processo de evaporação por flash em vários estágios

O princípio do processo de evaporação por flash em várias etapas é o seguinte:A água do mar crua é aquecida a uma determinada temperatura e depois introduzida na câmara de ignição.Uma vez que a pressão na câmara de ignição é controlada para ser inferior à pressão de vapor saturado correspondente à temperatura da salmoura quente, a salmoura quente torna-se água superaquecida após entrar na câmara de flash e é rapidamente parcialmente vaporizada, reduzindo assim a temperatura da própria salmoura quente.O vapor gerado é condensado para se tornar a água doce necessária.

A evaporação flash em vários estágios baseia-se neste princípio, segundo o qual a salmoura quente flui através de várias câmaras flash com pressões gradualmente decrescentes, evaporando e arrefecendo passo a passo.Ao mesmo tempo, a salmoura é gradualmente concentrada até que a sua temperatura se aproxima (mas é superior) à temperatura natural da água do mar.

O fluxo de processo do sistema de evaporação flash de vários estágios é mostrado na figura 3. O equipamento principal inclui aquecedor de salmoura, secção de recuperação de calor do dispositivo de evaporação flash de vários estágios,secção de escape de calor, dispositivo de pré-tratamento de água do mar, sistema de vácuo do dispositivo de escape de gás não condensável, bomba de circulação de salmoura e bombas de água de entrada e saída, etc.

2.Parâmetros de processo básicos

(1) Fluxo de salmoura circulante

A característica da evaporação de flash em vários estágios é que depende da salmoura circulante para arrefecer continuamente através de vários estágios, liberando seu próprio calor sensível,Assim, vaporizando parte da água na salmoura superaquecida para alcançar o objetivo de produzir água doce e salmoura concentrada.

Por conseguinte, do ponto de vista do equilíbrio térmico, o calor sensível liberado por cada fase da salmoura em circulação é igual ao calor latente necessário para a água doce gerada.para todo o sistema de evaporação por flash de vários estágios, existe a seguinte relação: RS ((t0-tn) = DL

Onde R é o caudal de salmoura em circulação (kg/h);

S - calor específico médio da água salgada (kcal/kg·°C);

t0: temperatura de entrada da primeira fase da salmoura em circulação (°C);

tn - temperatura final de saída da salmoura em circulação (°C);

D - produção total de água doce em cada nível (kg/h);

L - Calor latente médio da vaporização de água doce (kcal/kg).

A fórmula acima pode ser utilizada para obter o caudal da salmoura circulante em determinadas condições de produção de água doce.

Balanço salino FCf = BCb

Balanço hídrico F ((1-Cf) = D+ B ((1-Cb)

Na fórmula,

Cf é a concentração em massa de sal na água crua (kg/kg);

Concentração em massa de sal Cb na salmoura descarregada (kg/kg)

Substituindo o rácio de concentração α = Cb / Cf nas duas equações acima, podemos obter:

Pode-se ver que, sob a condição de que a produção de água doce é conhecida,A taxa de escoamento F da água bruta suplementar e a taxa de escoamento B da salmoura descarregada são determinadas principalmente pelo rácio de concentração do sistema.

O rácio de concentração refere-se à relação entre a concentração final de salmoura (TDS total de sólidos dissolvidos) do dispositivo de evaporação por flash e a concentração de água do mar de reabastecimento (TDS).É geralmente limitada à segurança de prevenção em escala baseada em condições específicas de qualidade da água, e a concentração de descarga de sal geralmente não pode aproximar-se de 70.000 mg/l.

Para a dessalinização da água do mar, não existe uma solução "única" para a escolha da melhor tecnologia, mas deve basear-se nas características de cada projeto e nas condições reais,Incluindo escala, custos energéticos, qualidade da água crua, condições climáticas e requisitos técnicos e de segurança.

De um modo geral, a osmose reversa é adequada para instalações de dessalinização de água do mar independentes, mas se houver uma central térmica (a mais recente central nuclear),A tecnologia de destilação térmica é mais económica e fiável.

O método de evaporação por flash em vários estágios não só é utilizado para a dessalinização de água do mar, mas também tem sido amplamente utilizado no abastecimento de água da caldeira em centrais térmicas e petroquímicas,Tratamento e valorização de águas residuais industriais e de águas salobras de minas, bem como a valorização dos resíduos de líquidos alcalinos na indústria de impressão e tintura e na indústria do papel.