Technologie de dessalement solaire

En combinant étroitement le système de dessalement solaire avec la technologie moderne de dessalement conventionnelle, en s'appuyant sur son procédé de fabrication avancé et ses réalisations en matière de transfert de chaleur et de masse améliorés,et compléter les avantages de l'énergie solaire elle-même, un effet plus idéal peut être obtenu.

1Technologie de dessalement solaire

La technologie traditionnelle de dessalement nécessite des investissements élevés et consomme trop d'énergie, l'énergie provenant principalement de combustibles fossiles tels que le pétrole et le charbon.ce qui rend difficile la promotion de la technologie de dessalement.

Des études de données ont montré qu'un système de purification de l'eau de mer avec une production quotidienne de 1 000 mètres cubes d'eau douce consomme 10 000 tonnes de pétrole par an.en particulier dans certaines zones reculées peu peuplées et sans raccordement au réseau électrique à grande échelleIl est donc difficile de construire des équipements traditionnels de dessalement de l'eau de mer. Par conséquent, l'utilisation d'énergie solaire omniprésente pour dessaler l'eau de mer et l'eau saumâtre n'est pas le meilleur choix.

Le système de dessalement solaire est en fait une combinaison de dispositifs d'utilisation de l'énergie solaire et de dispositifs de dessalement traditionnels,utilisation d'énergie solaire au lieu d'énergie traditionnelle pour fournir l'énergie requise par le dispositif de dessalement.

Certaines des combinaisons sont présentées au tableau 1

Figure 1 Schéma schématique de désalinisation solaire

Figure 2 Système thermique de concentration solaire à travers le trou

Le système solaire thermique à basse altitude présente les caractéristiques de grande échelle, de longue durée de vie et de faible coût, et est actuellement la technologie d'utilisation thermique solaire à grande échelle la plus mature.Il y a trois façons principales de produire de la vapeur pour la dessalement solaire.: évaporation instantanée, évaporation directe et évaporation indirecte.

1.1 Application de l'évaporation par flash en plusieurs étapes

La méthode d'évaporation directe peut présenter des problèmes de stabilité opérationnelle.L'instabilité du débit peut entraîner une perte de débit dans la section du tuyau affectée et même provoquer une surchauffe du tube collecteur et des dommages permanents au revêtement d'absorption sélective.

Pour la méthode d'évaporation indirecte, le principal inconvénient du système est que la plupart des fluides de transfert thermique ont des propriétés particulières telles que la difficulté de préparation, l'inflammabilité et la décomposition facile.

éclairsystème d'évaporationpeut éviter efficacement les défauts ci-dessus et présente les avantages d'une structure simple, d'un fonctionnement stable, d'une efficacité élevée et d'un faible coût de construction.Par conséquent, le système d'évaporation par flash convient comme objet de recherche et de développement.

Figure 3 Principe de l'évaporation des éclairs solaires

1.2 Caractéristiques de l'évaporation flash en plusieurs étapes

Il présente les avantages d'une fiabilité élevée, d'une bonne performance anti-échelle et d'un développement facile à grande échelle.

À l'heure actuelle, 60% de la production mondiale de dessalement de l'eau de mer est obtenue par la méthode d'évaporation flash en plusieurs étapes.l'évaporation par éclair en plusieurs étapes est également la méthode de dessalement de l'eau de mer avec la plus grande capacité d'unité unique (jusqu'à 100,000 t/jour), adapté aux grandes et ultra grandes usines de dessalement.

1.3 Principe de fonctionnement et procédé de l'évaporation flash en plusieurs étapes

Le principe du procédé d'évaporation flash en plusieurs étapes est le suivant:l'eau de mer brute est chauffée à une certaine température, puis introduite dans la chambre d'éclairage.Comme la pression dans la chambre d'éclairage est réglée pour être inférieure à la pression de vapeur saturée correspondant à la température de la saumure chaude,, la saumure chaude devient de l'eau surchauffée après être entrée dans la chambre d'éclairage et est rapidement partiellement vaporisée, réduisant ainsi la température de la saumure chaude elle-même.La vapeur générée est condensée pour devenir l'eau douce requise.

L'évaporation à flash en plusieurs étapes est basée sur ce principe, selon lequel la saumure chaude circule à travers un certain nombre de chambres à flash avec des pressions en diminution progressive, s'évaporant et se refroidissant étape par étape.En même temps, la saumure est progressivement concentrée jusqu'à ce que sa température atteigne (mais dépasse) la température naturelle de l'eau de mer.

Le flux de processus du système d'évaporation par éclairage à plusieurs étapes est illustré sur la figure 3 ci-dessus.section d'échappement de chaleur, dispositif de prétraitement de l'eau de mer, système de vide du dispositif d'échappement de gaz non condensable, pompe de circulation de saumure et pompes d'entrée et de sortie d'eau, etc.

2.Paramètres de base du procédé

(1) Débit de saumure en circulation

La caractéristique de l'évaporation flash en plusieurs étapes est qu'elle repose sur la saumure en circulation pour refroidir continuellement à travers plusieurs étapes, libérant sa propre chaleur sensible,en vaporisant ainsi une partie de l'eau dans la saumure surchauffée pour obtenir l'eau douce et la saumure concentrée.

Ainsi, du point de vue de l'équilibre thermique, la chaleur sensible libérée par chaque étape de la saumure circulante est égale à la chaleur latente requise pour l'eau douce produite.pour l'ensemble du système d'évaporation flash en plusieurs étapes, la relation suivante existe: RS ((t0-tn) = DL

où R est le débit de saumure en circulation (kg/h);

S-chaleur spécifique moyenne de l'eau salée (kcal/kg·°C);

t0: température d'entrée de la première étape de la saumure en circulation (°C);

tn - la température de sortie finale de la saumure en circulation (°C);

D - production totale d'eau douce à chaque niveau (kg/h);

L-chaleur latente moyenne de vaporisation de l'eau douce (kcal/kg).

La formule ci-dessus peut être utilisée pour obtenir le débit de saumure en circulation dans certaines conditions de production d'eau douce.

Balance des sels FCf = BCb

Balance hydrique F ((1-Cf) = D+ B ((1-Cb)

Dans la formule,

Cf est la concentration en masse de sel dans l'eau brute (kg/kg);

Concentration en masse de sel en Cb dans la saumure déchargée (kg/kg)

En substituant le rapport de concentration α=Cb /Cf dans les deux équations ci-dessus, on obtient:

On peut voir que sous la condition que la production d'eau douce soit connue,le débit F de l'eau brute complémentaire et le débit B de la saumure évacuée sont principalement déterminés par le rapport de concentration du système.

Le rapport de concentration se réfère au rapport entre la concentration finale de saumure (TDS des solides dissous totaux) du dispositif d'évaporation instantanée et la concentration de remplissage en eau de mer (TDS).Il est généralement limité à la sécurité de prévention à l'échelle basée sur des conditions spécifiques de qualité de l'eau, et la concentration de décharge saline ne peut généralement pas approcher les 70 000 mg/l.

Pour le dessalement de l'eau de mer, il n'existe pas de meilleure solution "unique" pour le choix de la technologie.y compris l'échelle, les coûts énergétiques, la qualité de l'eau brute, les conditions climatiques et les exigences techniques et de sécurité.

D'une manière générale, l'osmose inverse convient aux installations de dessalement d'eau de mer indépendantes, mais si une centrale thermique (la dernière centrale nucléaire) est installée,La technologie de distillation thermique est plus économique et fiable.

La méthode d'évaporation par éclairage en plusieurs étapes est non seulement utilisée pour le dessalement de l'eau de mer, mais a également été largement utilisée dans l'approvisionnement en eau de chaudière dans les centrales thermiques et les usines pétrochimiques,le traitement et la valorisation des eaux usées industrielles et des eaux salées des mines, ainsi que la valorisation des déchets de liquide alcalin dans l'industrie de l'impression et de la teinture et dans l'industrie de la fabrication du papier.