Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Опреснение воды
Методы

Многоступенчатая вспышка дистилляция ( MSF ) представляет собой обессоливание воды процесс , который перегоняется морская вода с помощью мигания части воды в пар , в нескольких этапах , что, по существу , противоточные теплообменники . Установки многоступенчатой ​​мгновенной перегонки производят около 26% всей опресненной воды в мире, но почти все новые опреснительные установки в настоящее время используют обратный осмос из-за гораздо более низкого энергопотребления. [1]

Принцип [ править ]

Схема «прямоточного» многоступенчатого опреснителя мгновенного испарения
A - Пар на
входе B - Морская вода на входе
C - На выходе питьевой воды
D - На выходе солевого раствора (отходы)
E - Конденсат на выходе
F - Теплообмен
G - Сбор конденсата
H - Нагреватель солевого раствора
Опреснительная установка MSF на станции G Jebel Ali, Дубай

Установка имеет ряд пространств, называемых ступенями, в каждом из которых находится теплообменник и коллектор конденсата . Последовательность имеет холодный конец и горячий конец, в то время как промежуточные стадии имеют промежуточные температуры. Ступени имеют разное давление, соответствующее точкам кипения воды при температурах ступеней. После горячего конца идет емкость, называемая нагревателем рассола .

Когда установка работает в установившемся режиме , питательная вода с холодной температурой на входе течет или перекачивается через теплообменники на ступенях и нагревается. Когда он достигает нагревателя рассола, он уже имеет почти максимальную температуру. В обогревателе добавляется дополнительное количество тепла. После водонагревателя вода проходит через клапаны.обратно в ступени с еще более низкими давлением и температурой. По мере того, как вода течет обратно через ступени, вода теперь называется рассолом, чтобы отличить ее от поступающей воды. На каждой стадии, когда рассол входит, его температура выше точки кипения при давлении стадии, и небольшая часть рассола кипит («мигает»), образуя пар, тем самым снижая температуру до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Образующийся пар немного горячее питательной воды в теплообменнике. Пар охлаждается и конденсируется на трубках теплообменника, тем самым нагревая питательную воду, как описано ранее. [2]

Общее испарение на всех этапах составляет примерно до 85% воды, протекающей через систему, в зависимости от диапазона используемых температур. С повышением температуры возрастают трудности образования накипи и коррозии. 110–120 ° C является максимумом, хотя для предотвращения образования накипи может потребоваться температура ниже 70 ° C. [3]

Питательная вода уносит скрытое тепло конденсированного пара, поддерживая низкую температуру ступени. Давление в камере остается постоянным, поскольку при поступлении нового теплого рассола на ступень образуется равное количество пара, а пар удаляется по мере его конденсации на трубках теплообменника. Равновесие является стабильным, потому что, если в какой-то момент образуется больше пара, давление увеличивается, что снижает испарение и увеличивает конденсацию.

На заключительном этапе рассол и конденсат имеют температуру, близкую к температуре на входе. Затем рассол и конденсат откачиваются от низкого давления в ступени до давления окружающей среды. Рассол и конденсат по-прежнему несут небольшое количество тепла, которое теряется из системы при отводе. Тепло, добавленное в нагреватель, компенсирует эту потерю.

Тепло, добавляемое в нагреватель рассола, обычно поступает в виде горячего пара от промышленного процесса, расположенного рядом с опреснительной установкой. Пар может конденсироваться на трубках, по которым проходит рассол (аналогично ступеням).

Вся энергия, которая делает возможным испарение, присутствует в рассоле на выходе из нагревателя. Причина, по которой испарение происходит в несколько стадий, а не в одну стадию при самом низком давлении и температуре, заключается в том, что на одной стадии питающая вода будет нагреваться только до промежуточной температуры между входной температурой и нагревателем, тогда как большая часть пар не будет конденсироваться, и ступень не сможет поддерживать самые низкие давление и температуру.

Такие установки могут работать при 23–27 кВтч / м 3 (примерно 90 МДж / м 3 ) дистиллированной воды. [4]

Поскольку более холодная соленая вода, поступающая в технологический процесс, противотоком с соленой сточной водой / дистиллированной водой, относительно небольшая тепловая энергия уходит в выпускной поток - большая часть тепла улавливается более холодной соленой водой, текущей к нагревателю, и энергия рециркулируется.

Кроме того, дистилляционные установки MSF, особенно крупные, часто объединяются с электростанциями в когенерационной конфигурации. Отработанное тепло электростанции используется для нагрева морской воды, одновременно обеспечивая охлаждение электростанции. Это снижает потребность в энергии от половины до двух третей, что резко меняет экономику завода, поскольку энергия является самой крупной стоимостью эксплуатации заводов MSF. Обратный осмос, главный конкурент MSF в сфере дистилляции, требует большей предварительной обработки морской воды и большего обслуживания, а также энергии в виде работы (электричество, механическая энергия), в отличие от более дешевых низкопотенциальных отходов тепла. [5] [6]

См. Также [ править ]

  • Морские флэш-дистилляторы
  • Многоступенчатая дистилляция
  • Многоступенчатая дистилляция
  • Обратный осмос
  • Установка обратного осмоса
  • Рекуперативный теплообменник

Ссылки [ править ]

  1. ^ Гаффур, Нореддин; Missimer, Thomas M .; Эми, Гэри Л. (январь 2013 г.). «Технический обзор оценки экономики опреснения воды: текущие и будущие проблемы для повышения устойчивости водоснабжения» (PDF) . Опреснение . 309 : 197–207. DOI : 10.1016 / j.desal.2012.10.015 . hdl : 10754/562573 .
  2. ^ Warsinger, Дэвид М .; Мистри, Каран Х .; Nayar, Kishor G .; Чунг, Хён Вон; Линхард V, Джон Х. (2015). «Генерация энтропии опреснения на основе отходящего тепла с переменной температурой» . Энтропия . 17 (12): 7530–7566. Bibcode : 2015Entrp..17.7530W . DOI : 10.3390 / e17117530 .
  3. ^ Панагопулос, Аргирис; Хараламбус, Кэтрин-Джоанн; Лоизиду, Мария (2019-11-25). «Методы утилизации и технологии очистки опресненных рассолов - Обзор». Наука об окружающей среде в целом . 693 : 133545. Bibcode : 2019ScTEn.693m3545P . DOI : 10.1016 / j.scitotenv.2019.07.351 . ISSN 0048-9697 . PMID 31374511 .  
  4. ^ «Связь: водная и энергетическая безопасность» . IAGS Energy Security . Проверено 11 декабря 2008 .
  5. ^ "Завод по опреснению воды Шоаиба" . Водные технологии . Проверено 13 ноября 2006 .
  6. ^ Теннилл Винтер; DJ Pannell и Laura McCann (21 августа 2006 г.). «Экономика опреснения и его потенциальное применение в Австралии, рабочий документ SEA 01/02» . Университет Западной Австралии, Перт. Архивировано из оригинала на 2007-09-03 . Проверено 13 ноября 2006 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )

Внешние ссылки [ править ]

  • Международная ассоциация опреснителей
  • Энциклопедия опреснения и водных ресурсов
  • Перспективы улучшения энергопотребления многоступенчатого процесса мгновенной дистилляции О. А. Хамед, Г. М. Мустафа, К. БаМардуф и Х. Аль-Вашми. Saline Water Conversion Corporation, Саудовская Аравия, 2015. Проверено 21 мая 2016 г.