Загрязнение водных ресурсов с каждым годом увеличивается, что ставит под угрозу ресурс пресной воды. Для решения этой проблемы существуют различные опреснительные установки. Самыми распространенными являются дистилляционные установки, на их долю приходится 96 % опреснённой воды мира. Дистилляция воды основана на конденсации пара, выработанного в генераторе пара. Полученный конденсат по химическому составу соответствует нормам и требованиям, если после конденсатора поступает в минерализатор.
По мимо чистой питьевой воды человек нуждается в поддержании микроклимата рабочих помещений, но это условие не всегда выполняется. Для кондиционирования помещений используют компрессорные холодильные машины, но в районах с высокими пиковыми нагрузками на систему электроснабжения их применение зачастую затруднено. Одним из предложений по снижению нагрузки на систему электроснабжения зданий, сделанных в последние годы, было применение абсорбционных холодильных машин (АБХМ). В этих машинах охлаждение достигается за счет затрат не электрической (как в компрессорных холодильных машинах), а тепловой энергии. При выработке холода абсорбционными холодильными машинами, работающими с использованием вторичных тепловых ресурсов, сберегается тепло.
Процесс дистилляции, и работа АБХМ, возможна как при сжигании топлива, так и при использовании вторичных источников энергии. Самым общедоступным и неисчерпаемым источником вторичной энергии является солнечное излучение. С помощью солнечного коллектора можно выпаривать воду в генераторе пара.
Чтобы ускорить процесс выпаривания, мы предлагаем понизить давление в камере с помощью вакуумного насоса. При этом условии жидкость начнёт испаряться при более низкой температуре.
В нашей установке (рисунок 1) реализовано выполнение задач кондиционирования и получения пресной воды. В ней процесс дистилляции соединён с процессом получением холода, а также вырабатывается электроэнергия.
1-насос, 2-морская вода, 3-генератор пара, 4-осмотическая ёмкость, 5-сепаратор пара, 6-вакуумный насос, 7-солнечный коллектор, 8-солнечное излучение, 9-конденсатор, 10-регулирующий вентиль, 11-испаритель, 12-насос, 13-минирализатор, 14-потребитель, 15-турбина, 16-электрогенератор, 17-отработанная вода,18-насос, 19-охлаждаемый объект, 20-подающий трубопровод, 21-потребитель, 22-обратный трубопровод.
Рисунок 1 – Опреснение воды с получением холода и электроэнергии.
Представленная схема работает следующим образом.
Нагретый теплоноситель солнечным излучением 8 в солнечном коллекторе 7 циркулирует по системе с помощью насоса 18, что обеспечивает теплообмен с морской водой 2 в генераторе пара 3. Морская вода 2 транспортируется в установку с помощью насоса 1. Вакуумный насос 6 создаёт разряжение в генераторе пара 3, что способствует парообразованию при невысоких температурах. Пар проходит через сепаратор пара 5 и поступает в конденсатор 9, где конденсируется, отдавая своё тепло морской воде 2, поступающей с помощью насоса 1 в генератор пара 3. Из конденсатора 9, проходя регулирующий вентиль 10, понижая своё давление, конденсируемый пар поступает в испаритель 11, где происходит теплообмен между теплоносителями испарителя 11 и охлаждаемого объекта 19. Из охлаждаемого объекта 19 теплоноситель по подающему трубопроводу 20 направляется к потребителям 21 и возвращается по обратному трубопроводу 22 в охлаждаемый объект 19. Из испарителя 11 пары хладагента с помощью насоса 12 отсасываются и, конденсируясь, вода, проходя минерализатор 13, поступает к потребителю 14. По мере выпаривания пресной воды из генератора пара 3 раствор воды становится все более концентрированным. При повышении концентрации воды в генераторе пара 3 происходит её постепенный сброс и набор новой порции морской воды 2. Сброс воды происходит постепенно, чтобы не потерять весь запас тепла, накопленный в нагретой воде. Сбрасываемая концентрированная вода поступает в осмотическую ёмкость 4. В одну из частей ёмкости, разграничённой полупроницаемой мембраной поступает морская вода 2, в другую концентрированный рассол из генератора пара 3. Поток морской воды, проникающий сквозь поры мембраны, наращивает давление в резервуаре с концентрированным рассолом, тем самым позволяя раскручивать турбину 15. Турбина раскручивает генератор 16 и вырабатывается электрический ток. Отработанная вода сбрасывается в море 17.
Таким образом, наша установка позволяет объединить три технических процесса:
1) опреснение воды
2) получение холода
3)получение электроэнергии
Библиографический список
- Ивонтьев И.А., Фирсова Е.В., «Опреснение воды с получением холода»
- Ивонтьев И.А., Фирсова Е.В., «Использование Абсорбционных холодильных машин, работающей от тепла выхлопа ДВС»
- Ивонтьев И.А., Фирсова Е.В., «Использование Абсорбционных холодильных машин для охлаждения помещений ТЭЦ.»
Здравствуйте!
В настоящее время я с партнерами прорабатываю проект, согласно которому мы хотим представить на выставке в Эль-Рияде конецнтраторную солнечную энергостанцию. При этом мы полагаем, что предлагаемая нами технология помимо чисто энергетических задач очень хорошо подходит для реализации комплексных решений по производству пресной воды. Опреснение воды – это стратегическое направление в планах развития Саудовской Аравии, обеспечивающее гарантированное снабжение питьевой водой жителей королевства.
В настоящее время Саудовская Аравия производит 18% опресненной воды в мире, и потребность в ней постоянно растет в связи с увеличением населения и развитием экономики. Проблема водоснабжения в саудовском королевстве усугубляется тем, что природные источники питьевой воды в стране практически отсутствуют. С другой стороны, производство опресненной воды энергозатратно. Использование солнечной энергии, которая в условиях Саудовской Аравии доступна круглый год, позволит снизить затраты на производство 1 кубического метра питьевой воды в 3,6 раза. Данный подход позволит королевству сократить расходы на водоснабжение и производство электроэнергии почти на 40%. Реализация проекта позволит также резко снизить затраты нефти и газа на производство опреснённой воды. В настоящее время на эти нужды тратится около 1,5 млн. баррелей нефти в сутки. В то время как солнечная энергия находится в изобилии, и она фактически дармовая. Более того, саудовцы выдвигают амбициозные планы: со временем (через 5 – 10 лет) не только перевести своё внутреннее хозяйство главным образом на солнечную энергетику, но и начать экспортировать электроэнергию, получаемую от солнца, точно так же, как они сейчас делают это с нефтью.
По нашим каналам мы интенсивно прорабатываем возможность “вписать” наш проект в данную концепцию. И если Ваши опреснители действительно так хороши, как это описано тут http://bvpgroup.com/aquatics.php , предлагаем Вам подумать о возможности сотрудничества. Согласитесь, было бы интересно предложить саудитам помимо разработок американцев (а они активно работают сейчас с IBM) изучить возможность создания комплексных установок по опреснению с помощью солднечной энергии на основе Ваших опреснителей и наших солнечных энергетических установок! Хорошо то, что мы, с одной стороны, предлагаем им то, что они и сами УЖЕ РЕШИЛИ делать, а с другой – предлагаем делать это более эффективными – нашими с Вами (если, конечно, мы найдем взаимоинтересные варианты сотрудничества) – способами!
А параллельно мы уже начали прорабатывать выходы на нужных людей в ОАЭ – там они то же самое хотя делать и, что главное, ИЩУТ ПАРТНЕРОВ! Один из руководителей их института науки и техники сказал, что одним из основных вопросов является необходимость обеспечения непрерывной мощности для запуска заводов по опреснению воды. А другой вопрос связан с повышением эффективности существующих технологий опреснения и создания более совершенных технологий в этой сфере. И если все так, как Вы написали в Вашей презентации, то у нас с Вами есть поводы для сотрудничества.
И, кстати, посмотрите, пожалуйста, как можно Вашу установку наилучшим образом скомпановать с нашей энергетической технологией, которая описана в файле по этой вот ссылке:
https://drive.google.com/file/d/0B0Z7ZeCqgn3lTnFVeWg3N0J1cVk2dVhqOXAwNGFuWU9sYkpF/edit?usp=sharing
В ссылке приведены расчеты для установки на 1 МВт, но в принципе мыможем создать такую же и на 25, и на 50 МВт.
Поиски партнеров для привлечения в этот проект в ОАЭ будут продолжатся до конца 2015 года. Их основная цель заключается в создании к 2020 году масштабной коммерчески жизнеспособной опреснительной установки, которая будет работать на возобновляемых источниках энергии. Так почему это должны сделать не мы вместе с Вами?
Суважением, Константин Утолин