Teknologi Desalinasi Surya

Dengan mengkombinasikan sistem desalinasi surya dengan teknologi desalinasi modern konvensional, memanfaatkan proses manufaktur yang canggih dan prestasi dalam peningkatan transfer panas dan massa,dan melengkapi keuntungan dari energi surya itu sendiri, efek yang lebih ideal dapat dicapai.

1Teknologi desalinasi surya

Teknologi desalinasi tradisional membutuhkan investasi yang tinggi dan mengkonsumsi terlalu banyak energi, dengan energi terutama berasal dari bahan bakar fosil seperti minyak dan batubara,membuat sulit untuk mempromosikan teknologi desalinasi.

Studi data menunjukkan bahwa sistem pemurnian air laut dengan output harian 1.000 meter kubik air tawar mengkonsumsi 10.000 ton minyak per tahun.terutama beberapa daerah terpencil dengan kepadatan penduduk rendah dan tidak memiliki koneksi skala besar ke jaringan listrik, sulit untuk membangun peralatan desalinasi air laut tradisional. oleh karena itu, menggunakan energi surya di mana-mana untuk desalinasi air laut dan air asin bukanlah pilihan terbaik.

Sistem desalinasi surya sebenarnya adalah kombinasi dari perangkat pemanfaatan energi matahari dan perangkat desalinasi tradisional,menggunakan energi matahari sebagai pengganti energi tradisional untuk memasok energi yang dibutuhkan oleh perangkat desalinasi.

Beberapa kombinasi ditunjukkan dalam Tabel 1

Gambar 1 Skema desalinasi surya

Gambar 2 Sistem termal penekanan surya melalui

Sistem termal surya trol memiliki karakteristik skala besar, umur panjang dan biaya rendah, dan saat ini merupakan teknologi pemanfaatan termal surya skala besar yang paling matang.Ada tiga cara utama untuk menghasilkan uap untuk saluran desalinasi surya: penguapan kilat, penguapan langsung dan penguapan tidak langsung.

1.1 Aplikasi penguapan flash multi-tahap

Metode penguapan langsung mungkin memiliki masalah stabilitas operasi.Instabilitas aliran dapat menyebabkan kehilangan aliran di bagian pipa yang terkena dan bahkan menyebabkan pemanasan tabung kolektor dan kerusakan permanen pada lapisan penyerapan selektif.

Untuk metode penguapan tidak langsung, kelemahan utama dari sistem ini adalah bahwa sebagian besar cairan transfer panas memiliki sifat khusus seperti sulit disiapkan, mudah terbakar, dan mudah terurai.

flashsistem penguapandapat secara efektif menghindari cacat di atas, dan memiliki keuntungan struktur sederhana, operasi yang stabil, efisiensi tinggi dan biaya konstruksi yang rendah.Oleh karena itu, sistem penguapan flash cocok sebagai objek penelitian dan pengembangan.

Gambar 3 Prinsip penguapan kilat matahari

1.2 Karakteristik penguapan flash multi-tahap

Ini memiliki keuntungan keandalan tinggi, kinerja anti-scaling yang baik dan pengembangan skala besar yang mudah.

Saat ini, 60% dari output desalinasi air laut global diperoleh dengan metode penguapan flash multi-stage.penguapan flash multi-tahap juga metode desalinasi air laut dengan kapasitas satu unit terbesar (hingga 100,000 t/hari), yang cocok untuk pabrik desalinasi besar dan ultra-besar.

1.3 Prinsip kerja dan proses penguapan kilat multi-tahap

Prinsip proses penguapan flash multi-tahap adalah sebagai berikut:air laut mentah dipanaskan ke suhu tertentu dan kemudian dimasukkan ke dalam ruang kilat.Karena tekanan di ruang kilat dikendalikan untuk lebih rendah dari tekanan uap jenuh yang sesuai dengan suhu air garam panas, air garam panas menjadi air superpanas setelah memasuki ruang kilat dan dengan cepat sebagian menguap, sehingga menurunkan suhu air garam panas itu sendiri.Uap yang dihasilkan dikondensasi menjadi air tawar yang dibutuhkan.

Evaporasi flash multi-tahap didasarkan pada prinsip ini, di mana air garam panas mengalir melalui sejumlah ruang flash dengan tekanan menurun secara bertahap, menguap dan mendinginkan langkah demi langkah.Pada saat yang sama, air garam secara bertahap terkonsentrasi sampai suhunya mendekati (tetapi lebih tinggi dari) suhu air laut alami.

Aliran proses dari sistem penguapan flash multi-tahap ditunjukkan pada Gambar 3 di atas. Peralatan utama termasuk pemanas air garam, bagian pemulihan panas dari perangkat penguapan flash multi-tahap,Bagian pembuangan panas, perangkat pra-pengolahan air laut, sistem vakum dari perangkat knalpot gas non-kondensasi, pompa sirkulasi air garam dan pompa air masuk dan keluar, dll.

2.Parameter proses dasar

(1) Tingkat aliran air garam beredar

Karakteristik penguapan kilat multi-tahap adalah bahwa hal itu bergantung pada air garam yang beredar untuk terus mendingin melalui beberapa tahap, melepaskan panasnya sendiri yang masuk akal,dengan demikian menguapkan sebagian air dalam garam superpanas untuk mencapai tujuan menghasilkan air tawar dan garam pekat.

Oleh karena itu, dari perspektif keseimbangan panas, panas yang masuk akal yang dilepaskan oleh setiap tahap air garam yang beredar sama dengan panas laten yang dibutuhkan untuk air tawar yang dihasilkan.untuk seluruh sistem penguapan flash multi-tahap, hubungan berikut ada: RS(t0-tn) = DL

Di mana, R adalah aliran air garam yang beredar (kg/jam);

S-rata panas spesifik air garam (kcal/kg·°C);

t0: suhu masuk tahap pertama air garam yang beredar (°C);

tn-suhu keluar akhir air garam yang beredar (°C);

D total produksi air tawar pada setiap tingkat (kg/jam);

L rata-rata panas laten penguapan air tawar (kcal/kg).

Rumus di atas dapat digunakan untuk memperoleh aliran air garam yang beredar di bawah kebutuhan produksi air tawar tertentu.

Keseimbangan garam FCf = BCb

Timbangan air F ((1-Cf) = D+ B ((1-Cb)

Dalam rumus,

Cf adalah konsentrasi massa garam dalam air mentah (kg/kg);

Konsentrasi massa Cb garam dalam air garam yang dibuang (kg/kg)

Mengganti rasio konsentrasi α = Cb / Cf ke dalam dua persamaan di atas, kita bisa mendapatkan:

Hal ini dapat dilihat bahwa dalam kondisi bahwa output air tawar diketahui,aliran F air mentah tambahan dan aliran B air garam yang dibuang terutama ditentukan oleh rasio konsentrasi sistem.

Rasio konsentrasi mengacu pada rasio konsentrasi garam akhir (total zat padat terlarut TDS) dari perangkat penguapan flash terhadap konsentrasi air laut pengisian (TDS).Umumnya terbatas pada skala pencegahan keamanan berdasarkan kondisi kualitas air tertentu, dan konsentrasi pelepasan garam umumnya tidak dapat mendekati 70.000 mg/L.

Untuk desalinasi air laut, tidak ada solusi terbaik untuk memilih teknologi.termasuk skala, biaya energi, kualitas air mentah, kondisi iklim, dan persyaratan teknis dan keselamatan.

Secara umum, reverse osmosis cocok untuk pabrik desalinasi air laut yang didirikan secara independen, tetapi jika ada pembangkit listrik tenaga panas ( pembangkit listrik tenaga nuklir terbaru),teknologi destilasi termal lebih ekonomis dan dapat diandalkan.

Metode penguapan kilat multi-tahap tidak hanya digunakan untuk desalinasi air laut, tetapi juga telah banyak digunakan dalam pasokan air boiler di pembangkit listrik tenaga panas dan pabrik petrokimia,Pengolahan dan pemulihan air limbah industri dan air garam tambang, serta pemulihan limbah cairan alkali di industri percetakan dan pewarnaan dan industri pembuatan kertas.