利用“太阳能菲涅尔集热器+模块化多效蒸发器系统”进行废水处理

时间:2020-02-25 11:39来源:国家光热联盟
  废水处理一直以来都是环保的关键问题,受到工业厂商普遍关注,以期找到环保、高效、低成本的解决方案。太阳能热发电产业从业者为工业废水的处理问题找到了新方法---通过太阳能集热系统产生的高温蒸汽蒸发废水以达到环保的目的。
  太阳能光热发电系统正被赋予双重功能:发电以及高温热利用。
  被光热发电行业所熟知的西班牙Rioglass太阳能公司为光热电站提供反射镜和集热管产品,在2019年初,该公司为位于西班牙塞维利亚附近的Los Frailes铜矿安装了太阳能蒸汽系统,以测试其工艺的可行性。
  在该系统中,菲涅尔式集热器收集太阳能,反射到集热管,转化的热能推动双效蒸发器产生蒸馏水,并将废热的比例降低到10%。
  Rioglass Solar为工业用水和废水管理太阳能应用实验平台“62号任务(Task 62)”计划下的工业企业成员之一,该平台隶属于国际能源署(IEA)太阳能供热及制冷项目。
  Rioglass集团项目经理Pablo del Prado表示,“我们之所以加入“62号任务”计划,是希望更多的行业人士了解我们这种创新的技术以及它的优势。在这个计划下,我们同时也在和两所研究机构合作,共同开发由太阳能驱动的膜蒸馏装置。”
  Los Frailes矿山在几年前发生了一起重大事故,尾矿坝爆裂导致大量废水排出,铜矿业主公司不得不存储数百万公升的污水。为最终符合极其严格的废水处理规定,该公司不断寻求经济有效的方法将这些污水从矿区中清除。公司管理层曾考虑使用化学溶液净化水,但由于涉及高昂的成本,不得不放弃这一想法。 
  最终,该公司寻求到一种名为“Solarvap”的可再生能源解决方案,这便是由Rioglass和西班牙Condorchem Envitech公司共同设计的太阳能驱动废水蒸发系统。该系统是基于两种技术装置:Rioglass提供的菲涅尔集热器(商品名为Sun2Heat),以及Condorchem设计生产的模块化多效蒸发器。
图:带有太阳能热交换器的第一个蒸发器单元
  在Solarvap系统下,通过太阳能集热场加热的过热流体将处在容器内真空(700 mbar)环境中的废水在90°C下煮沸,之后第一蒸发器单元产生的蒸气转移到第二容器中,冷凝形成蒸馏水。剩余的热能则用于在更高的真空度(320 mbar)下将70ºC废水煮沸,新产生的蒸气则从第二个容器中导入一个外部空气冷却器,使其冷凝成蒸馏水。
  具体的工艺参数和温度水平需要根据实际操作中废水的种类来调整。在Solarvap的模块化体系结构下,一个系统中最多可安装七个蒸发器单元。
  Solarvap系统装置利用太阳能热能产生基于盐水和废水的软化水,是一种可实现零液体排放的可再生能源解决方案。Pablo补充说,“在Los Frailes铜矿试验工厂,我们在第一个容器中安装了热交换器,这样才能够将太阳能蒸汽用作热源。我们运行的是双效蒸发器,每小时可净化200升废水。” 
  在参与“62号任务”计划中,各成员也在积极探索太阳能产生的热在其他工业领域的应用。Rioglass表示污泥干化处理便是其太阳能菲涅尔集热系统新的应用领域之一。
图:位于美国亚利桑那州(Arizona)的污泥干化处理试验工厂(图片来源:Rioglass)
  位于美国亚利桑那州的一家污水处理厂便使用了该光热系统,通过收集太阳热能对处于温室中的污泥进行干化,可使污泥量减少一半,干化过程中释放的水蒸发到大气当中。 

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