Edusammud soolatustamisele energia taastamise tehnoloogiad

- Jul 27, 2017-

Edusammud soolatustamisele energia taastamise tehnoloogiad

Käesolevas artiklis vaadeldakse Anthony Bennett värskemaid soolatustamisele protsesside ja suurema kasutamisega energia taastamise tehnoloogiad.

Bennett vaatleb jooksvates hindades soolatustamisele seadmete, soolatustamisele tehnoloogia saadaval ja seotud pumpamiseks nõuetele ja ühenduse tüüpi energia taastamine olemasolevate tüüpi. Seejärel hindab energiatõhususega ja ennustab kuidas edasine areng tõenäoliselt suurendada tõhusust veelgi koos mitmete arengute kohta, mis sõidavad soolatustamisele maksumust, eriti taimed, mis sisaldabmembraanisüsteemid, järkjärguliselt vähendada.

Joonis 1.Pöördosmoosisiis, kui ühendatud välise surve ületab osmootne rõhk. Pilt viisakalt Designua/Shutterstock.

 

Merevee soolatustamine (vt joonis 1) toota värsket vett, sest inimtoiduks saavutamiseks thermal või membraani protsesse ja hübriid kombinatsioon need kaks protsessi.

Me lühidalt Esiteks kaaluvad termilise tehnoloogiaid. 19. sajandi lõpus oli esimene olulist tehnilist edasiminekut soolatustamisele tehnoloogia mitu mõju (MED) destilleerimisprotsessi areng. Siin, eelsoojendatud sööda voolab üle esimene destilleerimine "mõju" (või mahuti) katseklaasis soojendatakse peamine steam, tulemuseks aurustumise veesisalduse sööda murruna. Aurumine-plus-kondensatsiooni protsessi korratakse mitu korda toota toote vee mõju mõju, seega mõiste "mitu mõju." 1960 Mitmeastmelised Flash (MSF) destilleerimise sai populaarseks. Siin, vilkuv jahutamise protsessi korratakse ühelt järgmise etapi toote vee tootmiseks.

Esimenepöördosmoosi membraanikoostati samal ajal MSF arenedes.Pöördosmoosimembraanidetoetub põhimõtte kasutamise teel, loomulik protsess, mis hõlmab veevoolu kogu semi läbilaskvad membraani barjääri. Osmoosi on selektiivne selles mõttes, et vesi läbib membraani kiiremini kui lahustunud tahked ained. Läbipääsu määra erinevusest tuleneb vee ja tahkete ainete eraldamine. Selle kemikaali võimalike, on surve, temperatuur ja lahustunud tahkete ainete kontsentratsioon määratakse vee voolu suunas.

Puhta veega kokkupuutel mõlemal pool ideaalne semi läbilaskvad membraani võrdne rõhk ja temperatuur on ilma vooluta üle ningmembraaniKuna keemilise potentsiaali on mõlemal pool. Lahustuv sool lisatakse ühele küljele, vähendatakse seda lahust keemilise potentsiaali. Osmootse voolu puhast vett pool kogu sellemembraaniet lahusele toimub side keemilise potentsiaali tasakaalu taastamiseks. Tasakaalu siis, kui mõlemal pool membraani Köide muudatustest tulenevaid Hüdrostaatilise rõhu vahest on osmootne rõhk võrdne. See on sõltumatu lahendus atribuut onmembraani.

Osmootne rõhk võrdub lahust pool väline surve kohaldamine põhjustab ka tasakaalu. Tasakaalu-punktist survet tõsta lahusele vee keemilise potentsiaali ja põhjustada lahusti voolu puhast vett kõrvale, sest see on nüüd madalam kemikaali potentsiaalse. Seda nähtust nimetataksepöördosmoosi(RO) (Joonis 1). Ravivad merevee RO subsidiaarsuse põhimõtte kohaldamine on keeruline kui tarvis ületada osmootne rõhk kõrge rõhu (60-70 bar).

RO soolatustamisele algusaastatel positiivne nihe ja esitatud 100% energiast võimule merevee RO (SWRO) taim, kuid uuendusi välja energia taaskasutamise tsentrifugaalpumbad on suuremat tõhusust oluliselt viimase paari aastakümneid. Jäätmete energia süsteeme, mis on taastada praegu: kontsentraat voolu ja 25-30% (joonis 2) merevee osmootne rõhk ületamiseks vajalik arvestada. See vähendab oluliselt veemagestamisjaamade kokku energiatarve. Energia kasutatakse ära, Isobaariline energia taaskasutamise seade (ERD) tehnoloogiat kasutades.

Joonis 2. Piiramatu, kuid kallis allikas magevee tootmiseks. Pilt viisakalt Longjourneys/Shutterstock.

 

Projektid

Uue rea 2013 tuli soolatustamisele võimsuse hulk oli 50% rohkem kui eelmise aasta kokku, rahvusvahelise soolatustamisele Assotsiatsiooni (IDA) ja globaalse vee luure andmetel. 2013, võrreldes 4 miljonit m3/d 2012 alustas tööd soolatustamisele metallitöötlemisettevõtted kogumahuga 6 miljonit m3/d. Andmed on veel kinnitamata viimase 12 kuu jooksul, kuid esialgne teave viitab sellele, et taimed, mis on võrgus või valmimisel koguvõimsus ületab 82 mln m3/d.

Kuigi 2013 kasvutempo oli mõnevõrra väiksem, kui 2010, kuna paigaldati 6,5 miljonit m3/d uue globaalselt, selgelt soolatustamisele järele üha kasvab. Aastatel 2010 – 2013, olid uute soolatustamisele puhul 45% tellitud kasutajate nt elektrijaamade ja rafineerimistehastes, kuigi eelneva nelja aasta jooksul ainult 27% uue mõisteti need tööstuslikud vee kasutajad.

Tööstuslikud rakendused soolatustamisele kasvas 7,6 miljonit m3/d 2010-2013 võrreldes 5,9 mln m3/d 2006-2009. Merevee soolatustamine on jätkuvalt suurima osa online maailma tootmisvõimsusest 59%, järgneb riimvesi 22%, jõgede vee projektid 9%, ja reovee taastamise 5% ja 5% puhas süsteemid.

Maailma suurim SWRO Merevee magestamistehas ajal kirjalikult (jaanuar 2015), Ras Al Khair tehase Saudi Araabia, toodab 1,036,000 m3/d, vastama igapäevase joogivee nõuetele umbes 3,5 miljonit inimest. Tehases toodetud esimese magevee 2014 aasta alguses, kuigi projekti tegelikult planeeritud valmimise aeg detsembris 2015. Maailma suurim hübriid taim, kasutab projekti nii tehnoloogia (RO 309,360 m3/d) ja termilise tehnoloogia (MSF mahuga 727,130 m3/d). See taim on ka suurim ühe MSF rongide koosneb 8 ühikut, mille mahutavus on üle 91,000 m3/d iga. SelleRO taimon 17 rongid.

Ras Al Khair taim on eesmärgiks, et toodetavat elektrienergia magevee joomist, vaid ka võim. See on ekspordi tootmisvõimsus 1,025 miljonit m3/d magestatakse vee ja elektri tootmise võimsus 2400 MW, pakkudes 1350 MW Maaden alumiiniumist kompleksi läheduses, 1050 MW Saudi elektriettevõtja ja 200MW jaoks sisemine tarbimist kohapeal.

Kombineeritud tsükli elektrijaama Ras Al-Khair on üks tõhusamaks elektrijaamade maailmas. Pikkus double ülekandeliinide Ras Al Khair taime Riyadh ja Hafr Al-Batin piirkond saab 1,290 km kaugusel. Ras Al-Khair magestamise ja elektrijaama projekti ja ülekandeliinide taim on seni jõudnud üle on tohutu 6 miljardit dollarit, vastavalt IDA.

Suurim MED termilise magestamistehas maailmas on praegu Jubail vee ja elektrijaama Araabia Ühendemiraatides, Marafiq taim, ehitatud SIDEM 800 000 m3/d tootmisvõimsus 27 MED üksustelt. See tehas oli 1 miljardit dollarit. See on ka kaks eesmärki taimede 2744 MW elektrit magestatakse vett lisaks.

Suurim hübriid MED-RO taimFujairah II projekti, ka Araabia Ühendemiraadid, ehitatakse SIDEM ja Veolia Kuna tegu rohelisel väljal võimsus 2000 MW ja joogivee 591,000 m3/d. Hübriid süsteemi kuuluvad viie suure tõhususega gaasiturbiinide kombineeritud tsükli režiimi kasutada. Fujairah projekti, Emirates Sembcorp vee ja võimu firma ja tellitud 2004 hõlmab hübriid MSF-RO süsteemiuuesti koos võimu tootmise 893 koos elektritootmise võimsus MW ja merevee soolatustamine maht 455,000 m3/d.

Suurim ainult membraani SWRO tehas siiani on ehitatud IDE tehnoloogiaid: 624,000 m3/d Soreq SWRO tehase lähedal Tel Aviv, Iisrael. Sündis rea, oktoobris 2013. See taim on 16" membraani elemendid paigaldatud vertikaalne surveanumate eripära. Oli see arv 8" läbimõõduga membraane horisontaalselt paigaldatud laialdaselt tunnustatud, traditsiooniline kujundus.

Kõik Ras Al Khair, Fujairah II ja Soreq SWRO taimed sisaldavad Isobaariline ERD ühikut. Esimese suure lepingu lisada Isobaariline ERD pälvis Assa SWRO projekti Iisraelis 2003. Ashkelon taim oli suurim maailmas ajal ja töötati BOT (Build-töötama-Transfer) projekti kolme rahvusvaheliste ettevõtete konsortsium: Veolia vee, IDE tehnoloogia ja Elran.

2006. aasta märtsis valiti Ashkelon projekti "Soolatustamisele Plant of the Year" Global Water auhinnad. Sellest ajast palju rohkem ERD projektile eraldati, tehnoloogia muutumas standard SWRO projekte.

Siiski Andrews (2010) kommentaare, et varasemate SWRO taimede arendajad olid närvis töökindlust ja jõudlust Isobaariline ERDs. Nad pooldasid turvalisemaks konservatiivne lähenemisviis koos madalamad kapitalikulud ERD üksuste vastutasuks kõrgema kadude ja suuremad hoolduskulud.

Joonis 3. Isobaariline energia taaskasutamise seadmed tagasi energia, varem on kadunud ja kontsentreeritud merevee jäätmevoogudesse.

 

Energiakasutus

Selle SWRO protsessi kõrgsurve pump on siiani peamine tarbija võimsus sest tuleb survestaks teatud toitevee merevee osmootne rõhk ületada 60-70 ribale. Pumbad on tavaliselt Mitmeastmelised ring osa tüüp. Muutuvat sagedust kontrolli, oluline energia säästmise meetmeid, nagu rahvusvahelise arhitektuurikonkursi standard kõik selle merevee korduva ja energia taastamise booster pumbad võtab tavaliselt vastu.

Kõrgsurve pumbad on üks põhiprotsessi utilities SWRO rakendustes ja nad pakuvad suur võimalus, et energiat säästa. Merevee RO rongi surve keskustest, suurem pumbad, mis pakub mitut RO kasutamine paralleelselt pakub võimalus suuremat tõhusust ja olulist potentsiaali energiatõhususe parandamise ja energia tarbimise vähendamine.

Sõltuvalt merevee soolsus, vastavalt IDA, kus energia kaasaegne SWRO süsteem on 3,5-6 kWh/m3. Rohkem vett me tagasi merevee kohta meil on vaja rohkem energiat, kuid me teoreetiliselt vähendada alla 0,7 kWh/m3, taastatud on ainult 20% merevee mass. See energia võib tarnitakse elektrit ainult või kui elektri ja soojuse.

Ultra-filtreerimine (UF) ja micro-filtreerimise (MF) et SWRO võtab traditsioonilise liiva ja meedia eelnevate-filtreerimise ja see võimaldab korral-line UF või MF kui merevesi on rõhu all: enne selle membraani süsteemi, mis läbib vahetult enne kõrgsurvepumpade sisselaske filtreeritud veegaRO ravi. Kui membraani eeltöödeldakse feed pumbad saada oluline utiliit nagu need pumbad peavad olema muutuva kiirusega nii suurust ja toita vajaliku tollimaksu ningRO süsteemi.

Stover (2005) kirjeldab Isobaariline ERD arengu ajalugu. Esimese patendi pöörleva Isobaariline seadme esitati Cheng 1965. Erinevate arengutega 1980 1960. aastate et lisatud suur kamber seadme SWRO ja RO-Isobaariline seadme kasutamiseks pääste,

Mis kajastavad eespool esile tõstetud soolatustamisele tehnoloogia kiiresti arenev turg, ettevõtete nüüd valmistamine ERD üksused, sealhulgas AquaLyng, Danfoss, energiakasutus, Flowserve, GE vesi, KSB ja spektri. Eraldi protsessi üksused on kas müüdav seade või nad on projekteeritud jooksul mitu protsessi üksuste kõrval üldist SWRO süsteemi muud komponendid.

DWEER: Flowserve sõltumatut ERD, mida saab protsessi keskenduda voolab 350 m3/h kuni 75 bar rõhul, mis oleme näidanud vajatakse tavaliselt kõrgsurve SWRO süsteemid. Osakud on mõeldud objektide kuni 50 m edasi ilma kahju ja neil on madal müratase 83 dB. Flowserve ütlevad, et nende üksus meelitab väga madalad hoolduskulud, koos kaasa madalad kogukulud on 25-aastase kasutusea.

Turustatakse "Hüpet energia taaskasutamisena teaduses" Viimane PX-Q seeria energiakasutus hõlmab PX-Q300, teise sõltumatu ERD madal müratase. Osakud on mõeldud olema projekteeritud arvesse iga suurusegaRO magestamistehas,ja neil on ka garanteeritud 97,2% tõhususega. Energiakasutus väidab, et seade on madalaim elutsükli kulude mis tahes ERD turul.

Rekuperaatori täiendava sõltumatu ERD valmistanud Aqualing, hetkel käib kolmanda põlvkonna arengut. Seade on installitud ainult seni teostatud Aqualing aga see on kolmanda isiku tooteks, fännide ja Aqualing väidavad võimaldab jäätmete ringlussevõtu 98,5%, energia

Need sõltumatud seadmed kasutavad kontsentraat veevool onRO membraaneet survestaks teatud eeltöödeldud merevee järjestikuste protsess reguleeritud kontsentraat veevool onRO membraane(Joonis 1).

Aqualing seade, näiteks koosneb vertikaalselt alalise paari roostevaba dupleksterase kodade teose teise compression-transfer ja dekompressiooni-eritis järjest. Eeltöödeldud merevee pärineb hermeetilise toitmine tank, mis tagab pideva voolu ja survet SWRO süsteemi. Teise võimalusena reguleeritud vooluhulga ja surve süsteemi saavutamiseks sh madalrõhu, sööda pump.

Isobaariline ERDs lubada hermeetilise kontsentraat taaskasutada energia tagasi selleRO membraanekoos kõrge surve pump, et kontsentraat asendatakse toitevee identsed korral (joonis 3).

Clark Pump on saanud kaks-ühes kombineeritud energia taaskasutamise seade ja surve suurendada ühiku ühiku arendatud ja toodetud spektri. See on tarnitud eraldi pumbaga, madala rõhu vee voolu. Clark Pump suurendab sööda vee surve onRO membraan.

GE IPER süsteem on teine näide kaks-ühes integreeritud kõrgsurve pump ja ERD süsteemi, mis on spetsiaalselt välja töötatud their1000 m3/ööpäevas SeaPRO SWRO süsteemi. IPER on väga tõhus soolatustamisele pumpamiseks positiivne nihe (PD) tehnoloogial põhinev lahendus. Erinevalt teiste PD pumbad, vee töömaht silindrid ei ole tingitud suur, Kiire pöörleva väntvõlli. Selle asemel nad juhivad üliefektiivsed hüdropump ja silindrid, mis võimaldab sujuv ja aeglane tegevus, mis vähendab vibratsiooni ja kulumist. Eraldi energia taaskasutamise seade ei nõuta-ERD komponent on seade sisse ehitatud.

Danfoss väitsid, et nende patenteeritud iSave üksus esimene integreeritud Isobaariline ERD booster mahtpumpa ja elektrimootor. See kolm-ühes süsteem teeb tõrkekindel termostaat ilma eraldi kõrgsurve mõõteriistu ka seotud kontrolli protsessi juhtimise kasuks.

KSB SalTec N on näiteks neli-ühes integreeritud süsteemi, täiendavad madalrõhu korduva pump pakkuda kontrollitud imemise voolu kõrgsurve pump. Asemel kaks elektrimootorite kõrgsurve pump ja madalrõhu korduva pump süsteem vajab ainult üks elektrimootor ketas. SalTec N on välja töötatud spetsiaalselt valgusallika(te) detsentraliseeritud mobiiltelefoni ümbris. KSB väidavad, et süsteem kasutab 30% vähem energiat võrreldes samaväärseRO taimilma ERD tehnoloogia.

Efektiivsuse

Ülaltoodud arutelu juhib tähelepanu, et juhtiv ERD tootjad väidavad efektiivsus üle 97%, mis võib juhtida meid järeldusele, et on vähe võimalusi parandada nende seadmete ja nad on juba optimeeritud suure tõhususega. Siiski märgib Andrews, ei ole tootmisharu nõustunud Arvutusvalem tõhusust, võrreldes nõuded ettevõtete vahel võib olla keeruline ja eksitav kuigi toodavad tööstusstandard ERD efektiivsus oleks raske saavutada. Siiski Isobaariline ERDs vähenemine, on teada, seega võib öelda, et kui kahju on null, siis kasutegur oleks 100%. Aga kuidas me jõuda lähemale 100% efektiivsust?

Individuaalsete vähenemine onRO süsteemiIsobaariline ERD süsteem koosneb järgmistest osadest:
• Kõrgsurve rõhkude
• Madal rõhk rõhk
• Vedelikulekke korral (nn määrimine voolu)
• Segamine

Andrews teha ja kuidas nad töötaksid 50 000 m3/d SWRO tehasesse, kus teoreetiline parandusi teha kahju analüüsi juhtiv ERD seadmed. Ta järeldas, et erinevate energiatõhususe parandamise korral lisandub 50% (US$ 1,9 miljonit) Investeeringud põhivarasse (investeeringute), kuid on märkimisväärselt kokku US$ 8,8 miljonit neto praeguse väärtuse arvutamise kohta. See sääst esindava 4.6 võrdsustada korda eest investeeringuid, kasumi nullpunkti koos alandatud hinnaga kohta mahuosa vett töödeldud vee alla kolme aasta jooksul. See analüüs näitab, mida oleks võimalik saavutada suurendades tõhusust veelgi praeguse tasemega.

Kuna selle tasuvusaeg on Andrews' on vähem kui kolm aastat, on selge, et isegi kliendid koos lühikese aja jooksul ja arvestusperioodi peaks kaaluma selliseid paranenud ERD – kui see on saadaval. Vähenenud tegevuskulusid (OPEX) kohta parandada ERD tulemuseks veelgi suuremat säästu, kuid ikka on lubatud pidada suurenenud KAASUSTES ERD paranenud.

Tuleviku

Meie eespool ERD konkurentsituruga lühike hindamine on näidanud, et oleks võimalik teha Isobaariline ERDs kadude vähenemise arvelt ja suurema tõhususe. SWRO vajab Isobaariline ERDs koos vähendatud kaod isegi suurem KAASUSTES, ja soovitavalt väiksem OPEX.

Nüüd, kui Isobaariline ERDs on tõestatud tehnoloogia, Andrews väidab, et arendajad tuleks arvestada pikema aja jooksul eesmärgiga ning investeerida tõhusust.

Andrews loetletud ERD tootjate pidada teadus-ja arendustegevuse valdkondades. Nõukogu liikmete aususe kõrgsurve ERD plommi saab kõrvaldada leke ja tagada pikaajalise terviklikkuse. Soolvee-feed vee takistus on ka oluline keskenduda koos kõikumiste ja vibratsioon (ja nendega seotud müra) vähendada. Kontrolli mitme üksusega süsteemides saavad oluliseks koos korrosiooni lahendamisele. Seadme suurus koos SWRO koosseisude optimeerimine on ka oluline.

Suuremahuliste SWRO taimed, need, kes toodavad üle 250 000 m3/d magevee, on selge, et jätkame näha energia maksab üksuse desalted vett, kuna need on arenenud paralleelselt kasutusele tõhusam ERDs edasise vähendamise uutel membraani (mis on vastupidavamad tõrje), suurem membraan korpused ja kiiremini voolab RO taimedes.

On tõenäoline, et me näeme kõik soolatustamisele taimed oluliselt suurendada, mitte ainult SWRO süsteemide tõhusust. Näiteks ennustab IDA, et näeme kasu-väljundi suhe (GOR) 15-20 jaama MED. See tähendab, et nad toodavad 15-20 tonni vett iga tonn kasutatav, steam võrreldes tüüpiline GOR 10 täna. MED ka on tõenäoliselt kasvada.

SWRO me näeme tõenäoliselt suurem 16" läbimõõduga moodulid, võrreldes 8" läbimõõduga standard, nende kasutamine tuua veel mõõtmete kulu ja kasutusala. Hoolimata õhuke kile komposiitRO membraanja viimastel aastatel on veel puudusi, mis on paranenud. Näiteks me ette kujutada kõrgel temperatuuril membraane, mis võib suurendada valgusvoo ja taastamise 50 kraadi ja rohkem. See toob rohkem väljakutseid pumpamiseks ja ERD ühikutes, võttes materjali valik nende kõrgemal temperatuuril.

SuuremROrongid ja parem tõrje vastupidavus on osa mõju energiatõhususe tõstmise, usaldusväärsuse ja keskkonnamõju need palju suurem SWRO süsteemid, koos rakendamise tõhusam ERD ühikut.

Pumbad on otsustava tähtsusega koostisosa magestamistehas olenemata kasutatavast tehnoloogiast. Varem veemagestamisjaamade niiROja termilise, on esinenud puudustest pumba valiku tõttu halb materjali SPETSIFIKATSIOONID ja sageli kehv kujundus süsteemi kavitatsiooni, vibratsioon, müra ja tulemuslikkuse küsimustes arvestamata.

Sageli investeeringute vähenemise põhjuseks oli juhi valimise halb pumbasüsteemi ilma või mille minimaalne energia tõhusus. Olukord on kuidas ümber ja me võib ette näha ainult pidev kasvava turu soolatustamisele tehnoloogia ja sellega seotud energia taaskasutamise seadmed.