مصرف انرژی و برآورد هزینه فرآیند‌های مختلف شیرین سازی آب

چهارشنبه 15 شهریور 1396 - 14:55
کد خبر : 33725
آخرین مقالات صنعت و تاسیسات » پرتال جامع صنعت تاسیسات » مقالات انرژی » مقالات تاسیساتی

مقایسه انرژی و هزینه فرآیند‌های مختلف شیرین سازی آب

فرآیند‌های مختلفی برای جداسازی نمک از آب و یا به عبارتی شیرین سازی آن مورد استفاده قرار می‌گیرند که به آن‌ها فرایند‌های شیرین سازی آب و یا آب شیرین کن‌ها می‌گویند.

هر کدام از این فرآیند ها برای شرایط خاصی طراحی شده‌اند و بنابراین میزان مصرف انرژی آن‌ها نیز متفاوت است . در این مقاله میزان مصرف انرژی فرآیند‌های مختلف شیرین سازی آب با همدیگر مقایسه می‌شوند.

ﻓﻨﺎوری های تصفیه آب از ﻟﺤﺎظ ﺗﻐﯿﯿﺮﻓﺎزبه دو دسته ﺗﻘﺴﯿﻢ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ:

ﮐﺎراﯾﯽ ﻫﺮﮐﺪام از اﯾﻦ ﻓﺮآﯾﻨﺪﻫﺎ ﺑﺴﺘﮕﯽ ﺑﻪ ﻏﻠﻈﺖ ﻧﻤﮏ درآب ﺗﻐﺬﯾﻪ و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ارزش ﻫﺰﯾﻨﻪ آب دارد. ﻫﺮﯾﮏ ازﻓﻨﺎوری ﻫﺎی آب ﺷﯿﺮﯾﻦﮐﻦ ﺑﺮای اﻧﺠﺎم ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﺟﺪاﺳﺎزی ﺑﻪ اﻧﺮژی اﺣﺘﯿﺎج دارﻧﺪﮐﻪ اﯾﻦ اﻧﺮژی ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ ازﻃﺮﯾﻖ اﻧﺮژی ﮔﺮﻣﺎﯾﯽ ، ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﯾﺎ اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ ﺗﺎﻣﯿﻦ ﺷﻮد.

ﻓﺮآﯾﻨﺪﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ درآﻧﻬﺎ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻓﺎزﺻﻮرت ﻣﯽ ﮔﯿﺮد:

ﺗﻘﻄﯿﺮ ﺑﻪ ﮐﻤﮏ ﭼﻨﺪ ﻣرﺣﻠﻪ اﻧﺒﺴﺎط ﻧﺎﮔﻬﺎنی یا (Multi stage flash distillation (MSF

ﺗﻘﻄﯿﺮ ﭼﻨﺪ ﻣﺮﺣﻠﻪای ﺑﻪ ﻫﻤﺮاه ﻟﻮﻟﻪ اﻓﻘﯽ و ﻓﯿﻠﻢ ﻧﺎزك اﻧﺒﺴﺎط یا (Multi effect distillation (MED

ﺗﻘﻄﯿﺮ ﯾﮏ ﯾﺎ ﭼﻨﺪ ﻣﺮﺣﻠﻪ ای ﺑﻪ وﺳﯿﻠﻪ ﺗﺮاﮐﻢ ﺑﺨﺎر یا (Vapor compression distillation (VCD

ﻓﺮآﯾﻨﺪﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ درآﻧﻬﺎ ﺷﯿﺮﯾﻦ ﺳﺎزی آب ﺑﺪون ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻓﺎز اﻧﺠﺎم ﻣﯽﭘﺬﯾﺮد:

(Reverse osmosis (RO

(Electro dialysis (ED

مصرف انرژی در ﻓﺮآﯾﻨﺪ شیرین سازی آب ( MSF ) :

بیشتر مراکز آب شیرین کن که در خاور میانه مستقر هستند نسبت عملکردشان ( ۸kg/2326kJ ) است یعنی به ازای تولید ۸ کیلوگرم آب شیرین در این روش ۲۳۲۶ کیلوژول انرژی مورد نیاز است ولی با بهبود طراحی‌ها و بدست آوردن تکنولوژی‌های به روز این سیستم‌ها می توانند تا نسبت عملکرد ۱۰ الی ۱۱ کیلوگرم بر ۲۳۲۶ کیلوژول نیز برسند.

پارامتری که بر میزان انرژی مصرفی در روش MSF اثر گذار است تعداد مراحل آن است که با افزایش تعداد مراحل این روش مصرف انرژی آن افزایش می‌یابد. در شکل زیر می‌توان میزان مصرف انرژی این روش را با مراحل کاری مختلف مشاهده کرد.

بیشترین مقدار نسبت عملکرد در این روش که برابر با میزان انرژی مصرف شده به ازای تولید مقدار مشخصی از آب شیرین است برای روشی با ۴۰ مرحله و در بیشترین دمای آب شور (top brine temperature : TBT) ۱۲۰ درجه سانتی گراد برابر با است که در شکل فوق نیز قابل مشاهده است. در مراحل ۱۶ الی ۴۰ می توان گفت که عملکرد سیستم بهینه تر است. توجه به این نکته لازم است که فشار مورد نیاز کاری محدودیتی برای افزایش تعداد مراحل به شمار می‌رود.

مصرف انرژی در ﻓﺮآﯾﻨﺪ شیرین سازی آب ( MED ) :

روش med به دو نوع انرژی برای کارکرد نیاز دارد، گرمای دمای پایین برای عملکرد و همچنین انرژی الکتریسیته برای کارکرد پمپ‌ها در دمای آب شور در محدوده ۶۴ الی ۷۰ درجه سانتیگراد نیاز دارد. واحد های med معمولا در gor نزدیک به ۱۰ الی ۱۶ کار می‌کنند و این درحالی است که واحد های نصب شده در اطراف خلیج فارش gor در حدود ۸ الی ۱۲ را دارند.

اگر ما از اطلاعات سازندگان این دستگاه‌ها استفاده کنیم خواهیم دید که انرژی مصرفی واحد‌های آب شیرین کن MED مابین ۱۴۵ مگاژول بر متر مکعب (GOR=16) تا ۲۳۰ مگاژول بر متر مکعب (GOR=16) است.

مقایسه میزان انرژی ﻓﺮآﯾﻨﺪ‌های مختلف شیرین سازی آب:

در جدول زیر ﻓﺮآﯾﻨﺪ‌های مختلف شیرین سازی آب در حالت‌های حجم و میزان آب تولیدی ، میزان مصرف انرژی الکتریسیته، میزان مصرف انرژی و کیفیت آب مصرفی با یکدیگر مقایسه شده‌اند.

در این نمودار نیز مشخص است که ﻓﺮآﯾﻨﺪ شیرین سازی آب ( MSF ) بیشترین میزان مصرف انرژی یعنی در محدوده ۱۹٫۵۸ الی ۲۷٫۲۵ کیلووات ساعت در یک متر مکعب آب را دارد.