2024-09-29
सौर निर्जलीकरण प्रणाली को पारंपरिक आधुनिक निर्जलीकरण प्रौद्योगिकी के साथ मिलकर, इसकी उन्नत विनिर्माण प्रक्रिया और बेहतर गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण में उपलब्धियों का लाभ उठाते हुए,और सौर ऊर्जा के स्वयं के लाभों का पूरक, एक अधिक आदर्श प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है।
परंपरागत पानी को पानी से हटाने की तकनीक में उच्च निवेश की आवश्यकता होती है और यह बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करती है, जिसमें ऊर्जा मुख्य रूप से जीवाश्म ईंधन जैसे तेल और कोयले से आती है।जो कि पानी को पानी से हटाने की तकनीक को बढ़ावा देना मुश्किल बनाता है।.
डेटा अध्ययनों से पता चला है कि 1,000 घन मीटर मीठे पानी के दैनिक उत्पादन के साथ एक समुद्री जल शोधन प्रणाली प्रति वर्ष 10,000 टन तेल की खपत करती है।विशेष रूप से कुछ दूरदराज के क्षेत्रों में कम जनसंख्या घनत्व और बिजली ग्रिड से बड़े पैमाने पर कनेक्शन नहीं है।, पारंपरिक समुद्री जल निर्जलीकरण उपकरण का निर्माण करना मुश्किल है। इसलिए, समुद्री जल और खारा पानी को निर्जलीकृत करने के लिए सर्वव्यापी सौर ऊर्जा का उपयोग करना सबसे अच्छा विकल्प नहीं है।
सौर निर्जलीकरण प्रणाली वास्तव में सौर ऊर्जा उपयोग उपकरणों और पारंपरिक निर्जलीकरण उपकरणों का एक संयोजन है,सोलर एनर्जी का उपयोग पारंपरिक ऊर्जा के स्थान पर डैसेलिनेशन डिवाइस द्वारा आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति करने के लिए.
कुछ संयोजन तालिका 1 में दिखाए गए हैं।
चित्र 1 सौर पानी के पानी से पानी निकालने की योजनाबद्ध रेखाचित्र
चित्र 2 घाटी सौर एकाग्रता थर्मल प्रणाली
घाट सौर ताप प्रणाली में बड़े पैमाने पर, लंबे जीवन और कम लागत की विशेषताएं हैं, और वर्तमान में सबसे परिपक्व बड़े पैमाने पर सौर ताप उपयोग प्रौद्योगिकी है।सौर निर्जलीकरण के लिए भाप का उत्पादन करने के तीन मुख्य तरीके हैं: फ्लैश वाष्पीकरण, प्रत्यक्ष वाष्पीकरण और अप्रत्यक्ष वाष्पीकरण।
प्रत्यक्ष वाष्पीकरण विधि में परिचालन स्थिरता समस्याएं हो सकती हैं।प्रवाह की अस्थिरता प्रभावित पाइप खंड में प्रवाह हानि का कारण बन सकती है और यहां तक कि कलेक्टर ट्यूब के अति ताप और चुनिंदा अवशोषण कोटिंग को स्थायी क्षति का कारण बन सकती है.
अप्रत्यक्ष वाष्पीकरण विधि के लिए, प्रणाली का मुख्य नुकसान यह है कि अधिकांश गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थों में विशेष गुण होते हैं जैसे कि तैयार करना मुश्किल, ज्वलनशील और आसानी से विघटित होना.
फ्लैशवाष्पीकरण प्रणालीउपरोक्त दोषों से प्रभावी ढंग से बचा जा सकता है, और सरल संरचना, स्थिर संचालन, उच्च दक्षता और कम निर्माण लागत के फायदे हैं।इसलिए फ्लैश वाष्पीकरण प्रणाली अनुसंधान एवं विकास के लिए उपयुक्त है।
चित्र 3 सौर फ्लैश वाष्पीकरण का सिद्धांत
इसमें उच्च विश्वसनीयता, अच्छा एंटी-स्केलिंग प्रदर्शन और बड़े पैमाने पर विकास में आसानी के फायदे हैं।
वर्तमान में, वैश्विक समुद्री जल निर्जलीकरण उत्पादन का 60% बहु-चरण फ्लैश वाष्पीकरण विधि द्वारा प्राप्त किया जाता है।बहु-चरण फ्लैश वाष्पीकरण भी सबसे बड़ी एकल इकाई क्षमता (100 तक) के साथ समुद्री जल निर्जलीकरण विधि है,000 टन/दिन), जो बड़े और अति-बड़े निर्जलीकरण संयंत्रों के लिए उपयुक्त है।
बहु-चरण फ्लैश वाष्पीकरण प्रक्रिया का सिद्धांत इस प्रकार है:कच्चे समुद्री जल को एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है और फिर फ्लैश कक्ष में डाला जाता है।चूंकि फ्लैश चैंबर में दबाव को गर्म नमकीन के तापमान के अनुरूप संतृप्त वाष्प दबाव से कम नियंत्रित किया जाता है, गर्म नमकीन फ्लैश कक्ष में प्रवेश करने के बाद अति गर्म पानी बन जाता है और तेजी से आंशिक रूप से वाष्पित हो जाता है, जिससे गर्म नमकीन का तापमान कम हो जाता है।उत्पन्न भाप को आवश्यक मीठे पानी के रूप में संघनित किया जाता है.
बहु-चरण फ्लैश वाष्पीकरण इस सिद्धांत पर आधारित है, जिसके द्वारा गर्म नमकीन कई फ्लैश कक्षों के माध्यम से धीरे-धीरे घटते दबाव के साथ बहता है, वाष्पीकरण और चरण दर चरण ठंडा होता है।उसी समय, नमकीन को धीरे-धीरे केंद्रित किया जाता है जब तक कि इसका तापमान प्राकृतिक समुद्री जल के तापमान के करीब (लेकिन उससे अधिक) न हो जाए।
बहु-चरण फ्लैश वाष्पीकरण प्रणाली का प्रक्रिया प्रवाह उपरोक्त चित्र 3 में दिखाया गया है। मुख्य उपकरण में लवण हीटर, बहु-चरण फ्लैश वाष्पीकरण उपकरण का गर्मी वसूली अनुभाग,गर्मी निकास खंड, समुद्री जल पूर्व उपचार उपकरण, गैर-संक्षेपित गैस निकास उपकरण की वैक्यूम प्रणाली, नमकीन परिसंचरण पंप और इनलेट और आउटलेट पानी पंप, आदि।
(1) प्रचलित नमकीन प्रवाह दर
बहु-चरण फ्लैश वाष्पीकरण की विशेषता यह है कि यह परिसंचारी नमकीन पर निर्भर करता है जो कई चरणों के माध्यम से लगातार ठंडा होता है, अपनी ही संवेदनशील गर्मी जारी करता है,इस प्रकार ताजे पानी और केंद्रित नमकीन के उत्पादन के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए सुपरहीट नमकीन में पानी का एक हिस्सा वाष्पीकरण.
इस प्रकार, ताप संतुलन के दृष्टिकोण से, परिसंचारी नमकीन के प्रत्येक चरण द्वारा जारी की जाने वाली व्यावहारिक गर्मी उत्पन्न मीठे पानी के लिए आवश्यक गुप्त गर्मी के बराबर है।पूरे बहु-चरण फ्लैश वाष्पीकरण प्रणाली के लिए, निम्न संबंध मौजूद हैः RS(t0-tn) = DL
जहां, R परिसंचारी नमकीन प्रवाह दर (kg/h) है;
खारे पानी की S-औसत विशिष्ट गर्मी (kcal/kg·°C);
t0: परिसंचारी नमकीन का पहला चरण प्रवेश तापमान (°C);
tn - परिसंचारी नमकीन का अंतिम आउटलेट तापमान (°C);
D-प्रत्येक स्तर पर कुल मीठे पानी का उत्पादन (किग्रा/घंटा);
मीठे पानी के वाष्पीकरण की L-औसत गुप्त गर्मी (kcal/kg)
उपरोक्त सूत्र का उपयोग कुछ मीठे पानी के उत्पादन आवश्यकताओं के तहत परिसंचारी नमकीन प्रवाह दर प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।
नमक संतुलन FCf = BCb
जल संतुलन F ((1-Cf) = D+ B ((1-Cb)
सूत्र में,
Cf कच्चे पानी में नमक की द्रव्यमान सांद्रता (किग्रा/किग्रा) है।
सीबी-मास सॉल्ट की एकाग्रता (किग्रा/किग्रा)
उपरोक्त दो समीकरणों में एकाग्रता अनुपात α=Cb/Cf को बदलकर, हम प्राप्त कर सकते हैंः
यह देखा जा सकता है कि स्थिति में कि मीठे पानी के उत्पादन ज्ञात है,पूरक कच्चे पानी की प्रवाह दर F और विसर्जित नमकीन की प्रवाह दर B मुख्य रूप से प्रणाली के एकाग्रता अनुपात से निर्धारित होती है.
एकाग्रता अनुपात, फ्लैश वाष्पीकरण यंत्र की अंतिम नमकीन एकाग्रता (कुल विघटित ठोस पदार्थों TDS) और पुनःपूर्ति समुद्री जल एकाग्रता (TDS) के अनुपात को संदर्भित करता है।यह आम तौर पर विशिष्ट जल गुणवत्ता स्थितियों के आधार पर पैमाने पर रोकथाम सुरक्षा तक ही सीमित है, और नमक निर्वहन सांद्रता आम तौर पर 70,000 मिलीग्राम/लीटर तक नहीं पहुंच सकती है।
समुद्री जल के निर्जलीकरण के लिए, प्रौद्योगिकी के चयन के लिए कोई "एक" सबसे अच्छा समाधान नहीं है। इसके बजाय यह प्रत्येक परियोजना की विशेषताओं और वास्तविक परिस्थितियों पर आधारित होना चाहिए,पैमाना सहित, ऊर्जा लागत, कच्चे पानी की गुणवत्ता, जलवायु स्थितियां और तकनीकी और सुरक्षा आवश्यकताएं।
आम तौर पर, रिवर्स ऑस्मोसिस स्वतंत्र रूप से स्थापित समुद्री जल निर्जलीकरण संयंत्रों के लिए उपयुक्त है, लेकिन यदि एक थर्मल पावर प्लांट (अंतिम परमाणु ऊर्जा संयंत्र) है,थर्मल आसवन तकनीक अधिक किफायती और विश्वसनीय है.
बहु-चरण फ्लैश वाष्पीकरण विधि का उपयोग न केवल समुद्री जल के निर्जलीकरण के लिए किया जाता है, बल्कि थर्मल पावर प्लांट्स और पेट्रोकेमिकल प्लांट्स में बॉयलर पानी की आपूर्ति में भी व्यापक रूप से उपयोग किया गया है,औद्योगिक अपशिष्ट जल और खदान के खारा पानी का उपचार और वसूली, साथ ही प्रिंटिंग और डाईंग उद्योग और कागज उद्योग में अवशिष्ट क्षारीय तरल पदार्थों के पुनर्चक्रण के लिए।
