海水淡化太阳能蒸馏技术研究现状与展望

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1、第36卷第6期河海大学学报(自然科学版)Vo1．36No．62008年11月JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences)NOV．2008DOI：10．3876／j．issn．1000-1980．2008．06．006海水淡化太阳能蒸馏技术研究现状与展望’左潞，郑源，周建华2，屈波(1．河海大学水利水电工程学院，江苏南京210098；2．河海大学电气工程学院，江苏南京210098)摘要：介绍了海水淡化太阳能蒸馏技术的背景、原理、特点，综述了太阳能蒸馏装置的研究进展，对太阳能蒸馏技术的研究方法和研究现状从技术原理、

2、装置分类、装置性能、装置中自然对流系数确定、装置经济性评估等方面进行全面总结，指出传统太阳能蒸馏装置存在的主要问题是占地面积大，产水量过低，太阳能利用率不高，分析了导致其产水量过低的原因，并对未来海水淡化太阳能蒸馏技术进行了展望．关键词：太阳能；海水淡化；蒸馏技术中图分类号：TKS15文献标识码：A文章编号：1000—1980(2008)06—0753—05水是生命的源泉，是人类不可替代的宝贵自然资源，但随着人类文明不断发展和社会不断进步，水资源短缺已成为2l世纪人类面临的重大问题．我国水资源形势更加不容乐观，作为世界上13个贫水国之一，人均水资源

3、年占有量只相当于世界平均值的1／4，缺水城市占全国城市的2／3．中国工程院发布的《中国可持续发展水资源战略研究综合报告》l1]指出，到2030年前后，当我国人口增至16亿时将出现用水高峰，用水总量为7000亿8000亿m3／a，人均综合用水量为400—500m3／a，接近国际用水紧张的标准，而全国实际可利用水资源量为8000亿～9000亿m3／a，需水量已接近可利用水量的极限．地球上的海水资源非常丰富，97％的水都在海洋里，而其中蕴含着大量的淡水．发展海水淡化事业，向海洋索取淡水已经成为世界各国的共同发展趋势．我国是海洋大国，海岸线总长32647k

4、m，且沿海和中西部地区拥有极为丰富的地下苦咸水资源．在地下取水和跨区域调水受到越来越多条件限制的情况下，开发利用海水和苦咸水资源，进行海水(苦咸水)淡化，是解决我国淡水紧缺的重要战略途径．海水淡化，就是利用海水脱盐生产淡水的技术和过程．目前，在已经开发的20多种海水淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到一定水平，然而传统的海水淡化技术投资高，能源消耗过大，所耗能源主要来自石油和煤炭等化石燃料，因而导致海水淡化技术无法推广．众所周知，化石燃料储量有限，不可再生，在燃烧时会向环境中释放出大量的温室气体．世界海水淡化规模的不断扩大在缓解淡水资源紧张

5、的同时，也给能源和环境带来了新的压力．常规能源短缺、生态环境恶化的双重压力迫使人们去寻找新能源和可再生能源．在众多能源中，太阳能以其储量无限、完全清洁的独特优势脱颖而出．利用太阳能进行海水或苦咸水的淡化，已愈来愈受到重视．太阳能海水淡化的优势很多，如不消耗常规能源，不产生二次污染，运行费用最省等．太阳能海水淡化技术是新能源与新水源研究与应用的主要方向之一，也将成为21世纪解决水源紧缺的根本措施．本文对太阳能蒸馏技术的研究方法和研究现状从技术原理、装置分类、装置性能、装置中自然对流系数确定、经济性评估等方面进行全面总结，指出太阳能蒸馏装置存在的主要问

6、题和未来海水淡化太阳能蒸馏技术的发展方向．1太阳能蒸馏技术简介利用太阳能进行海水(或苦咸水)的淡化，其能量利用方式有2种[]：一是利用太阳能产生的热能来驱动的海水相变过程(即为蒸馏过程)；二是利用太阳能发电来驱动的电渗析过程．收稿日期：2007一l1—09基金项目：河海大学自然科学基金(2007419611)作者简介：左潞(1966一)，女，江苏江都人，讲师，博士，主要从事新水源与新能源技术研究754河海大学学报(自然科学版)第36卷太阳能蒸馏技术是指利用从太阳能采集的热量，加热海水(或苦咸水)，使海水(或苦咸水)蒸发产生相变过程形成水蒸气，再使水

7、蒸气冷凝收集淡水，其原理如图1所示．太阳能蒸馏法的优点是装置结构简单，取材方便，运行、管理费用最低，不受原海水浓度限制，所获淡水纯度高．其缺点是装置占地面积较大，单位面积产水量较低，装置热性能受地区及气候图1太阳能蒸馏原理条件的影响也较大．太阳能蒸馏技术特别适用于气温高、日照Fig．1DisltUationllrinei~esofsolarenergy充足的缺水干旱地区．2太阳能蒸馏装置研发进展世界上第一个大型的太阳能海水淡化装置是由瑞典工程师Wilson于1872年建造于智利北部的顶棚式太阳能蒸馏装置]，总集热面积4700m2，晴天每天可生产淡水

8、23t，其结构简单，类似于一个温室，但占地面积大，日产水率一般为2～4kg／m~，热效率只能达到35％45％．太阳能蒸馏器