太阳能集热与海水淡化技术专题研讨会召开
发布者：本网记者Kevin | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 4898查看 | 2015-08-10 14:36:00
CSPPLAZA光热发电网讯：8月6日至7日，2015年太阳能海水淡化专题研讨会在北京理工大学顺利召开。本次研讨会的主题为 “如何利用太阳能进行海水淡化处理”，来自北京理工大学、辽宁理工大学、浙江大学、中国科学技术大学、上海交通大学、中科院电工所等科研院所的专家及上海电气集团股份有限公司、广西柳州理工尚迪太阳能科技公司（简称柳州尚迪）等企业代表近50人参加了本次研讨会。
当前，全世界约1/3的人口面临缺水困境，而全球水储量的97%为海水和苦咸水，淡水资源短缺问题是大多数国家不得不面对的一个现实。为了解决这一问题，各国都在加大海水淡化的开发力度，全球现在每天的海水淡化产量为6.3×107吨，但由于海水淡化是高耗能产业，同时也产生耗电3.78×109度，增加CO2排放400万吨，带来了能耗及环境问题。
图：郑宏飞在做海水淡化主题演讲
利用太阳能进行海水淡化则可以很好地解决上述问题，北京理工大学教授郑宏飞表示，“我国沿海地区如天津、大连、青岛、浙江等地都相继建设了一批海水淡化项目。到2013年初，我国已建成海水淡化装置430套，日产淡水量158万t。目前我国在建和待建的海水淡化工程有30项之多，其中有1/3的工程淡化规模达到了10万t/d以上。全部建成后，我国海水淡化规模将会达到195.8万t/d。然而，由于国内相对落后的太阳能利用技术，以太阳能作为能源，尤其使用聚光集热方法的太阳能海水淡化系统较少应用，需加大研究力度。”
郑宏飞认为采用太阳能集热器和淡化器分离方式的传统太阳能热法海水淡化技术存在各种不适合大规模开发的缺陷，已经不能满足市场的需求，为此他提出了一种新型的太阳能海水淡化解决方案“聚光直接加热式”，使用这种技术，无需冗长管路，减少了管路投资与热损失，利用强光直接蒸发海水，省略了换热器，减少了传热环节，提高了聚热效率，彻底解决高温加热海水的结垢问题，末端海水处理装置采用传统的海水淡化系统，技术成熟，效率高，同时可以大规模化。郑宏飞据此提出了不同的具体设计方案。
大连理工大学教授郭亚丽则针对低温多效蒸发海水淡化技术以及新能源海水淡化技术和与会专家进行了研讨。她指出，未形成过程参数的准确关联及完整设计方法导致工程建设中出现重大失误，设备设计存在极大偏差，内部损失过大。这是我国低温多效海水淡化技术存在的主要技术问题。同时郭亚丽认为国内对新能源海水淡化技术的研发应用仍处于示范阶段。
此间，中科院电工所副研究员原郭丰还向参会人员分享了其在太阳能海水淡化中热质传递与系统集成两个研究方向的研究成果和最新进展。首先是太阳能加湿除湿技术，原郭丰认为这种技术适合对淡水需求量小的系统，该技术以流动的空气作为水蒸汽的载体，空气在加湿器中被汽化的海水增湿，携带一定量的水蒸汽后进入冷凝器中除湿，冷凝得到淡水。另一个研究方向是太阳能MED电水联产，适合需求量大的内陆地区，内陆具有光照条件好，苦咸水资源丰富的优势。利用光热发电站的余温来淡化当地的苦咸水，既解决了当地的淡水紧缺问题，又有效利用了电站的余热，全面提升了CSP系统的能量效率，提高了电站的经济性。
另外，来自上海交通大学、中国矿业大学和解放军后勤工程学院等多个科研院所的研究人员也发表了海水淡化相关的主题演讲，并与参会人员进行了分享和深入的沟通交流。
7日下午，参会人员一起参观了由郑宏飞和柳州尚迪赵勇等共同设计制造的圆柱面线聚焦菲涅耳透镜式太阳能聚光集热海水淡化系统样机。
图：与会人员参观海水淡化示范装置
据柳州尚迪赵勇介绍，该菲涅耳透射式聚光镜是基于光的折射原理设计而成，透镜由一系列楔形聚光单元组合而成，当光线透过聚光器时,由于其各部分的材料厚度不同，入射光线的折射光线汇聚到真空管接收器上，从而加热管道中的海水。
图：采用菲涅尔透镜原理制作的折射式菲涅尔太阳能中温系统（柳州尚迪供图）
据了解，与槽式抛物面反射式聚光结构相比，上述菲涅尔透镜式聚光集热系统具有以下技术优势与先进性：
1、弧形透镜依据光学最优透射原理设 计，其光学效率高于同等聚光要求的任意透镜；
2、此菲聂耳透镜的厚度严格限制在限定尺寸内，其最大厚度不至于增加材料对光线的吸收，最小厚度保证透镜结构的强度；
3、透镜在国内首次实现工业化生产（注塑成型），价格低廉。
4、聚光器在上，接收器在下，在结构上依转矩平衡法设计，围绕系统的重心旋转，其驱动力矩最小，使设备耗能少。
5、使用菲聂耳透镜的集热系统对光线跟踪的精度要求低，因为它有二次聚光器。
6、透镜半弧形的结构抗风雨、不易积灰。
7、框架式结构安装简便，设备完全实现自动化控制，使用及维护简单，工作性能可靠。
经过测试，该系统可以达到以下参数：聚光比：25，平均光学效率＞85﹪，跟踪精度：±0.5°，单元系统集热面积：20.0㎡，集热单元尺寸：700x4400mm，集热温度＞200℃，集热效率：在150℃时，效率大于50% 。
根据以上参数，菲涅尔透射式聚光镜可以适用于包括海水淡化、化工、农作物烘干等多个光热中高温应用领域。
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