太阳能海水淡化赵芳垒1120110893太阳能净化水的前景及意义•淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一。人体的60％是液体，其中主要是水。水对人体健康至关重要，地球表面积约为5．1亿平方公里，其中海洋面积就占据了它的70．8％。海洋的平均深度约为3800米，所以地球上的总水量约有近14亿立方公里。然而，由于含盐度太高而不能直接饮用或灌溉的海水占据了地球上总水量的97％以上，仅剩的不到3％的淡水，其分布也极其不均，它的3／4被冻结在地球的两极和高寒地带的冰川中，其余的从分布上说，地下水也比地表水多得多(多37倍左右)。剩下的存在于河流、湖泊和可供人类直接利用的地下淡水已不足0．36％。人均占有量就非常少。•我国人均占有水量只居世界的第108位。我国海岸线长，一些岛屿和沿海盐碱地区以及内陆苦咸水地区均属缺乏淡水的地区。在这些地区淡化水非常重要。而常规的方法，如蒸馏法、离子交换法、渗析法、反渗透膜法以及冷冻法等，都要消耗大量的燃料或电力。太阳能淡化水的起源•第二次世界大战中，美国国防部制造了许多军用海水淡化急救装置，供飞行员和船员落水后取水用，这种装置实际上是一种简易的太阳能蒸馏容器。海水淡化的技术•对于传统的海水淡化技术若按照运行原理进行区分，大致可分为两类：【1】相变过程，包括多级闪蒸（MSF）、多效沸腾（ME）和蒸汽压缩（VC）；【2】渗析过程，包括反渗透膜法（RO）和电渗析法（ED）。太阳能净化水装置•世界上第一个大型的太阳能海水淡化装置，是于1874年在智利北部的LasSalinas建造的。它由许多宽1．14米，长6l米的盘形蒸馏器组合而成，总面积47000米。在晴天条件下，它每天生产2．3万升淡水(4．9升／米·天)。这个系统一直运行了近40年。海水淡化系统•<1>海水取水装置•<2>水力循环澄清池•<3>多介质过滤器•<4>保安过滤器•<5>反渗透膜处理系统•<6>能量回收装置•<7>多级离心泵以及加药装置等组成。装置分类•人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。•<1>被动式太阳能蒸馏系统•被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。目前，比较理想的盘式太阳能蒸馏器的效率约在35％，晴好天时，产水量一般在3～4kg／m左右。如果在海水中添加浓度为172．5ppm的黑色萘胺，蒸馏水产量可以提高约30％。•<2>主动式太阳能蒸馏系统•被动式太阳能蒸馏系统的一个严重缺点是工作温度低，产水量不高，也不利于在夜间工作和利用其它余热。•在主动式太阳能蒸馏系统中，由于配备有其它的附属设备，使其运行温度得以大幅提高，或使其内部的传热传质过程得以改善。而且，在大部分的主动式太阳能蒸馏系统中，都能主动回收蒸汽在凝结过程中释放的潜热，因而这类系统能够得到比传统的太阳能蒸馏器高一至数倍的产水量。发展状况•上世纪90年代，天津大学、西北工业大学、西安交通大学等单位也加入到了太阳能海水淡化技术研究的行列，西北工业大学提出的“新型，高效太阳能海水淡化装置”；天津大学提出的“回收潜热的太阳能蒸馏器”；中国科学技术大学提出的“降膜蒸发气流吸附太阳能蒸馏器”等等。•本世纪之后，西安交通大学、北京理工大学等提出了“横管降膜蒸发多效回热的太阳能海水淡化系统”，试制出了多个原理样机，并对样机进行实验测试和理论研究。清华大学等单位在借鉴国外先进经验的基础上，对多级闪蒸技术在太阳能海水淡化领域的应用进行了探索，试制出了样机，并在我国的秦皇岛市建立了主要由太阳能驱动的实际运行系统，取得有益的经验。•科威特已建成了利用220m：的槽形抛物面太阳能集热器及一个7000升的贮热罐为多达l2级的闪蒸系统供热的太阳能海水淡化装置，每天可产近l0吨淡水。•有报道指出，在各类多级沸腾蒸馏系统中，多级堆积管式蒸发系统最适合以太阳能作为热源。这种装置有许多优点，其中最主要的一点是它能在输入蒸汽量为0～100％之间的任何一点稳定运行，并能根据蒸汽量自动调整工作状态。而且它所需的供热温度在70～IO0~C之间，很容易用槽形抛物而或真空管型太阳能集热器达到。国外...
