Аннотация доклада
Приведены сведения о водных ресурсах планеты, включая источники пресной воды, а также о её водопотреблении. В связи с прогнозируемой возможностью полностью исчерпать запасы пресной воды уже в XXIII веке рассмотрены средства сокращения её дефицита. Важное место отводится опреснению минерализованных вод Мирового океана и подземных источников, ресурсы которых практически не исчерпаемы. Наиболее широко распространены термодистилляционное и обратноосмотическое (мембранное) опреснение. Причём по объёму подвергаемой опреснению морской воды во всём мире термодистилляционное опреснение значительно опережает обратноосмотическую технологию, несмотря на её бурный рост в последние десятилетия. Это обусловлено отсутствием сложной аппаратуры, высокой эффективностью деминерализации, достаточно простой обработкой опреснённой воды при её кондиционировании до качества питьевой, большой единичной мощностью термодистилляционных агрегатов. Вместе с тем на первой ступени термодистилляционного опреснения в качестве энергоносителя используется водяной пар, отбираемый из теплофикационной турбины ТЭЦ (теплоэнергоцентрали), в то время, как даже на лучших современных тепловых электростанциях КПД сжигания топлива в силу объективных причин не превышает 40%. Вследствие этого, опреснение морской воды дистилляцией в условиях широкомасштабного применения этого процесса способствует истощению топливных ресурсов. Кроме того, несмотря на двухцелевое использование топлива на ТЭЦ (для получения электрической и тепловой энергии), себестоимость пара остаётся высокой. Применение же пара, полученного в современных паровых котлах большой мощности, принципиально возможно и позволяет повысить КПД сжигания топлива до 90%, что способствует существенной экономии топливных ресурсов, но сооружение крупных котельных требует больших инвестиций и не обеспечивает достаточного снижения себестоимости пара. Вместе с тем имеется возможность повысить тепловой КПД процесса термодистилляционного опреснения и снизить затраты на энергоноситель путём замены парового нагрева первой ступени огневым в условиях передачи выделяющейся при сжигании топлива теплоты непосредственно в камеру опреснения (без промежуточного теплоносителя). В докладе описана конструкция опреснителя первой ступени с огневым нагревом. Выполнен балансовый расчёт и разработана структурно-компоновочная технологическая схема термодистилляционного опреснительного агрегата с огневым нагревом первой ступени и нагревом последующих ступеней вторичным паром. Тепловой КПД сжигания топлива на первой ступени опреснения достигает 90%,а общий тепловой КПД процесса с учётом теплоты, выделяющейся при конденсации вторичного пара, превышает указанную величину. Данная схема опреснения может эксплуатироваться в полном или усечённом виде в составе промышленного предприятия либо как автономный водоопреснительный комплекс. В качестве топлива может использоваться природный и (или) коксовый газ на первой ступени, а в дополнение к вторичному пару или газообразному топливу – водяной пар, полученный за счёт утилизации вторичного тепла промышленности. Единичную мощность опреснительного агрегата можно наращивать практически без ограничения: она лимитируется лишь энергоресурсами и может составить 0,4~0,5 млрд. тонн морской воды в год и более.
При продолжении работы – для перехода к пилотным исследованиям – целесообразно сосредоточить усилия на выборе конструкционных материалов повышенных жаропрочности и химической стойкости к морской воде, во-первых, и существенном увеличении эффективности теплообмена при её огневом нагреве, во-вторых.
Библиографический список включает 14 названий.
Статья поступила в редакцию 25.01.2006 г.
