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巧用天海兼得電水 太陽能既發電又淡化海水

時間:2013-08-29 08:43來源:經濟日報 作者:溫寶臣 點擊:
科研人員是如何利用太陽能既發電又淡化海水的?
5月29日,是科學院水電聯產項目組的科研人員永難忘記的日子。

    這一天,海南天能電力有限公司光伏發電廠負責人林友亮端著一杯水,左右為難不敢下咽。原來這水是從正在試驗的海水淡化機里流出來的,他對水的安全性還有些懷疑,接著他用手指輕輕蘸了點水,并用舌頭舔了舔,感覺沒有鹽味,隨后的檢測結果也顯示為高純度的純凈水。這一刻,位于海南臨高縣金牌港經濟開發區的科學院水電聯產項目組的科研人員如釋重負。經歷一年多的系統集成設計,50多天的安裝和調試,這個國內首套太陽能電水聯產實驗示范系統終于打通“任督二脈”,潔凈的淡水綿綿而出。

    科研人員是如何利用太陽能既發電又淡化海水的?為此,記者來到項目組一探究竟。



    水電聯產項目整體設備組合安裝完畢。(資料圖片)

    向太陽要熱 向大海要水

    科學院電工研究所博士原郭豐指著電腦里的圖片告訴記者:“整個太陽能電水聯產實驗系統由槽式太陽能聚光器、海水淡化設備和換熱與蒸汽發生系統三部分組成,核心技術和系統集成設計都是項目組獨立完成的。”項目組在前期槽式聚光器設計的基礎上,針對海南海洋性氣候及相似區強風載荷特征,開發了適應于該類地區氣候特征的大風載荷輕量化槽式聚光器。

    在原郭豐不斷講解下,記者弄明白了整個系統的工作原理。槽式聚光器將導熱油加熱,高溫導熱油經由管道進入汽包(油/水換熱器),加熱氣包內的軟水,產生高溫高壓水蒸氣,高溫高壓水蒸氣可以推動汽輪機組發電。在電水聯產技術中,即是利用汽輪機出口65℃左右的乏汽(已經釋放出熱勢能的蒸汽)作為低溫多效海水淡化系統熱源進行海水淡化,以綜合太陽能熱發電系統能源利用效率。

    根據項目組提供的資料,建成后的示范系統集熱器面積達到200平方米,除發電外,可成功實現2.0MPa飽和蒸汽輸出,海水淡化產量達到了0.35噸/小時。

    原郭豐介紹,這一項目是科技部國際科技合作專項,由海南天能電力限公司、科學院電工研究所和北京寰能天宇科技發展有限公司共同建設。目前,項目的實驗預期基本達到,已申請太陽能海水淡化系統、太陽能槽式集熱器結構等3項專利。

    在項目委托書上,可以清晰地看到項目期限為2011年12月至2014年12月,如今這個項目基本完成,比預期提前了一年半的時間,當問到為什么能這么快完成任務時,王志峰說:“因為這里有一群務實的人。”



▲ 設備試驗成功后,工作人員在取用第一杯水。

    熱情勝高溫 “外行”干基建

    見到原郭豐的時候,他返回北京已有兩周,黝黑的面龐顯然是海南高溫曝曬的烙印。的確,由于曝曬,項目組幾個白凈的北方漢子,沒幾天就變成了“黑人”。海南高溫高濕的氣候條件,讓項目組的科研人員確有“煎熬”的感覺,流下不少汗水,用原郭豐自己的話形容流汗——“就像小河開了口兒”。那些日子他們就沒怎么穿過幾天干松的衣服,就連吃午飯的時候都站著,增加蒸發面積。

    由于實驗場地位置偏,設備現場安裝調試階段,人員較多,給原本僅有3至5名員工的實驗電廠食堂造成了不小壓力。“吃不好不要緊,我特別害怕有人中暑。所以準備了很多藿香正氣水,誰感覺不舒服就趕緊喝上。”原郭豐說。不少人身上不斷出現紅疹,痛癢難耐。然而,這些并沒有影響大家工作的熱情。

    地面平整和管道安裝本來外包給一家公司,可這家公司的另外一個項目遲遲不能結束。原郭豐覺得干等不是辦法,于是,他把同事們召集在一起,商量自己來完成這項任務,沒想到立馬得到大家的贊同。說干就干,這些“外行”把工程草圖很快拿了出來,大家開始計算需要多少管道,多少閥門,多少彎頭。原郭豐立即帶人外出采購。安裝過程中,這些搞理論的人拉手鋸、搬扳手、輪大錘,毫不含糊。就這樣,項目組自己完成了連接海水淡化設備和熱工設備的所有管道安裝,使工期提前。

    項目組的付向東因為技術熟練,工作仔細,被大家親切地稱為“付工”,在設備安裝完畢以后,他頂著烈日仔細為每一個環節,每一個零部件做“體檢”,把因磕碰剮蹭的地方用防腐漆覆蓋掉,生怕某個地方出了問題,影響整個系統運轉。

    毒熱的太陽,簡單的食物,安裝設備時的笨手笨腳,50多個難熬的日日夜夜,項目組最終完成了安裝并最終調試成功。項目的完成,在光熱控制參數段和設備耦合等方面積累了經驗,為推進太陽能熱發電技術研發和產業化發展做好了實驗準備。

    產業化有戲 市場前景廣

    海水淡化成本在很大程度上取決于消耗電力和蒸汽的成本,因此,世界各國都在積極試驗低成本的海水淡化技術。“水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力,從而實現能源高效利用和降低海水淡化成本。”王志峰告訴記者,像蒸餾法、冷凍法、反滲透法、電滲析法等,也能很好地實現海水淡化,但耗能高,單位量海水的淡化成本居高不下,對于缺少能源的地方來說就更不劃算。因此,如果能在太陽能發電系統引入海水淡化環節,利用汽輪機出口的余熱淡化海水,系統熱能利用效率將得到大幅提高。

    “其實,這項技術不僅可以用于海水淡化,我國西部地區大量苦咸水,也可以利用這項技術將水里的碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物等成分分離開,變成甘甜的水。”王志峰補充說。

    采訪中,原郭豐接了一個電話,廣東的一家紡織企業正在考慮利用他們的這項技術為工廠提供高溫蒸汽。現在提供蒸汽的鍋爐每天需要燃燒大量的煤,既不經濟也不環保。行業的利潤下降,日益嚴格的排放標準讓廠家下決心進行能源改造,打算在原有廠房上安裝太陽能光熱系統。海水淡化裝置成功運轉積累的數據和經驗為科技人員完成太陽能在紡織工業領域的應用系統開發增添了信心。

    原郭豐早已看好另外一個領域——曬鹽。目前我國鹽場的曬鹽效率實際很低,一般在35‰,而且需要大面積平坦的土地。如果能在大型鹽場建設海水淡化項目,利用淡化機器里不斷蒸發留下的高濃度的鹽水,曬鹽效率將大幅提高。“這樣既可以發電,又能產生淡水,還能提高鹽場的產量,可以綜合提升單位用地的產能和經濟效益,實在沒有不這么做的理由啊。”原郭豐充滿期待地說。

    采訪感言:科研項目要服務國計民生

    從海水淡化設備的總體設計方案到設備具體安裝調試,科學院電工所負責水電聯產項目的科研人員,顯示出極強的科研素質和工程經驗。更為重要的是,這個科研項目已經顯示出很好的產業化前景。這說明,科研項目只要服務于國計民生,項目結束之時就是產業化之始。

    我國每年以項目的形式向高等院校、研究機構和企業投入大量科研經費,推動了整體科研能力的提升。神舟系列飛船、北斗衛星、天河二號計算機等成果的問世無不表明我國在不少領域的科技水平逐漸步入國際領先行列。與此同時,神舟太空育種,北斗衛星導航等又在服務社會,改善民生上發揮重要作用。但是,我們更應該看到,我國每年有難以計數的科研成果僅僅停留在成果階段,沒有實現產業化。究其原因很大程度上就在于這些科研項目沒有與經濟社會發展的實際相結合,脫離企業需求,遠離百姓需要。

    因此,我們的科研項目設計要努力減少沒有市場潛力的無效研發,同時有效地把各類有應用前景、有市場需求的成果及時轉化成生產力,讓科研成果真正服務于國計民生。 (責任編輯:admin)
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