槽式技術進行水處理 光熱利用的新市場
發(fā)布者：本網(wǎng)記者Crystal | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評論 | 9100查看 | 2014-03-03 11:03:00
美國一家利用槽式集熱技術進行熱法海水淡化的公司W(wǎng)aterFX此前成功地在加州Panoche供水區(qū)建成了一個太陽能脫鹽示范項目，系統(tǒng)采用了反射膜技術供應商Skyfuel的槽式集熱系統(tǒng)。該項目為利用太陽能進行水處理開辟了新空間。
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：加州當前正在遭遇百年一遇的重大旱情，上述太陽能脫鹽項目的成功示范顯得十分及時。其可以被用于處理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢水，該項目剛剛完成了測試，在最后的六個月內(nèi)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被嚴重污染的廢水中的硒和其它有毒礦物元素被完全過濾掉，處理后的水再次被應用于加州干旱的地區(qū)幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
圖：WaterFX創(chuàng)始人Mandell（右）
該示范項目采用的是WaterFX設計的Aqua4槽式太陽能模塊，這種技術利用低溫多效蒸餾（MED）法進行海水淡化或廢水處理。單個Aqua4槽式集熱模塊的集熱功率為480kW，長度115米，寬6米。該槽式反射鏡系統(tǒng)由Skyfuel供應，采用了其反射膜技術，帶跟蹤系統(tǒng)。
WaterFX在完成該項示范后，開始推進商業(yè)化應用規(guī)模的太陽能水處理系統(tǒng)，計劃到2014年底實現(xiàn)商業(yè)化項目的運作，達到每分鐘處理45加侖廢水，即日處理能力200萬加侖（約7600立方米）的目標，后端通過一套完整的精餾系統(tǒng)實現(xiàn)。
全系統(tǒng)設計由這種完整的精餾系統(tǒng)，兩個槽式太陽能集熱單元構成，單個槽式集熱單元的熱功率輸出為480kW，并配置儲熱系統(tǒng)，以實現(xiàn)24小時的日蒸汽輸出。
自定義儲熱設計
在已經(jīng)建成的首個示范項目中沒有配置儲熱系統(tǒng)，但WaterFX創(chuàng)始人和董事會主席Aaron Mandell表示，第二階段的項目將配置儲熱系統(tǒng)。儲熱系統(tǒng)設計的溫度區(qū)間在165攝氏度~235攝氏度，可按需設計。其將采用一種特殊的儲熱介質(zhì)，通過在其中內(nèi)置管式換熱器換熱儲熱。系統(tǒng)高度模塊化，在運輸和安裝方面都十分方便，具備較高成本經(jīng)濟效益。
位于科羅拉多州的Skyfuel是反射膜槽式集熱器的推崇者，其與NREL有緊密的合作研發(fā)關系，也因此獲得了不少創(chuàng)新性獎項。Skyfuel設計和制造槽式集熱器用于光熱發(fā)電和太陽能中高溫熱利用領域，在廢水處理和海水淡化領域也可以采用這種靈活的帶跟蹤系統(tǒng)的槽式集熱器。
供應商關系
WaterFX和Skyfuel達成合作是基于ATSI的幫助，ATSI是一家EPC公司，其幫助Skyfuel從各種各樣的太陽能技術供應商的競爭中勝出成為WaterFX的槽式集熱器供應商。
Mandell表示，“他們此前并不了解Skyfuel這家公司，但經(jīng)過此次招標，最終發(fā)現(xiàn)Skyfuel的產(chǎn)品綜合性能是最好的?！盨kyfuel公司商務發(fā)展經(jīng)理Bill Hargett則稱，WaterFX和Skyfuel的合作是令人興奮的戰(zhàn)略性聯(lián)盟合作。
WaterFX是一家輕資產(chǎn)型的技術性公司，基本所有組件都通過外購，除了從Skyfuel采購槽式集熱器外，其它一些設備如鍋爐、膨脹水箱、氮存儲罐、管道和泵、儀表等設備都通過外購獲得。
技術經(jīng)濟性
Skyfuel稱他們的系統(tǒng)成本比大規(guī)模光熱電站采用的槽式集熱系統(tǒng)成本要低20%，部分原因是因為其不需在項目地建設集熱器的組裝工廠，這種小的簡單項目也無需任何復雜的特殊設備進行施工。
在如熱法海水淡化這樣的熱利用領域，Skyfuel的SkyTrough槽式集熱器僅僅被用于將水加熱產(chǎn)生蒸汽，這與GlassPoint利用槽式集熱技術輔助石油萃取類似，不需要耗資建設發(fā)電系統(tǒng)。但真正節(jié)約成本的原因是其光場集熱技術的創(chuàng)新，其宣稱采用Skyfuel的反射膜技術比傳統(tǒng)的玻璃反射鏡技術更節(jié)約成本。Skyfuel的SkyTrough槽式集熱器配置了集成跟蹤、控制和驅動系統(tǒng)OnSun集成系統(tǒng)。
雖然Skyfuel一直對外宣稱采用其集熱技術的成本較玻璃反射鏡大幅削減，但目前尚無實際案例予以證明。包括其耐候性、使用壽命等等也還沒有充分證據(jù)，行業(yè)內(nèi)對反射膜技術仍心存疑慮，畢竟玻璃反射鏡目前仍在光熱發(fā)電行業(yè)占絕對控制地位。
海水淡化副產(chǎn)品
熱法海水淡化是光熱發(fā)電技術的理想應用市場，相對于膜法海水淡化，其處理鹽水的能力更強，采用熱法MED技術淡化處理100加侖水，僅有7加侖的濃鹽水排出，濃鹽水中富集了多種金屬元素，可以被再處理提取金屬礦物質(zhì)。
Mandell此前是水處理公司Oasys公司的創(chuàng)始人，他表示，“我們最終可以獲得類似于鹽的固態(tài)混合物，從中我們又可以分離和精煉出有價值的物質(zhì)。我們實際上可以把這種副產(chǎn)品作為我們的收益源，通過出售從中提取的硒、硼等高價值元素獲得收益。”
50%的運行成本
Skyfuel作為設備供應商并不像WaterFX一樣忙于尋找潛在客戶，事實上他們也不缺客戶，在加州當前的干旱地區(qū)，對太陽能熱法脫鹽技術的興趣正在提升。
Panoche供水區(qū)示范項目的總運行成本在初期大約為450美元/畝尺（1畝尺相當于1英畝地1英尺深的水量，1畝尺≈1234立方米），而當前正在加州建設的北美最大的Carlsbad海水淡化廠的整體運行成本為約900美元/畝尺，從中可見太陽能海水淡化廠的運行成本是利用傳統(tǒng)能源的海水淡化廠的一半左右。這主要得益于太陽能淡化項目投運后不需增加能源成本投入。
“我們與多個供水區(qū)進行了溝通，也和一些用水大戶、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、大型工廠等潛在客戶進行了接觸，認為市場空間十分大。加州沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的土地成本較高，但在廣大內(nèi)陸地區(qū)，土地的利用不是什么問題，而這里也正是需要淡化脫鹽技術的地區(qū)。我們可以看到這里有巨大的市場空間?！盡andell如是認為。
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