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光热发电与海水淡化的有效结合 指导教师：林静玉 高一（12）班 林书锴 唐彦全 摘 要：光热发电与海水淡化有效结合，利用太阳能，同时进行发电和海水淡化，还能得到氯化钠和苦卤。环保且高效，能有效解决能源和淡水问题。 关键词：光热发电 海水淡化 有效结合 引语 进入21世纪以后，能源问题备受社会的关注。人们一直苦于寻找一种环保、无风险的可再生能源。太阳能就是一种十分理想的能源，但对太阳能的大规模利用，一般都是利用光电材料把光能直接转化为电能。可惜由于价格高昂且技术含量高，效率也较低，一直不能普及。 缺乏淡水同样是困扰着人们的问题之一，现在世界有将近14亿人缺水，是个十分严重的问题。为了解决缺水问题，我们除了要对淡水资源合理利用和加以保护外，如何淡化海水也是一个重要的问题。尽管当今已有多种淡化海水的设备及技术，但一般处理海水的能耗为4～7kwh/立方米，大大高于一般淡水的费用，而且设备本身的价格也十分昂贵。 如何解决上述两个问题，是当今社会迫在眉睫的任务。 光热发电站＋海水淡化设备＝？ 对于太阳能的利用，个别西方发达国家已经通过光热转化为蒸汽动能再转化为电能的方法，设立了一些发电站。此发电过程先通过各种镜面聚集阳光，对锅炉或吸热管内的水进行加热（类似于太阳能热水器的工作过程），使水沸腾产生水蒸汽，再通过蒸汽涡轮机把蒸汽的动能转化为电能，完成一系列的发电过程。尽管该方法的发电效率相比直接转化为电能的效率有了很大的提高，但仍然存在着巨大的浪费： 在发电过程中，锅炉内的水不断加热，水蒸汽不断产生，当蒸汽通过涡轮机后一般会排放到空气中。这不仅造成水本身的浪费，而且较多的热能随着蒸汽转移到空气中，也造成了能源的浪费。 若把锅炉中加热的水换成海水，加热过程中定时排出析出的粗盐，发电后再把蒸汽收集进行冷凝。不仅能够发电，还同时充分利用了海水中的淡水和多种化学物质。如此一来，光热发电站和海水淡化设备的有效结合，能源和淡水问题就能迎刃而解了。 光热海水淡化发电站 暂且把这种设备称为“光热海水淡化发电站”。 光热海水淡化发电站主要由聚光镜、锅炉、蒸汽涡轮机、冷凝设备构成。（如图2） 1．聚光镜设计为多排排列成凹面的平面镜（组成巨大的凹面镜），每个均由马达带动，通过计算机控制其小角度转动，自动追踪太阳（定日镜），使镜面反射的光线能时刻汇聚在锅炉上（如图3）。由于汇聚光线的面积直接影响到设备的工作效率，所以平面镜的数量（总面积）要根据地区的纬度大小、设计淡水处理能力和发电能力来考虑，在保持效率的基础上尽量减少平面镜数量，以节约成本。由于适用地区（热带、亚热带沿海）一般气侯较不稳定，为防止暴风雨或其它气侯灾害的破坏，镜面设计为易于拆除，尽可能避免损失。 2．锅炉有三个开口，分别是顶部的蒸汽输出口，底部的粗盐和海水浓液的排出口以及侧面海水的输入口。为了使加热蒸发过程中析出的大量粗盐能顺利排出，底部设计为漏斗形，只需少量的海水的冲刷即能排尽固体。由于锅炉吸热的效率与总设备的工作效率关系密切，所以锅炉要用黑色外漆，并且外壳要尽量粗糙，以提高吸热效率。为了防止聚光镜聚光不准而使热量流失，必须在锅炉后方设立一块凹面镜反光板，以进行阳光的二次反射，充分利用阳光的热能（如图5）。综合上述各方法，就能最大地提高锅炉的加热速度，提高工作效率。 3．锅炉产生的热水蒸汽会向上运动，具有巨大的动能。所以蒸汽涡轮机及发电设备要设置在锅炉的上方，以充分利用蒸汽上升时的动能进行发电（发电过程与常规蒸汽发电相同）。由于蒸汽通过涡轮机后还要冷凝为液体直接利用，所以涡轮机内部必须保持干净，防止机械的润滑油和污垢污染蒸汽，以减少净水的环节。 4．蒸汽通过涡轮机后，会输送到冷凝设备中，该设备的独特之处，就是采用经过初步沉淀的海水作为冷凝液。当海水吸收蒸汽的热量，会使蒸汽冷凝。而海水本身温度就会上升，达到一定温度后，就可以把这些海水输送到锅炉中（如图6）。这样做能把蒸汽的热量再利用起来，又能使锅炉的加热过程时间缩短，大大地提高工作的效率。 海水淡化发电站的工作过程 首先，通过平面镜组的聚光，把光线聚集在锅炉上，同时锅炉后方的凹面镜反光板进行阳光的二次反射，充分利用阳光的热能，对锅炉内的海水进行加热。 锅炉内的海水不断加热，在蒸发的同时会产生大量粗盐，通过锅炉漏斗形底部的出口把固体和海水浓液（苦卤）排出，输送到化工厂进行加工利用。 蒸汽具有巨大的动能，用来推动蒸汽涡轮机的扇叶进行发电。蒸汽通过涡轮机后，输送到冷凝设备进行冷凝，得到淡水。 该过程中，采用了环保的太阳能，能直接得到粗盐、苦卤、电能和淡水，效率高且环保。（如图7） 光热海水淡化发电站的优势 光热海水淡化发电站只需有充足的阳光和海水，就能提供电能和淡水。能广泛适用于热带、亚热带沿海地区，例如我国东南沿海城市或偏远的海岛，这些地区能源紧