Инженеры АО "Металлист-Самара" в содружестве с учеными Самарского
университета создали мобильную установку для опреснения морской воды.
Оригинальные технические решения, в основе которых лежит опыт
проектирования авиационных и ракетных двигателей, обеспечили ей высокую
энергоэффективность и универсальность. Установка опресняет воду в
широком диапазоне солености и может работать в разных регионах мира.
Везде, где нужна вода
По данным ООН, каждый пятый житель Земли постоянно живет в условиях
дефицита пресной воды. В России сосредоточено более трети ее мировых
запасов. Но и у нас много мест, где пресной воды не хватает. Прежде
всего, это Крымский полуостров.
"Перед защитой докторской диссертации я хотел уехать работать в Крым. К
сожалению, этого не случилось, но я не раз бывал там, — говорит
профессор Самарского университета Владимир Бирюк, один
из разработчиков инновационной опреснительной установки. — Регион остро
нуждается в пресной воде. Например, в Евпатории летом на четвертых
этажах домов воды нет. Никакой. Теплая вода дается по расписанию".
При этом буквально в двух шагах — целое Черное море воды. Но она
соленая. Значит, нужна опреснительная установка. Но какая? Компактная,
мобильная, автономная, а главное — энергоэффективная. Ведь чтобы
получить из морской воды дистиллированную, ее надо нагреть до кипения,
превратить в пар, то есть потратить огромное количество энергии.
Задача очень сложная. Но у ученых Самарского университета были
наработки, позволяющие ее решить. Вуз в содружестве с АО
"Металлист-Самара" выиграл конкурс министерства образования и науки РФ
(сейчас министерство науки и высшего образования. — Прим. ред.) и
получил финансирование в рамках постановления федерального правительства
№ 218. Сейчас оригинальная опреснительная установка уже собрана. Она
проходит доводочные испытания на заводе. Оборудование смонтировано в
двух контейнерах, которые можно доставить автотранспортом куда угодно, в
том числе в зону бедствий, природных и техногенных катастроф.
"От существующих установок нашу отличает модульная конструкция. Это
позволяет перебрасывать ее практически в любую точку земного шара. От
доставки на место до запуска в работу уйдет не более трех суток", —
рассказывает заместитель главного конструктора АО "Металлист-Самара"
Юрий Кирсанов, руководивший проектом со стороны предприятия.
Оригинально и эффективно
К разработке опреснительной установки привлекли молодежь. Работа над
проектом превратила группу молодых специалистов АО "Металлист-Самара" и
Самарского университета в квалифицированную, сплоченную команду. Их
учили разрабатывать авиационные и ракетные двигатели, и благодаря этим
знаниям инженеры предложили оригинальные технические решения, которые
пока не имеют аналогов в практике проектирования опреснительных
установок.
"Существуют две технологии опреснения: обратный осмос, то есть очистка
воды при помощи мембран, и опреснение за счет выпаривания воды, —
объясняет инженер-конструктор Александр Грошев, заместитель руководителя
проекта. — У нас вода тоже опресняется выпариванием, но не при
атмосферном давлении, как принято, а при пониженном. Технология
достаточно новая и эффективная, но она требует высокой квалификации и
культуры производства".
"В нашей установке применен метод вакуумной дистилляции, — продолжает
Владимир Бирюк. — Мы соединили аэрокосмические технологии с технологиями
опреснительных установок. Спроектировали особый парокомпрессор, который
и является ядром всей системы".
Как же работает установка? На ее вход подается предварительно
отфильтрованная подогретая морская вода, которая потом поэтапно проходит
через пять испарительных каскадов. Парокомпрессор создает в этих
каскадах разрежение, и при давлении в 0,2 атм вода в них испаряется. Пар
конденсируется — и вот вам дистиллированная вода. Ее уже нетрудно
довести до состояния питьевой. А не испарившаяся морская вода, своего
рода концентрированный "рассол", отправляется обратно в море или на
переработку.
Вести процесс при пониженном давлении — вот ключевое решение, которое
сделало опреснительную установку Самарского университета и "Металлиста"
энергоэффективной. Вода в ней кипит не при +100°C, а при +50...+60°C, и
за счет этого экономится немалое количество энергии. А кроме того, пар,
получаемый на каждом каскаде, в процессе конденсации отдает свое тепло
следующему каскаду. И это дополнительно повышает энергоэффективность.
Базовый вариант установки, который сейчас испытывают, рассчитан на
выработку 2 кубометров пресной воды в час, или 48 тонн в сутки. Такого
количества хватает жилому дому со 120 жильцами. Для этого через
испарительные каскады ежечасно прокачивается четыре кубометра соленой
морской воды. В стандартных условиях, когда ее температура
+150C...+200C, установка потребляет по 10 кВт-часов на каждую тонну
опресненной воды. Это вполне конкурентоспособный результат.
Новые планы
Разработка самарских инженеров и ученых уже доказала свою эффективность.
Она удобна в эксплуатации, может работать автономно, обеспечивая
пресной водой удаленные объекты на побережье. Для этого нужны только
морская вода и электроэнергия.
"За процессом опреснения с единого пульта управления следят два
оператора. Причем они могут контролировать работу установки
дистанционно, даже из другого региона", — говорит Александр Грошев.
По словам инженера лаборатории энергосберегающих и энергоэффективных
технологий Самарского университета Алексея Горшкалева, индивидуальные
настройки позволяют эксплуатировать установку в различных климатических
зонах — от аравийской пустыни до Севера. Для опреснения годится вода из
любого моря, любой солености — от небольшой, 2 грамма солей на литр, до
10 г/л и выше.
Как сообщил Владимир Бирюк, установка рассчитана на непрерывную работу в
течение 10 тыс. часов, а это больше года. Конечно, за это время
придется проводить профилактические работы, но это не займет много
времени. В планах у разработчиков создание опреснительных установок
большей мощности — производительностью 120 т/сутки (это 5 куб. м/час
пресной воды) и 240 т/сутки (10 куб. м/час).
Разработанная специалистами АО "Металлист-Самара" и Самарского
университета мобильная установка может давать пресную воду практически
непрерывно в течение 10 тысяч часов, то есть больше года, лишь с
несколькими кратковременными остановками на профилактику.
Владимир Бирюк, профессор кафедры теплотехники и тепловых двигателей Самарского университета:
— Установки предложенного нами типа могут применяться не только для
опреснения морской и океанической воды. Их можно использовать в
химической, нефтехимической и атомной промышленности, а также в
медицине, фармацевтике. Везде, где нужна чистая дистиллированная вода.
Источник: Официальный сайт Самарского университета