بخشی از مقاله
چکیده
مساله بحران آب در حال و آینده مساله بسیار مهمی محسوب می شود. از این رو شیرین سازی آب دریا یک راهکار بسیار مناسبی است. روش MSF یکی از روش های رایج در شیرین سازی آب دریا بوده و این روش50 درصد از بازار جهانی را به خود اختصاص می دهد. پلنت های MSF در دسته پلنت های بزرگ صنعتی قرار دارند و تعداد پارامترهای آن ها بسیار زیاد بوده و در آن ویژگی های غیر خطی، خطاها و نایقینی ها، تغییر مولفه های ورودی، اغتشاشات و ... وجود دارد. در این میان یکی از پارامترهای مهم در عملکرد درست و صحیح این پلنت ها؛ دمای آب خروجی از گرمکن یا همان TBT است که می بایست در مقدار طراحی شده قرار گیرد.
دمای TBT نقش مهمی را در عملکرد پلنت دارد، این دما مستقیما بر محصول تولیدی و سطوح آب در تمامی مراحل تاثیر می گذارد. با افزایش آن فلشینگ، زیاد می شود از این رو نرخ محصول و نسبت عملکرد نیز افزایش می یابد؛ ازطرف دیگر افزایش TBT منجر به افزایش رسوب گذاری نیز می شود. از این رو می بایست دمای TBTدر مقدار تعیین شده قرار گیرد و اغتشاشات و تغییرات نیز نباید باعث جابجایی آن از مقدار طراحی شده شوند. از این رو به کنترل کننده نیاز دارد.
برای حلقه کنترلی TBT از کنترل کننده PI و PID استفاده شده است. این کنترل کننده ها نسبت به تغییر ورودی ها و اغتشاشات، عملکرد خوبی از پلنت ارائه کردند و نتایج آن ها حتی با لحاظ تغییرات و اغتشاشات، در مقایسه با کنترل کننده های قبل بسیار بهتر می باشد. از ویژگی های این پاسخ نسبت به پاسخ های قبل با وجود داشتن نوسانات می توان به پاسخ سریع، حذف اغتشاش و تطبیق با تغییر پارامترها و مولفه ها اشاره کرد.
مقدمه و هدف
شاید مناسب ترین راه برای تامین آب در شرایط کنونی و آتی شیرین سازی آب می باشد. چراکه جمعیت رو به افزایش است و نیاز به آب در تمامی بخش ها از مصارف خانگی گرفته تا کشاورزی و صنعت را در بر می گیرد. برآوردها نشان می دهند که تامین منابع آب شیرین مشکلی عمده برای نیمی از کشورهای جهان در سال 2025 و در سال 2050 حدود 75 از جمعیت جهان کم آبی شدیدی را تجربه خواهند کرد.[1] در شکل 1 مساله بحران آب در مناطق مختلف نشان داده شده است.
شکل :1 بحران آب در مناطق مختلف کره زمین [2] با توجه به شکل 1 می توان پی برد که ایران نیز در اقلیم خشک و نیمه خشک قرار گرفته و در بسیاری از مناطق با مشکلات جدی کم آبی و بی آبی مواجه است. نیاز به آب در مناطق مرکزی و جنوب و برخی مناطق پرجمعیت بسیار مشهود است. صرف نظر از مدیریت نادرست حاکم بر منابع آبی کشور، خوشبختانه کشور به منابع آبی بزرگی همچون خلیج فارس و دریای مازندران و عمان دسترسی دارد. در شکل 2 سطوح بحران آب در سال 1390 بر اساس شاخص تنش آب نشان داده شده است.
شکل :2 سطوح بحران آب در سال [3] 90 با توجه به روند قطعی افزایش جمعیت، تقاضای آب به دنبال افزایش جمعیت و نیز محدودیت منابع آبی و با لحاظ کردن اینکه ایران در اقلیم گرم و خشک قرار دارد. ایران نیز همانند خیلی از کشور های پیرامون خلیج فارس نیازمند به بهره گیری از فناوری های نمک زدایی آب دریا برای تامین بخشی از آب شیرین مورد نیاز در زمان حال و آینده است.
فرآیندهای نمک زدایی را می توان بر اساس نوع عملکرد و سایر ویژگی ها در دسته بندی های متفاوتی قرار داد. به صورت کلی فرآیندهای نمک زدایی به فرآیندهای حرارتی و غشایی تقسیم بندی می شوند. فرآیندهای نمک زدایی حرارتی شامل: فلش ناگهانی چند مرحله ای - MSF1 - ، تقطیر چند اثره - MED2 - و تراکم بخار مکانیکی - MVC3 - میباشند. از طرف دیگر، فرآیند غشایی شامل اسمز معکوس - RO4 - و الکترودیالیز - ED1 - می باشد. از روش های بیان شده در شیرین سازی، روش های MSF، MED و RO بیشتر از بقیه استفاده میشوند.
شکل 3 نیز سهم هر یک از فرآیند های عمده در شیرین سازی آب دریا را نشان می دهند. لازم به یادآوری است که در کشورهای کنارهی خلیج فارس، MSF صنعت غالب است.
شکل :3 توزیع فرآیند های عمده در شیرین سازی آب دریا [5] فرآیند تقطیر ناگهانی چند مرحله ای متداول ترین روش حرارتی در مقیاس بزرگ محسوب می شود. اولین بار
توسط Westinghouse ساخته شد و فقط شامل چهار مرحله فلش بود، در سال 1957 توسط Silver ثبت اختراع شد.
فرآیند MSF به طور عمده از سه قسمت زیر تشکیل شده است:
- گرمکن آب نمک2
- بخش بازیابی گرما3
- بخش رد گرما4
