An ocean thermocline desalination system using the direct spray method

温跃层 海水淡化 环境科学 地热脱盐 环境工程 低温热脱盐 海水 海洋学 地质学 化学 生物化学
作者
Qian Chen,Muhammad Burhan,M. Kumja,Yong Li,Kim Choon Ng
出处
期刊:Desalination [Elsevier BV]
卷期号:520: 115373-115373 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.desal.2021.115373
摘要

Most of the existing desalination technologies are highly dependent on primary energy, limiting their applications to affluent areas. To address water scarcity in remote areas, it is crucial to exploit the potential of renewable energy sources for desalination. The natural temperature gradient between the surface and deep seabed, i.e., the ocean thermocline, can provide sufficient driving forces for low-temperature thermal desalination. This study presents a thermocline desalination system using the direct spray method. A single-stage spray desalination setup is designed and operated under the temperature ranges that are typical in ocean thermocline. The minimum temperature gradients to drive the system is <5 °C, thus allowing effective integration with thermocline energy. Afterward, thermodynamic and techno-economic analyses are conducted for the thermocline-driven spray desalination system. The major design and operating parameters are observed to have conflicting effects on the water productivity (11–31 m3/day), required heat transfer area (2–4.6 m2 per m3/day of production), and specific energy consumption (2–5.1 kWh/m3). An optimal trade-off of these effects is observed when the system has 2 stages and the cooling water flowrate is 33% higher than the seawater flowrate. Under the optimized conditions, the life-cycle desalination cost ranges from $1–1.5/m3, lower than most decentralized desalination systems operated with solar or ocean thermocline energy.

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