利用海水結冰大規模製取淡水的方法及設施的製作方法
2024-01-26 09:09:15
專利名稱：利用海水結冰大規模製取淡水的方法及設施的製作方法
技術領域：
本發明海水淡化及利用的技術，尤其是利用海水結冰大規模製取淡水的方法及設施(設備)，涉及海冰淡化水的採收或製取方法。
背景技術：
淡水是人類生存中最寶貴的資源，有關國計民生，但我國人均淡水資源量僅為世界的四分之一，而降水量的時空分布又嚴重不均，使我國北方和西北地區缺水情況極為嚴峻。甚至不少大城市也出現了缺水狀況。據統計，全國610個中等以上城市，不同程度缺水的就達400多個。很多地區的缺水已經影響到其社會經濟的可持續發展，如果缺水狀況繼續惡化，甚至會影響到人們在該地區的繼續生存。總之，淡水資源在不少地方已經成為生存的關健。解決淡水資源最有效的方法是「開源」，而海水淡化、向陸地增加淡水的重要「開源」措施之一，深受全世界的重視。目前，以海水淡化製取淡水已工程化的技術有蒸餾法和膜法兩類。蒸餾法中實用的技術可以用多級閃蒸(MSF)和多效蒸餾(MED)為代表，其技術成熟，運行安全。但基建投入大，運行費用貴，能耗特高。目前除特殊條件下採用以外少有問津。膜法中可以用反滲透法(RO)為代表，其運行費用和能耗都比蒸餾法低，是海水淡化技術中近二十年來發展最快的。但是，RO法淡化海水的能耗和成本仍嫌太高，難以在我國大規模推廣。其適用地域範圍和對象有限。另，海水淡化技術儘管已經有半個世紀的發展歷史，而且在全球範圍內取得了巨大成功，但隨著社會的發展和人類的需求都對研究開發更新、成本更低廉的淡化技術提出了更高的要求，人類的確需要探索另外的影響更大的淡化技術，或新的技術集成出現，從而對人類的生存、發展產生更深遠的影響。此外，值得一提的是還有另一類的天然淡化方法是指利用海水結冰來獲取淡水的方法，其原理是由於海冰是海水的冰晶，它是海水在冬天寒冷季節被天然淡化的產物，海冰融化後即為淡水。在我國北方的沿海漁村和海島上，人們曾習慣在冬天鑿取海冰儲存到了夏天以海冰來製冷或以融化的海冰獲取淡水，但這種最原始簡易的手工作業方式不可能獲得大量淡水。所謂冷凍結冰法(不論是天然或人工的)是指將海水冷凍到冰點以下，淡水結冰、分離、再融化為淡水過程，由天津大學王世昌主編的《海水淡化工程》2003年2月由化學工業出版社出版)一書提到「冷凍法有利用天然冰法和人工冷凍法兩種，但二者都尚處於研究中」，目前還未見到有利用海水大規模製取淡水的成熟技術的報導。
發明內容
本發明的目的在於提供一種可以利用海水結冰大規模製取淡水的方法及設施，使得有利於發展海洋經濟和利用海洋優勢，開闢新的淡水來源，有利於從根本上解決或改善我國西北和北方地區缺乏淡水資源的嚴峻情況。
實現本發明的技術方案是鑑於我國海域遼闊，每年寒冬季節在渤海和遼東半島的黃海北部的沿岸區域，大部分近岸的海面上都會結海冰，有的甚至向海中延伸幾十公裡；海冰是海水在寒冷季節氣溫降低到-1.9℃以下的淡水結晶物，海冰在氣溫上升到冰點以上會天然融化成淡水；冰比水的密度小，因而海冰都結晶在海水表面，使得海冰和海水易於分離和開採。有鑑於上述思路，本發明方法的技術特徵在於利用海水在寒冬季節凍結後被天然淡化的海冰進行大規模(或大量)製取淡水的方法，該法包括直接從海上採海冰取淡水法，即在冬天(-1.9℃以下)結冰季節直接從海上採收海冰融化後取淡水法，和/或海水內陸製冰取淡水法，即先將海水調運內陸在冬天(-1.9℃以下)結冰季節天然結冰後獲取淡水的方法。
本發明的上述技術解決方案還可進一步具體為以下幾種技術特徵一、所述的在冬天結冰季節直接從海上採收海冰融化後取淡水法，該法依序包括如下步驟對海冰進行分割、撈取和輸送上岸、運輸至目的地儲存和保存。
二、所述的對海冰進行分割步驟是指利用水刀、圓盤鋸、皮帶鋸等機械設備進行切割以分割冰塊。
三、所述的對海冰進行分割步驟也可以是指在海冰上打眼埋炸藥，以「定向爆破」技術對冰進行定形爆破的辦法來分割冰塊。
四、所述的對海冰進行分割步驟還可以是指在海面即將結冰前，在近岸海域放置按規定的冰塊尺寸製成的成形框架群以便讓海水能結冰於框架的各腔孔中，在成形框架群的各腔孔內與冰接融的表面均覆以「高疏水」材料，框架內各腔孔的深度略大於當地海冰的厚度，框架內的各腔孔應製成上小下大的錐形孔結構，以便於向上提起框架時讓成形冰塊方便脫落和採收。
五、所述的對分割後的海冰進行撈取和輸送上岸步驟是指對近岸的冰塊是採用滾子輸送機(帶)直接將近岸海冰冰塊撈出輸送至岸上，對遠岸的冰塊是先使用拖船大孔圍網將冰塊拖至近岸後再用輸送機將冰塊撈出輸送至岸上。
六、所述的先將海水調運到內陸地區後讓其在冬天(-1.9℃以下)結冰季節天然結冰後獲取淡水法，該法依序包括如下步驟修建大型海水儲置設施，包括修建儲置海水的大型淺底水池、小海、湖泊或水庫，抽調海水上陸並調運至作為儲置地設施的水池或小海、湖泊或水庫中，在冬季天然結冰後，讓冰與海水分離，海冰的儲存和保存，剩餘高濃度濃鹽海水的處置和處理(可進一步濃縮和鹽析後進行化工處理)等。
七、所述的抽調(汲取)海水上陸並調運至儲置地步驟是指將汲取抽調上陸的海水是通過輸水管道或露天(明)渠道進行遠距離大規模(廉價)調運輸送至內陸儲置地。所述的儲置地設施可以是指修建位於北京西部和西北部或更遠的遠離海濱的內陸沙漠、戈壁或乾旱地區的荒原地帶的儲存海水的大型水池、水庫、湖泊或小海。旦這些大型水池、水庫、湖泊或小海其儲水的深度平均應在1.5～3m之間為宜，且這些儲置地每年必須有足夠冷的溫度和足夠長的寒冷時間凍結海水，使能得到0.5～0.6m以上厚度的(淡水)冰層。
八、所述的海水儲置設施還可以是指製成一種高位水池與低位水池相互串聯配置的結構，其中高位水池的儲水深度大於低位水池的深度，而低位水池的面積大於高位水池的面積，兩者面積之比應大於2倍以上(如2.5倍)，在高位水池的底部裝有通往低位水池的排水管道及海水排放閥，在低位水池也裝有通往外部的排水管道及海水排放閥以用來排放濃鹽海水，而在高低位水池的靠近池底部處還都設有一個淡水排放閥，以用來排放融化後的淡水，利用高低位水池的好處是與利用一般水池，湖泊或小海的相比，在相同面積下可獲更多淡水且成本較低。
九、所述的高低位水池的池壁及池底基礎材料為抗凍水泥另加拌適量纖維(化纖或其他無毒纖維)所修建而成，以提高水泥池壁抗裂強度，還可在池壁及池底的水泥層表面塗有疏水材料，以防止池壁表面吸入海水影響淡水質量，同時使池壁無冰凍結有利於採冰。
本發明的可行性(可實施性)探討第一種的直接採海冰取淡水法我國的渤海沿岸和遼東半島的黃海沿岸約1500公里海岸線的近岸範圍內每年海冰的產生量在200億m3以上，適合大規模開採的海冰厚度為0.4m～1.5m之間，可開採量每年在150億m3以上，海冰的採收工作包括分割、撈取、運輸至目的地儲存和保存。
採收海冰的效益可獲得超大量的淡水，如果每年能從渤海和黃海採收150億m3海冰，其質量為137.55億噸(海冰密度為0.917t/m3)，於是可得淡水137.55億立方米(m3)，這宗淡水資源不但可濟北京、天津之急需、還可分濟河北、山東、遼寧等一些極端缺水城市之急需。
海冰採收後的儲存和保存儲存冰塊的地點沒有特殊要求。失效的水庫、乾涸的池沼、湖泊或廢棄的窪地、礦井、地窖都可改造成「冰庫」。只要不漏水、清潔無汙染、有較好的防融化措施和收集融冰的設備皆可使用。
本發明還可節約大量能源1、海冰可作冷源利用從海洋中採收的海冰進行冬儲夏融，在夏季既可提供淡水、又能供冷。為使海冰能維持到炎熱的盛夏供冷，應對儲存後的冰進行隔熱保存，保存時對冰堆四周和頂部進行隔熱，四周及頂部加設隔熱保溫層，並用農用大棚覆蓋。據估算1噸-10℃的冰化成20℃水所吸收的熱量與能效比為2.6的2KW(千瓦)的空調機連續工作一天的製冷量所耗電能相當。若2KW(千瓦)空調機每天工作8小時，則1噸冰的製冷量與空調機三天的製冷量相當，10噸冰的製冷量就與2KW(千瓦)空調機一個月的製冷量相當。如果一個大中城市能有1億噸冰製冷，則可節省該城市夏季空調製冷的全部電力能耗。
2、若137.55億噸的海冰從0℃冰化成0℃水，其溶解熱以79.7cal/g(卡/克)或79.7×106cal/t(卡/噸)計，則可吸熱10962×108Mcal(兆卡)，即45890×108MJ(兆焦耳)。相當於以熱能效比為2.6的空調機製冷時的用電量45890×108÷2.6÷3.6≈4900×108(KWh)這4900億度電等於一個5600萬瓩電站連續發電一年的電能。據預測，我國2005年全年用電量約為2萬多億瓧時，華東用電量約5千多億瓩時，所以137.55億噸海冰的製冷量接近華東2005年的全年用電量，這還只是137.55億噸海冰從0℃冰化成0℃水的製冷量。
3、節省大量製冷用原油的估算根據日本利用冰雪能源的經驗數據，如果對冷庫冷卻，終年保持0～4℃，則每噸冰雪的製冷可節省10升原油。若原油密度以0.9Kg/L(千克/升)計，按此推算，則從渤海和黃海採冰137.55億噸，可為國家節省製冷用原油1.2億噸以上。
海水天然淡化與人工「RO」法淡化的比較海水在寒冷季節天然製冰，即海水天然淡化，不消耗人類提供的能源，可節省人工海水淡化所耗費的能量，尤其是電力能量，對國家建設十分有利，目前用於大量海水淡化最節能(包括節電和節熱的總量)的技術是「反滲透(RO)膜濾法」。在大投入有高回收電能裝備的情況下，「RO」法每淡化海水獲1m3淡水所耗電能(電能高回收時)約為5.2KWh(千瓦時)。即「電耗淡化水比」為5.2KWh/m3(千瓦時/立方米)。當回收電能裝備的投入較少，回收電能低時，則電耗淡化水比為8～14KWh/m3。這樣，即使按高投入高回收電能時的「RO法」淡化海水獲得137.55億/m3淡化水，也將耗電712.4×108KWh。從節能這一點看，海水天然淡化是人工「RO法」淡化所不能企及的。
綜上所述，利用海上採冰法，進行冬儲夏融，不但可獲得大量淡水，同時又獲得冷源，充分開發利用這個冷源，可節省大量的製冷能耗和費用，還可節約人工淡化海水所消耗的能量和費用。另，海上採冰法還具有海冰是在海洋中自然形成的，不佔用陸地，冰層達一定厚度即可採收，可開採的海冰量大，且不必處理結冰後的濃鹽水等優點。
第二種的使用海水內陸製冰法，即先將海水調運內陸冬季結冰後取淡水工程包括海水調運上陸工程、陸上儲置海水工程、冰與海水分離工程，儲冰工程，海水濃縮和鹽析化工利用處理等，其中1、海水調運上陸工程可避免冰塊固體運輸的技術問題、運費高和季節性強等致命缺點，只要避開嚴寒結冰期，都可通過管道或露天(明)渠道進行大規模廉價輸送，在我國華北，西北和內蒙地區，每年至少有8-9個月可進行輸送，而冰塊固體的大規模運輸每年卻只有1-2個月。
2、陸上儲置海水工程。由於海水可遠距離向內陸調運，所以可把海水凍結製冰的地點設置在遠離海濱的內陸沙漠、戈壁、乾旱的不毛之地或荒原地帶，在那裡修築儲存海水並能凍結製冰的大型淺底水池、水庫、湖泊或小海。這樣，既不佔用現有的能產出價值的土地，又可以改造不毛之地，使其既能產出經濟效益，又產出環境效益，一舉兩得。我們還可以根據需要將海水西調製冰獲取淡水的工程延伸到河北省張北和康保地區、內蒙古的渾善達克沙地及毛烏素沙地周圍，甚至擴展至騰格里沙漠、巴丹吉林沙漠或更遠的荒漠地區。但海水西調工程應以不影響和幹擾相關地區淡水河湖水係為條件，另這些地方每年必須有足夠冷的溫度和足夠長的寒冷時間凍結海水，使我們能得到0.5-0.6m以上厚度的淡水冰層。海水結冰溫度為-1.9℃以下。前面提到的海水西調的北京西部和西北部、幾處沙地、沙漠都能滿足這個要求，有的地方氣溫可達-20℃以下，每年寒冷時間甚至超過三個月。
3、冰與海水分離工程。冰與海水的分離，一種方法是採用成群的一般水池凍冰，在冰層達到足夠厚度(如0.5m～0.6m)時，將冰下的濃鹽海水抽調至集中的專用水庫或湖泊中，供作綜合開發利用以製取食鹽並從滷水中分離出鎂鹽、鉀鹽和碘等。而保留在原水池中的冰，既可用切割法開採使用，也可用成形框架使其按規格尺寸凍結成形後採運，還可以不採收，而等到春季氣溫升高後任其融成淡水後泵出使用。
關於海水調運上陸工程中的單位能耗問題根據測算，當以內徑為3m的管子輸送海水，管內海水單位流量為5.55m3/s，流速為0.7855m/s時，輸送1m3的海水的單位能耗以從天津北塘汲渤海水西調為例，取輸送到離汲水口距離L＝200km，海拔H＝500m的北京西部、西北部地區、輸水系統的能量效率η＝80％時，則1m3海水的單位能耗W＝1.825kwh/m3，即輸送每1m3海水能耗不到2度電。另當採用前述的「高低位水池」後，還能比一般水池、水庫在灌入等量海水後能獲得更多的凍冰或者說淡水。
按每年西調海水1億立方米，採用一般水池群凍冰，得冰三分之一計，可獲3056萬立方米淡水和3333萬立方米冰的冷源，若採用「高低位水池」群，則可獲8860萬立方米淡水和9960萬立方米冰的冷源。
綜合上述，內陸上製冰法與海上採冰法比較，除了可獲取大量淡水和冷源外，更提高了能源效益和節約能源，特別是採用高低位水池設施用來使冰與海水分離的方法，可以更多地獲得海冰，即淡水。同時，從低位水池排出的接近飽和的濃鹽海水，可為後續的鹽析化工加工處理提供了高品位的原料，既節約了生產能耗，又降低了成本。此外，本發明還有一種出人意料的極大好處是有利改善海水儲置地(北京西部和西北部)周邊區域的氣候，使生態環境朝良性循環方向發展，如以西調海水1億立方米計，採用一般水池，儲水深度為2米時，水池群將佔地50平方公裡，如增加西調海水量，則水池群面積更加擴大，這將增加當地的水蒸發量(根據推算，約有30～50％以上的海水將消耗於蒸發)，對改善乾旱氣候有利。在融冰季節，也將影響周邊氣候，使白天降溫，夜間升溫，氣溫日夜均衡，有利於「鋒面」雨的形成。這些都將促使荒原生態環境改觀，並對當地的工、農、林、牧、養殖業和社會發展產生積極深遠的影響。
值得一提的是海上採冰法所需的運輸設備和基本建設費用和運行費用都很高，採冰、運冰和儲冰的季節性很強，一切操作都要掄時間，防融防碎難度大，而內陸製冰取淡水法的缺點是需要大管徑輸水管道，並且管道鋪設的長度很長，至北京西部就有200公裡，至騰格里沙漠有1000公裡，這麼長管線的大管徑管道，投入將是相當大的，但它和水電站一樣，一次投入，長期受益。「陸上製冰法」的另一個缺點是大面積修建水池群的人力，物力、財力的消耗也相當可觀。上述缺點雖然不可否認，可是當今發送達國家都十分重視發展利用海洋優勢，寧願以較高的成本從海洋中取水，以換取發展經濟的寶貴時間和機會，何況在經濟發達地區，水的價值遠不是傳統的、靜止的價值觀所能衡量的，在很多情況下過分調水，將有可能會給被調地區經濟帶來的長遠損失將遠遠超過淡水本身之價值，因此一味地從外地調水無異於挖肉補瘡，長時間地等待傳統觀念中的「廉價」水源，必定坐失良機，因小失大。
圖1是本發明所述高低位水池配置設施的結構示意圖。
圖2是圖1的俯視圖。圖3是所述成形框架群的一種結構示意圖。
在附圖中，1～高位水池，2～高位水池池壁，3～高位水池池底，4～進水管，5～淡水排放閥，6～海水排放閥，7～低位水池，8～池底，9～(濃鹽)海水排放閥，10～淡水排放閥。
具體實施例方式
以下是採海冰製取淡水法的一種具體實例在該法中海冰的採收工程包括分割，撈取運輸至目的地儲存和保存。為方便後續工序的運行，海冰的分割形狀不能任意粗放，而有一定的要求，應使其面積的長、寬一致，並對冰塊的重量有所限制。海冰分割方法有以下幾種①、切割法可用水刀、圓盤鋸、皮帶鋸等機械進行切割。使用不同的切割機械其割隙深度可能不同。當割隙深度＜冰層厚度時，應在割隙被再次凍結前，使用小型「破冰船」或其他設備進行撞壓，以分割冰塊。
②、定形爆破法在海冰面上打眼填埋炸藥，以「定向瀑破」技術對冰進行定形爆破，打眼和埋藥要合適，足夠而最少，以保證冰塊定形而炸藥的汙染為最小。本法不怕在埋藥後冰眼再凍結。
③、成形框架法海面即將結冰前，在不妨礙海上航行，養殖、捕漁及其他作業的近岸海域，放入按規定的冰塊尺寸製成的成形框架群，這些框架以剛好能漂浮在海水表面之下為宜，海水結冰於框架的各孔內，框架內與冰接觸的表面均覆以「高疏水材料」，如聚乙烯或其他廉價疏水材料等。框架的高度略比當地海冰厚度高些即可。框架內的孔應為上小下大的錐形孔，以利提起框架時冰塊的脫落和採收。本法還可方便地使冰塊邊緣製成便於撈取和抓吊的形狀。
冰塊撈取的技術和裝備①近岸冰塊撈取由於「傳送帶」起端伸入海水中，在海面推冰塊漂滑至傳送帶上，撈至岸上。②遠岸冰塊撈取由於「傳送帶」不可能建的離岸太遠，所以應使用拖船大孔圍網將冰塊拖至近岸的傳送帶上輸送，由於冰塊是漂浮著的，且拖網孔徑較大，運動速度較慢，故所費動力不大。對運輸至儲置地儲存和保存的冰塊按照前述方法進行(略)。
以下是海水內陸製冰取淡水法的一種具體實施例海水內陸製冰法包括海水調運上陸工程，陸上儲置海水工程，冰與海水分離工程、儲冰工程，對濃鹽海水進一步濃縮和鹽析化工處理等。調運海水上陸，只要避開嚴寒的結冰期都可通過輸水管道或露天明渠或人工運河進行大規模廉價輸運。可以把海水凍結製冰的地點設置在遠離海濱的內陸沙漠，戈壁、乾旱的荒原地帶或不毛之地，在那裡修建儲存海水的大型淺底水池、水庫、湖泊或小海，或池沼系統。這些地方必須有足夠冷的溫度和較長的寒冷時間凍結海水，使能得到0.5～0.6m以上厚度的淡水冰層。因海水結冰溫度為-1.9℃以下，所以儲存海水結冰的地方每年應至少有一個月以上是氣溫在-9℃以下，前述提到的海水西調北京西部和西北部其他省份幾處沙地、沙漠都能滿足這個要求，有的地方氣溫可達-20℃以下，每年寒冷時間甚至超過三個月。在陸上儲置海水的湖泊水池，為使其結冰冰層厚，結冰量多，其儲水的深度不宜深，平均深度應不大於2m。如按2m深計算，有50平方公裡以上的實用荒原面積，即可容納1億立方米的海水。寒冷季節海水凍結到足夠厚度時，應將海冰和未結冰的濃鹽海水分離。
當使用高低位水池設施進行冰與海水的分離工程時，這種分離方法可以更多地獲得海冰即淡水。參見附圖，高位水池和低位水池串聯，高位水池的儲水深度比低位水池要深，但低位水池的面積比高位水池大。高位水池底部通往低位水池的管道上裝有海水排放閥。低位水池底部通往外部的管道上也裝有海水排放閥。從渤海來的海水由進水管先流入高位水池，需要的時候可打開海水排放閥，使海水自動流到低位水池。兩池底的四個角都應做成圓角。兩水池的底面都要有一定的坡度，以便排淨海水。而在兩池的側面靠近池底處都有一個排放閥，用來排放融化後的淡水。這兩個淡水閥也可不設，在融冰季節濃鹽海水已排淨的情況下，淡水經由海水排放閥放出，但應根據池外管網系統的實際布置分流濃鹽海水和淡水的閥門。各池池壁的基礎材料為抗凍抗裂水泥，另加拌適量纖維，可用化纖或其他纖維，以提高水泥抗裂強度。但纖維和水泥都應能抗海水腐蝕和對水無汙染。
池中海水的灌入或排放應根據冰層厚度適時進行操作。冰的凍結速度與冰層厚度有關，冰層愈厚，凍結速度愈慢。當高位水池結冰厚度達0.45m時，就要把冰下的濃鹽海水全部排放到低位水池中。低位水池的面積比高位水池大，其結冰面積大，水深約為0.435m，在寒冷季節能快速結冰，當冰層厚度達0.4m時，就應把低位水池冰下濃度更高的濃鹽海水全部排放到池外，集中進行後續處理和加工。從上述的操作進程可知，低位水池的海水比高位水池的海水鹽濃度要高，而低位水池結冰後排出池外的海水鹽濃度則更高。這種「高低位水池」比一般水池、水庫在灌入等量海水後能獲得更多的凍冰或者說淡水，同時從低位水池排出的接近飽和的濃鹽海水，為後續的鹽析化工提供了高品位的原料，這既節約了生產能耗，又降低了成本。
兩池中冰的採收。可用前述海冰採收工程進行採收，由於池子在陸地上，採收會更易操作，也可不採，而等到春季氣溫升高冰融成淡水後泵出應用。
採用「高低位水池」可獲得更多淡水的分析測算取高位水池的實際儲水深度H＝1.5m，低位水池的實際儲水深度H＜0.5m，高低位水池的池寬分別為B和2.5B，兩水池的長度均為L(見圖1、2)。以上是示意舉例，只要高、低位水池的面積比符合1∶2.5，具體的寬長可根據實際的地形地貌而定。
我們企望在高位、低位水池中能凍結儘可能多的冰而又無過飽和的鹽析出。以上例舉的「高低位水池」，其高位，低位水池的面積比、高度差，水池的儲水深度、結冰厚度和排放鹽水的操作，都是根據這個要求確定的，可供具體實施時作參考，本例冰下濃鹽海水均為自流排放，如因地形制約，也可泵出，但耗能增加。「高低位水池」與一般的水池相比可獲得更多淡水且成本較低，它是一種十分節能的海水淡化做法。對它所排放的濃鹽海水的後處理和加工，不但產鹽也產滷水，自滷水中分離出鎂鹽、鉀鹽和碘的成本也不高。本法每西調海水1億立方米，可獲8860萬立方米淡水和9960萬立方米冰的冷源，並且在冰凍季節之前，大量海水積存於大面積水池群中，將使當地的水蒸發量大為增加，對改善當地及周邊地區的乾旱氣候有利。
本法存在的問題是當高位水池儲水高度取1.5m時，西調1億立方米海水，高位水池有效佔地面積為66.67平方公裡，加上低位水池總佔地面積達233.35平方公裡，雖然這些都是荒漠之地，但在這麼大的地面上修建水池群，工程量是相當浩大的。
權利要求
1.一種利用海水結冰大規模製取淡水的方法，其特徵在於該方法是指利用海水在寒冬季節凍結後被天然淡化的海冰進化行大規模或大量製取淡水的方法，該法包括直接從海採海冰取淡水法，即在冬天結冰季節直接從海上採海冰融化後取淡水法、和/或海水內陸製冰取淡水法，即先將海水調運內陸在冬天結冰季節天然結冰後獲取淡水的方法。
2.根據權利要求1所述的利用海水結冰大規模製取淡水的方法，其特徵在於所述的在冬天結冰季節直接從海上採收海冰融化後取淡水的方法，該法依序包括如下步驟對海冰進行分割、撈取和輸送上岸、運輸至目的地儲存和保存。
3.根據權利要求1或2所述的利用海水結冰大規模製取淡水的方法，其特徵在於所述的對海冰進行分割的步驟是指利用水刀、圓盤鋸、皮帶鋸等機械設備進行切割以分割冰塊。
4.根據權利要求1或2所述的利用海水結冰大規模製取淡水的方法，其特徵在於所述的對海冰進行分割的步驟也可以是指在海冰上打眼填埋炸藥，以「定向爆破」技術對冰面進行定形爆破的辦法來分割冰塊。
5.根據權利要求1或2所述的利用海水結冰大規模製取淡水的方法，其特徵在於所述的對海冰進行分割的步驟也可以是指在海面即將結冰前，在近岸海域放置按規定的冰塊尺寸製成的成形框架群以便讓海水能結冰於框架的各腔孔中，在成形框架群的各腔孔內與冰接觸的表面均覆以「高疏水」材料，框架內各腔孔的深度略大於當地海冰的厚度，框架內各腔孔應製成上小下大的錐形孔結構以便於向上提起框架時讓成形冰塊方便脫落和採收。
6.根據權利要求1或2所述的利用海水結冰大規模製取淡水的方法，其特徵在於所述的對分割後的海冰進行撈取和輸送上岸的步驟是指對近岸的冰塊是採用滾子輸送機直接將近岸海冰冰塊撈出輸送至岸上，對遠岸的冰塊是先使用拖船大孔圍網將冰塊拖至近岸後再用輸送機將冰塊撈出輸送至岸上。
7.根據權利要求1所述的利用海水結冰大規模製取淡水的方法，其特徵在於所述的先將海水調運到內陸地區後讓其在冬天結冰季節天然結冰後獲取淡水的方法，該法依序包括如下步驟修建大型海冰儲置設施，包括修建儲置海水的大型淺底水池、小海、湖泊或水庫、抽調海水上陸並調運至作為儲置地設施的水池或小海、湖泊或水庫中，在冬季天然結冰後，讓冰與海水分離，海冰的儲存和保存，剩餘濃鹽海水的處置和處理。
8.根據權利要求1或7所述的利用海水結冰大規模製取淡水的方法，其特徵在於所述的汲取海水上陸並調運至儲置地的步驟是指將汲取抽調上陸的海水是通過輸水管道或露天渠道進行遠距離大規模廉價調運輸送至內陸儲置地，所述的儲置地設施可以是指修建位於北京西部和西北部的遠離海濱的內陸沙漠、戈壁或乾旱的地區、或荒原地帶的儲存海水的大型水池、水庫、湖泊或小海，這些大型水池、水庫、湖泊或小海其儲水的深度平均應在1.5～3m之間為宜，且這些儲置地每年必須有足夠冷的溫度和足夠長的寒冷時間凍結海水，使能得到0.5～0.6m以上厚度的淡水冰層。
9.一種如權利要求1或7所述的利用海水結冰大規模製取淡水的設施，其特徵在於其中所述的海水儲置設施，可以是指製成一種高位水池與低位水池相互串聯配置的結構，其中高位水池的儲水深度大於低位水池的深度，而低位水池的面積大於高位水池的面積，兩者面積之比應大於2倍以上，在高位水池的底部裝有通往低位水池的排水管道及海水排放閥，在低位水池也裝有通往外部的排水管道及海水排放閥以用來排放濃鹽海水，而在高、低位水池的靠近池底部還都設有一個淡水排放閥以排放融化後的淡水。
10.根據權利要求9所述的利用海水結冰大規模製取淡水的設施，其特徵在於所述的高低位水池的池壁及池底基礎材料為抗凍水泥另加拌適量纖維如化纖或其他無毒纖維所修建而成，在池壁及池底的水泥層表面還塗有疏水材料。
全文摘要
一種利用海水結冰大規模製取淡水的方法及設施，其特徵是該法包括從海上採海冰取淡水法，即在冬天結冰季節直接從海上採海冰融化後取淡水法、和/或海水內陸製冰取淡水法，即先將海水調運內陸在冬天結冰季節天然結冰後獲取淡水的方法，利用海水結冰大規模製取淡水的設施，是指海水內陸儲置設施，包括製成一種高位水池與低位水池相互串聯配置的結構，高位水池的儲水深度大於低位水池的深度，而低位水池的面積大於高位水池的面積，兩者面積之比應大於2倍以上。本發明可獲取大量淡水和冷源，有利節約能源。特別是採用高低位水池設施可以更多地獲得海冰，即淡水，還有利促使荒原生態環境改觀，並對當地工、農、林、牧、養殖業和社會發展產生積極深遠的影響。
文檔編號C02F103/08GK1923714SQ20051004465
公開日2007年3月7日 申請日期2005年9月2日 優先權日2005年9月2日
發明者薛廷芳, 鄭祖斌 申請人:薛廷芳, 鄭祖斌