专利名称：利用自然资源制冰淡化海水及制盐的方法
技术领域：
本发明涉及海水淡化及制盐领域，尤其是涉及一种利用自然能源淡化海水及制盐的生产方法。
背景技术：
海水淡化一直是人们关注的课题。当前，海水淡化的间接淡化法(主要是海冰制作淡水的方法)，尤其为人们关注。其中，利用自然能源制作海冰及海冰制作淡水的方法最符合环境保护的要求，最值得推广。但至今却一直没有利用上述方法进行大规模工厂化生产。专利CN1686839A (利用自然冷源制冰淡化苦咸水的方法)，其主要特点是在自然或人工池塘中充满海水或取自地下的苦咸水，自然结冰，然后采冰储存，排放首先溶化的咸冰水，保留剩余淡化水。专利CN1699196A(海水控温融冻脱盐装置)，其主要特点是脱盐的速度比在自然状态下要快，其将海冰置于可以控制温度的的融冰室内，排放首先溶化的咸冰水，保留剩余的淡化水。上述两个专利未涉及机械化或自动化采冰和运冰方面的技术。如果采冰、运冰的工序需要大量重体力劳力，很难有大规模工厂化生产的发展前景。专利CN101671058(利用自然能源制冰淡化海水的半自动化生产方法及设备) 和专利CN101671059(利用运输工具和自然能源制冰淡化海水的方法及装置结构)提出了大规模生产海冰的方法在海边的陆地上沿坡面建立多个结冰池或设置多个运水集装箱， 用水泵在结冰池或集装箱内灌入海水，海水结冰后，反复融冻，排去冰中的卤水，获得淡水。 虽然该两个专利已经解决了重体力劳动的问题，但其不足之处是要占有大量的陆地资源， 基建和相应的设施投资也太大，且要用水泵抽水消耗电力，难以启动实施。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种在不占用陆地资源和不消耗电力的情况下，利用海滩、潮汐能和自然寒冷制冰淡化海水及制盐的大规模工厂化生产方法和相应的简单设施。在冬季寒冷的海岸，每年皆有不同程度的结冰现象。农谤中有“初一十五涨大潮， 初八二十三到处见海滩”之说。本发明利用上述自然现象和海滩及其坡度实施纳潮结冰淡化海水，并且利用结冰后留下来的盐份较高的海水较快地晒卤成盐。本发明的生产设施是这样实现的在有坡度的海滩上，从高到低依次设置结冰池、 晒卤池和结晶池，构成结冰池、晒卤池和结晶池的坝高度高于当地历年来潮汷最高峰值，所述晒卤池内的最低处高于当地历年来在农历初八或二十三日子里退潮后的最高海平面；晒卤池的坝上设置第一浮力闸门，结冰池的坝上设置第二浮力闸门；
所述第二浮力间门包括单侧间门、气阀和顶块；单侧间门内设空腔，上部设一排气孔， 一侧下部设斜面；气阀设置在单侧间门下部，其一端与单侧间门内的空腔相通，另一端通过气阀中的通水螺栓与外界相通；单侧闸门能在结冰池的坝中垂直方向移动；顶块固定在结冰池的坝上部；所述通水螺栓上开有多条通水槽，螺纹为多头螺纹，且有一手柄相连；该手柄触及固定在坝上的顶块后，通水螺栓被转动拧松；
所述第一浮力闸门包括双侧闸门、下降自锁机构和上升自锁机构；双侧闸门内设空腔， 两侧下部各设斜面；双侧间门能在晒卤池的坝中垂直方向移动；上述自锁机构包括偏心盘及其轴，偏心盘能绕轴转动，所述的轴固定在晒卤池的坝上，偏心盘的自锁面与双侧闸门间歇接触；
结冰池的池底为水泥地，最低处设排水道，该排水道连通结冰池和晒卤池；晒卤池的最低处设置排卤道，该排卤道连通晒卤池和结晶池； 本发明的生产方法是这样实现的
在临近气温低于o°c以下的时节，逢农历的初一或十五的涨大潮的日子里，拧松上述第一浮力闸门的上升自锁机构，随着海平面上升，双侧闸门浮起，海水涌进晒卤池内，随着晒卤池内的海水上升，单侧闸门浮起，海水涌入结冰池内；
当水位不断上升，气阀的手柄受阻于顶块，通水螺栓被转动拧松，海水从通水螺栓的通水槽中流入单侧闸门的空腔中，单侧闸门下沉，封闭结冰池，留住结冰池中的海水；
退潮前，拧紧第一浮力闸门的下降自锁机构，锁住将随水位下降而下沉的双侧闸门，使双侧闸门始终处于开启状态；逢农历初八或二十三的日子里，当海水全部退出晒卤池后，拧松下降自锁机构，双侧闸门下落，封闭晒卤池；之后，拧紧上升自锁机构，锁住日后将随水位上升而浮起的双侧闸门；
同时，单侧闸门的空腔中的海水，已随着晒卤池的水位下降，而从通水螺栓的通水槽中全部流出；拧紧通水螺栓，以备日后利用海水的涌入而浮起单侧闸门；
在气温低于o°c以下的时节，结冰池内的海水结冰；之后，在气温逐日上升的时节里， 当气温高于0°c以上，打开结冰池的排水道，结冰池内未结冰的海水从排水道流入晒卤池内；之后，结冰池内的冰在昼夜气温的变化中反复融冻，冰中的卤水逐渐排入晒卤池内；同时晒卤池中的海水在太阳能和风能的作用下，蒸发水份；
当检测到结冰池中排出的卤水的盐度小于1%。后，关闭结冰池的排水道，结冰池中的冰在自然状态下，逐渐融解化为淡水；
当晒卤池中的海水的盐度浓度达到20°时，打开排卤道，该海水通过排卤道流入结晶池，作为制盐原料；
结冰池、晒卤池和结晶池在气温高于o°c以上的时节里，作为海水制卤晒盐的设施。本发明与现有技术相比的特点和有益效果是
一、利用退潮后的海滩作为生产场地，不占用陆地资源。二、利用潮涨进水，利用海滩的自然坡度排水，不消耗电力。三、利用潮水的浮力，基本达到了自动开关闸门，免除了重体力劳动。四、结冰池同时又是融冰池，免除了运冰到融冰处的工序。五、值守工人仅一人即可。六、结冰池和晒卤池在气温高于0°C以上的时节里，可以作为海水制卤晒盐的设施。
下面结合图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明设施的立体视图。图2是图1的A— A剖视图。图3是图1的局部放大视图B。图4是第一浮力闸门的立体示意图。图5是图4的正面视图。图6是图4的侧面视图。图7是图5中局部放大视图C。图8是第二浮力闸门的立体示意图。图9是图8的正面视图。图10是图8的侧面视图。图11是通水螺栓的立体示意图。
具体实施例方式在冬季寒冷的海岸，每年皆有不同程度的结冰现象。其冰缘线与岸线平行；例如中国渤海和黄海北部，常年冰期约3 4个月，盛冰期固定冰宽0. 2 2公里；冰厚北部多为20 40厘米，南部10 30厘米，且对航行影响不大。农谤中有“初一十五涨大潮，初八二十三到处见海滩”之说。本发明利用上述自然现象实施纳潮结冰淡化海水，并且利用结冰后留下来的盐份较高的海水较快地晒卤成盐。具体设施在有坡度的海滩上，从高到低依次设置结冰池2、晒卤池1和结晶池4 (见图1、图2)。构成结冰池、晒卤池和结晶池的坝3高度高于当地历年来潮汷最高峰值，以确保届时潮水不会涌入上述池内。晒卤池内的最低处高于当地历年来在农历初八或二十三日子里退潮后的最高海平面，以确保届时晒卤池内的海水能完全退出。晒卤池的坝上设置第一浮力闸门5，结冰池的坝上设置第二浮力闸门7 ；依靠水的特性上浮或下沉闸门，尽可能利用自然能源，减少重体力劳动或对电源的依赖。所述第二浮力闸门7包括单侧闸门71、气阀72和顶块73 ；单侧闸门内设空腔74 (图10中虚线所示)，当空腔内全部为空气时，单侧闸门71能在水中上浮；当空腔74内进入海水时，单侧间门71下沉。单侧间门的上部设一排气孔75，一侧下部设斜面76，海水进入斜面下，浮力向上，浮起单侧闸门(开始上浮时，浮力会产生逆时针的倾翻力矩，如果产生的摩擦力过大，可以在图10中的8和9处设置滚柱或添加润滑油脂，以减少摩擦力对浮起单侧闸门的影响)；气阀72设置在单侧闸门下部，其内部中空，其一端与单侧闸门内的空腔74 相通，另一端通过气阀中的通水螺栓77 (见图11)与外界相通；单侧闸门能在结冰池的坝3 中垂直方向移动；顶块73固定在结冰池的坝3上部；所述通水螺栓77上开有多条通水槽 78，当通水螺栓77拧松时，空气或海水在通水槽78中贯通闸门的空腔74和外界。螺纹79 为多头螺纹，其设置原因是多头螺纹的导程较长，只要旋动一小角度，就可以沿轴线进退较长距离。通水螺栓77上有一手柄80相连，当单侧间门随水上浮，手柄80触及固定在坝上的顶块73后，通水螺栓77被转动拧松，海水就可以从通水槽78中进入单侧间门的空腔74 中，空腔中的空气从单侧闸门的上部的排气孔75中排出，使单侧闸门71下沉。单侧闸门71 的下沉速度可以根据通水槽78和排气孔75的大小来控制，例如，通水槽和排气孔的尺寸都做大，则下降速度就快，反之则慢。第一浮力闸门5包括双侧闸门51、下降自锁机构52和上升自锁机构53 ；双侧闸门内设空腔M (图6中虚线所示)，两侧下部各设斜面55 ；双侧闸门51能在晒卤池的坝3中垂直方向移动；上述自锁机构包括偏心盘56及其轴57，偏心盘能绕轴转动，轴57固定在晒卤池的坝上，偏心盘的自锁面58与双侧闸门51间歇接触以下降自锁机构52为例，见图7， 当偏心盘56顺时针转动拧紧，自锁面58与双侧闸门51接触，楔紧双侧闸门，使双侧闸门不能下沉；当偏心盘逆时针转动拧松，自锁面58脱离双侧闸门51，双侧闸门51将下沉。当然，用其它方法也是可以阻止双侧闸门的上升和下降，比如用横销横穿坝3和双侧闸门(未画出)，就可以起到固定闸门的作用。不过用自锁机构比较省力。结冰池2的池底为水泥地，因为海滩的泥土中含有较高的盐份，会影响淡水质量。 而晒卤池和结晶池则可以利用原海滩。结冰池2的最低处设排水道21 (见图3)，该排水道倾斜地连通结冰池2和晒卤池1，以便结冰池内的水可自然流入晒卤池内；晒卤池的最低处设置排卤道11，该排卤道11也是倾斜地连通晒卤池1和结晶池4。本发明的生产方法是这样实现的
在临近气温低于o°c以下的时节，逢农历的初一或十五的涨大潮的日子里，拧松第一浮力闸门的上升自锁机构53，随着海平面上升，双侧闸门51浮起，海水涌进晒卤池1内，随着晒卤池内的海水上升，单侧闸门71浮起，海水涌入结冰池2内；
当水位不断上升，气阀的手柄80受阻于顶块73，通水螺栓77被转动拧松，海水从通水螺栓的通水槽78中流入单侧闸门的空腔中，空腔中的空气从单侧闸门的上部的排气孔75 中排出，单侧闸门下沉，封闭结冰池，留住结冰池中的海水；
退潮前，拧紧第一浮力闸门的下降自锁机构52，锁住将随水位下降而下沉的双侧闸门 51，使双侧闸门始终处于开启状态；逢农历初八或二十三的日子里，那时候的水平面最低， 海水才会全部流出晒卤池1，当海水全部退出晒卤池后，拧松下降自锁机构52，双侧闸门51 下落，封闭晒卤池1 ；之后，拧紧上升自锁机构53，锁住日后将随水位上升而浮起的双侧闸门51 ；
同时，单侧闸门71的空腔74中的海水，已随着晒卤池的水位下降，而从通水螺栓77的通水槽78中全部流出；拧紧通水螺栓，以备日后利用海水的涌入而浮起单侧闸门71 ；
在气温低于0°C以下的时节，结冰池内的海水结冰，结冰越厚越好。之后，在气温逐日上升的时节里，当气温高于0°C以上，打开结冰池的排水道21，结冰池2内未结冰的海水从排水道流入晒卤池1内；之后，结冰池2内的冰在昼夜气温的变化中反复融冻，冰中的卤水逐渐排入晒卤池内；同时晒卤池中的海水在太阳能和风能的作用下，蒸发水份；
当检测到结冰池中排出的卤水的盐度小于1%。后，(淡水的含盐标准)关闭结冰池2的排水道21，结冰池2中的冰在自然状态下，逐渐融解化为淡水；
当晒卤池1中的海水的盐度浓度达到20° (比重1. 24)时，打开排卤道11，该海水通过排卤道流入结晶池4，作为制盐原料。结冰池、晒卤池和结晶池在气温高于0°C以上的时节里，特别是夏季，可作为海水制卤晒盐的设施。
权利要求
1. 一种利用自然资源制冰淡化海水及制盐的方法，其特征是 在有坡度的海滩上，从高到低依次设置结冰池、晒卤池和结晶池，构成结冰池、晒卤池和结晶池的坝高度高于当地历年来潮汷最高峰值，所述晒卤池内的最低处高于当地历年来在农历初八或二十三日子里退潮后的最高海平面；晒卤池的坝上设置第一浮力间门，结冰池的坝上设置第二浮力闸门；所述第二浮力间门包括单侧间门、气阀和顶块；单侧间门内设空腔，上部设一排气孔， 一侧下部设斜面；气阀设置在单侧间门下部，其一端与单侧间门内的空腔相通，另一端通过气阀中的通水螺栓与外界相通；单侧闸门能在结冰池的坝中垂直方向移动；顶块固定在结冰池的坝上部；所述通水螺栓上开有多条通水槽，螺纹为多头螺纹，且有一手柄相连；该手柄触及固定在坝上的顶块后，通水螺栓被转动拧松；所述第一浮力闸门包括双侧闸门、下降自锁机构和上升自锁机构；双侧闸门内设空腔， 两侧下部各设斜面；双侧间门能在晒卤池的坝中垂直方向移动；上述自锁机构包括偏心盘及其轴，偏心盘能绕轴转动，所述的轴固定在晒卤池的坝上，偏心盘的自锁面与双侧闸门间歇接触；结冰池的池底为水泥地，最低处设排水道，该排水道连通结冰池和晒卤池；晒卤池的最低处设置排卤道，该排卤道连通晒卤池和结晶池；在临近气温低于o°c以下的时节，逢农历的初一或十五的涨大潮的日子里，拧松上述第一浮力闸门的上升自锁机构，随着海平面上升，双侧闸门浮起，海水涌进晒卤池内，随着晒卤池内的海水上升，单侧闸门浮起，海水涌入结冰池内；当水位不断上升，气阀的手柄受阻于顶块，通水螺栓被转动拧松，海水从通水螺栓的通水槽中流入单侧闸门的空腔中，单侧闸门下沉，封闭结冰池，留住结冰池中的海水；退潮前，拧紧第一浮力闸门的下降自锁机构，锁住将随水位下降而下沉的双侧闸门，使双侧闸门始终处于开启状态；逢农历初八或二十三的日子里，当海水全部退出晒卤池后，拧松下降自锁机构，双侧闸门下落，封闭晒卤池；之后，拧紧上升自锁机构，锁住日后将随水位上升而浮起的双侧闸门；同时，单侧闸门的空腔中的海水，已随着晒卤池的水位下降，而从通水螺栓的通水槽中全部流出；拧紧通水螺栓，以备日后利用海水的涌入而浮起单侧闸门；在气温低于o°c以下的时节，结冰池内的海水结冰；之后，在气温逐日上升的时节里， 当气温高于0°c以上，打开结冰池的排水道，结冰池内未结冰的海水从排水道流入晒卤池内；之后，结冰池内的冰在昼夜气温的变化中反复融冻，冰中的卤水逐渐排入晒卤池内；同时晒卤池中的海水在太阳能和风能的作用下，蒸发水份；当检测到结冰池中排出的卤水的盐度小于1%。后，关闭结冰池的排水道，结冰池中的冰在自然状态下，逐渐融解化为淡水；当晒卤池中的海水的盐度浓度达到20°时，打开排卤道，该海水通过排卤道流入结晶池，作为制盐原料；结冰池、晒卤池和结晶池在气温高于o°c以上的时节里，作为海水制卤晒盐的设施。
全文摘要
本发明涉及一种利用自然资源制冰淡化海水及制盐的方法，特点是在有坡度的海滩上，依次设置结冰池、晒卤池和结晶池，坝上设浮力闸门，逢涨大潮，闸门自动浮起，海水涌进结冰池和晒卤池内，当水位不断上升，单侧闸门自动下沉，留住结冰池中的海水。海水退出晒卤池后，闸门下落，封闭晒卤池。在气温低于0℃以下时，结冰池内的海水结冰。气温高于0℃以上，打开排水道，未结冰的海水流入晒卤池。冰在气温的变化中反复融冻，冰中的卤水排入晒卤池内，最后冰全部化为淡水。晒卤池中的海水在太阳和风的作用下，蒸发水份；当其盐度达到20°时，该海水流入结晶池，作为制盐原料。本发明基本上依靠自然能源自动开闸引水、排水、制冰淡化海水和制盐。
文档编号C01D3/06GK102173475SQ20111006490
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者杜文娟 申请人:杜文娟