[发明专利]陶瓷太阳板用于淡化海水、苦咸水及其热交换器

说明书

在荒漠建造陶瓷太阳板阳光集热场，阳光将通过陶瓷太阳板中的海水或苦咸水加热到80℃以上泵入真空罐或低压罐内，在真空罐或低压罐内热水蒸发气化为水蒸气，将水蒸气导入热交换器中与新进入的常温的海水或苦咸水进行换热，水蒸气冷凝为淡水，新进入热交换器中的海水或苦咸水被预热，预热后的海水或苦咸水被陶瓷太阳板阳光集热场进一步加热到80℃以上；采用陶瓷太阳板作为热交换器的主要耐腐蚀部件；新进入的海水或苦咸水通过热交换器中的串并联的中空的陶瓷太阳板经过预热到达陶瓷太阳板阳光集热场，被阳光加热到80℃以上，进行淡化为淡水，阳光集热和热交换器换热均采用陶瓷太阳板可以简化设备、降低投资、延长热交换器使用寿命。

(一)技术领域

本申请涉及太阳能装置和热交换器，特别涉及陶瓷太阳板用于淡化海水、苦咸水及陶瓷太阳板用于淡化海水、苦咸水的热交换器。

(二)背景技术

我国国土面积144亿亩，其中耕地18亿亩，荒漠25亿亩，进口部分粮食饲料。藏水北调工程提出数十年，计划调水200-2000亿立方米，直至新疆荒漠，需要建造大型水库，数百公里大型隧洞、引水渠等，工程量大，沿途人迹罕至、地质构造复杂、可能穿越地震带，难以逐步试验、验证、分阶段推进、实现，需要全线贯通，假以时日，方可验证，导致数十年难以定论、实施。我国多山、寒冷高原，缺少耕地，荒漠开发事关国家发展命运。西北荒漠地区普遍存在苦咸水严重影响民生，也需要淡化处理。

近几年随着新疆石油勘探工作的深入进行和发展，有人发现、测算、认为南疆沙漠地下有约200万亿立方米苦咸水，是贝加尔湖或北美五大湖水量10倍左右，见有关报道。我国年降水量约2万亿立方米，地面水资源约2.8万亿立方米，年用水量约7000亿立方米，荒漠开发事关国家、民族前途，无论采用藏水北调或淡化苦咸水开发荒漠或其他方案，可能会逐步成为需要认真探讨、研究、试验的事情。

一般认为以目前农业节水技术、膜下农业等，约2000亿立方米淡水可以开发我国荒漠，可以再造一个中国农业，如果确实存在200万亿立方米苦咸水，经逐步试验、验证、分阶段推进、年提取淡化2000亿立方米淡水应该不会劣化我国荒漠地区生态环境，反而可能会优化生态环境。

仅南疆平原荒漠约40万平方公里相当于华北地区，华北地区养活了我国4亿人口。

我国荒漠主要位于我国西北地区北纬30-40度之间，属于中纬度荒漠，地下多苦咸水，总面积上百万平方公里有上千万居民，淡化苦咸水是开发荒漠的方法之一。南北美洲、南北非洲、阿拉伯半岛、印度半岛、澳大利亚荒漠位于南北纬15～35°之间，属于中低纬度荒漠，总面积约2000万平方公里有数亿居民，全年阳光强烈，阳光能量约2桶原油/m².年是我国120千克标煤/m².年阳光能量约3倍，是全球太阳能最集中的区域，这些荒漠多数濒临海洋，淡化海水是开发荒漠的方法之一。

目前淡化海水、苦咸水主要采用大规模蒸馏方法和渗透膜方法，两者能耗与成本都比较高，淡化海水、苦咸水本质上是以能源换取淡水，在今后几十年碳中和背景下，应该采用低成本可再生能源淡化海水、苦咸水。

国内外荒漠地区阳光都比较充分，利用阳光能量淡化海水、苦咸水是发展方向。目前利用阳光主要方式装置是光伏发电、聚光集热光热发电和平面集热传统太阳能热水器。

大规模蒸馏方法淡化海水、苦咸水，需要将海水、苦咸水加热到80度以上进入大型真空罐或低压罐中，蒸发转化为水蒸气，水蒸气经过热交换器冷凝为淡水。

我国农村大规模电代煤、气代煤采暖成本数倍于烧煤采暖使部分农民取暖困难，政府难以承受长期补贴的实例初步说明即使平价或略低于平价的电能在不久的将来也难以转化为低成本的80-120℃中温热能。以光伏发电、聚光集热光热发电的电能加热、淡化海水、苦咸水是不经济的。