海水淡化+風(fēng)能發(fā)電+海鹽生產(chǎn)〔一種三位一體的清潔生產(chǎn)技術(shù)設(shè)想〕序言：就全球經(jīng)濟(jì)進(jìn)展戰(zhàn)略而言，21世紀(jì)是可持續(xù)進(jìn)展戰(zhàn)略行將貫徹落此，水的問題引起了政府部門、社會各界的高度重視。各行各業(yè)圍繞水的進(jìn)展戰(zhàn)略、治理體制、技術(shù)路線、市場開發(fā)等已開頭全方位深入爭論。世紀(jì)之初，中國行將實施的水價機(jī)制正向著市場經(jīng)濟(jì)方向邁21世紀(jì)的中國成為熱點。這意味著水經(jīng)濟(jì)的背后隱藏著水治理體制的巨大改革和對一些技術(shù)應(yīng)用限制的突破。面對的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，仁者見仁，智者見智。本文結(jié)合可持續(xù)進(jìn)展中全球普遍提倡的生態(tài)經(jīng)濟(jì)特點，提出一種將水業(yè)、能源、鹽業(yè)三個業(yè)已成熟的行業(yè)有機(jī)結(jié)合而形成的一種三位一體的清潔生產(chǎn)技術(shù)設(shè)想。區(qū)。三位一體的清潔生產(chǎn)技術(shù)設(shè)想：20251/3的人口面臨缺水問題，涉及的國家406173001101/18208000多億m328％。因此，對我國來說，淡水資源問題確實是到了迫在眉睫、非解決不行的地步。32647公里，當(dāng)屬海洋大國，向海洋要水，域淡水緊缺的有效戰(zhàn)略途徑。當(dāng)今，進(jìn)展海水淡化技術(shù)，向大海要淡水業(yè)已經(jīng)成為世界各國的共識。海水淡化，亦稱海水脫鹽，一般是通過反滲透或蒸餾法除去海水行治理費用表現(xiàn)為電耗?；剂稀踩纾骸嘲l(fā)電所供給的能量非清題。事實上，沿海和海島區(qū)域隱藏著豐富的風(fēng)力資源，風(fēng)力發(fā)電無疑海水淡化不失一種抱負(fù)的技術(shù)組合。海水淡化以目前使用較多的反滲透技術(shù)而言，淡水產(chǎn)水率約為處2/31/3則形成含鹽量極高的所謂“濃縮液”。一“廢棄物”而排回大海。假設(shè)濃縮2/32/3的曬鹽時間進(jìn)程。因此，將風(fēng)能發(fā)電、海水淡化、海鹽生產(chǎn)這三個業(yè)已成熟的技術(shù)2/18資源。海水淡化現(xiàn)狀與將來：〔和冷凍法。與蒸發(fā)相比，膜法淡化海水具有投資省、能耗低〔4kW×h/m3，而蒸65kW×h/m3〕，膜法占地少、建設(shè)周期短、操作簡便、易于自控、啟動快速等優(yōu)點。透過而使鹽分和雜質(zhì)被截留的技術(shù)。因此，膜法，特別是以反滲透〔RO〕30年前進(jìn)入海水淡化技術(shù)市場以來，1.09′106m3淡水/日,90%。近年來，日本每年平均以建一座生產(chǎn)力量為50,000-60,000m3淡水/187座用于海島123,000m3淡水/日。1996-1997年間建成的一座最大的反滲透海水淡化工40000m3淡水/日。2023年底，一座正在建設(shè)中有著更大生產(chǎn)力量〔150,000m3淡水/日〕的反滲透海水淡化工廠將投入運行。海水淡化是當(dāng)今世界競相爭論與應(yīng)用的高技術(shù)，除上述提及的亞洲日本外，北美的美國，歐洲的英國、西班牙、法國等國，以及中3/188-10%的年增長速度快速進(jìn)展。在英國，由于膜技術(shù)在水處理行業(yè)的廣泛應(yīng)用，已消滅很多特地50年的時間，今后人類全部的飲用水生怕都要經(jīng)過膜處理后才能飲用。這不僅僅是由于膜能夠截留像鹽分這樣的化學(xué)物質(zhì)，而且它也能截留病原菌與病毒。相形之下，我國的海水淡化技術(shù)雖爭論始于上世紀(jì)的50年月，以反滲透為主的海水淡化技術(shù)在國內(nèi)還沒有形成大規(guī)模應(yīng)用的局面。能耗是打算反滲透海水淡化技術(shù)生產(chǎn)本錢的關(guān)鍵。然而，反滲透的能量消耗已比傳統(tǒng)蒸發(fā)法低假設(shè)干倍〔如上所述〕。假設(shè)考慮將反滲80-90%的能量，從而使反滲透脫鹽的能量消耗35%左右。雖然反滲透海水淡化的綜合本錢估量為3.2—4.5元/m3淡水,但與專家目前估量的“南水北調(diào)”5-20元/m3的綜合本錢相比較，反滲透海水淡化技術(shù)的優(yōu)勢在經(jīng)濟(jì)上初露端倪。4/18況且，此處述及的反滲透海水淡化是與風(fēng)能、產(chǎn)鹽綜合為一體的生態(tài)經(jīng)濟(jì)或清潔生產(chǎn)技術(shù)。事實上，美國有資料認(rèn)為，遠(yuǎn)程調(diào)水超過40公里，本錢將超過海水淡化。綜上所述，可以看到海水淡化具有寬闊的應(yīng)用前景。我們還應(yīng)當(dāng)?shù)膭恿ο闹饕獊碓从诨剂?，如，煤，石油。換句話說，傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)正在用一種不行再生的非清潔能源經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。當(dāng)我們目光短淺的為保持現(xiàn)行經(jīng)濟(jì)模式而努力的時候，我們正在耗盡地球的有限資源，同時也污染著生存的環(huán)境?？梢哉f，目前經(jīng)濟(jì)富強(qiáng)的同時也示意著現(xiàn)行經(jīng)濟(jì)進(jìn)展模式的長遠(yuǎn)前景是生態(tài)赤字。因此，伴隨著可再生的清潔能源問題解決，反滲透海水淡化不失為解決我國沿海與海島區(qū)域水資源匱乏的一項行之有效的技術(shù)措施。風(fēng)能——潛在的清潔能源：種潛在的清潔能源。世界風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀：2080年月初在加利福尼亞誕生。到了90年月對環(huán)境保護(hù)的要求日益嚴(yán)格，特別是要兌現(xiàn)削減排放CO2等溫日，歐5/182023年，風(fēng)能可供給10170萬個就業(yè)時機(jī)，同時在全球100多億噸CO2廢氣排放[5]20年的開發(fā)日8020美分/kW×h3美分/kW×h。40％的速度增2023年全球增風(fēng)電裝機(jī)容量為萬kW3100萬kW。其中以德國與丹麥最為突出。丹麥?zhǔn)情_發(fā)風(fēng)電最早的國家且在風(fēng)電機(jī)組技術(shù)和生產(chǎn)方面仍處于領(lǐng)先地位；德國風(fēng)電裝機(jī)總量8753Mw，居世界第一。歐盟風(fēng)電進(jìn)展規(guī)劃目標(biāo)是2023年要到達(dá)40G2023年到達(dá)100Gw，屆時風(fēng)電的比例將超過10%。亞洲的風(fēng)電到2023年初，裝機(jī)總2220Mw,9.1％。我國風(fēng)力資源：2日本近研發(fā)的垂直軸風(fēng)車：料的統(tǒng)計和計算，中國風(fēng)能分區(qū)及占全國面積的百分比見表1：。100W/m2，風(fēng)能資源總儲量約3226G253(10m高度資料計算3m/s以上的時間6/184000h7m/s發(fā)利用價值。據(jù)最科技報道，日本已開發(fā)出垂直軸風(fēng)車，〔2〕。該風(fēng)車最大特點是可以利用各個方向的風(fēng)3m/s時即可發(fā)電。這樣一來，風(fēng)速需達(dá)≥6m/s時才適合經(jīng)濟(jì)發(fā)電的傳統(tǒng)生疏便受到1倍。隨著科技的不斷進(jìn)步，人類利用風(fēng)能的力量將不斷加強(qiáng)。表1 中國風(fēng)能分區(qū)及占全國面積的百分比指標(biāo) 豐富區(qū) 較豐富區(qū) 可利用區(qū) 貧乏區(qū)年有效風(fēng)能密度(W/m2)>200200～150<150～50<50年≥3m/s累計小時數(shù)(h)>50005000～4000<4000～2023<2023年≥6m/s累計小時數(shù)(h)>22002200～1500<1500～350<350占全國面積的百分比(%)8185024我國風(fēng)電發(fā)遠(yuǎn)景規(guī)劃：2023年底裝機(jī)容量399.9Mw?！笆濉?100Mw3～5座(包括海上風(fēng)電場),并取得規(guī)模效益；二是鼓舞有風(fēng)能資源但還未建設(shè)一座風(fēng)電場地區(qū)的電力企業(yè)或非電力企業(yè)開發(fā)風(fēng)電工程。7/1821世紀(jì)將是我國風(fēng)能大進(jìn)展時期，風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)目標(biāo)：20231.54500Mw左右。20236000Mw8000Mw為目標(biāo)值，1.05萬元/kW的設(shè)備價值計算，風(fēng)力發(fā)電的設(shè)備產(chǎn)值將是210億人民幣。有關(guān)風(fēng)電的政策扶持：1996年提出“乘風(fēng)打算”。支持風(fēng)電立項，協(xié)調(diào)各方關(guān)系，并樂觀著手制訂風(fēng)電進(jìn)展優(yōu)待國19991月以“計根底[1999]44號”文發(fā)出《關(guān)于2、國家稅務(wù)總局協(xié)調(diào)后，2023年經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，打算賜予風(fēng)力發(fā)電減半征收增值稅的優(yōu)待〔17％降至8.5％〕〔2023年4月29日《北京日報》〕。對于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)進(jìn)展的一些思考：一種能源的消滅能否打破原有的能源框架的束縛，這在很大程度上取決于該種能源的市場競爭力量，即生產(chǎn)本錢。據(jù)統(tǒng)計，“我國目前風(fēng)力發(fā)電的本錢為0.42～0.72元／kW×h，在沒有優(yōu)待政策及補(bǔ)貼的前提下，尚無法與火力發(fā)電競爭。8/18但這里需要特別指出的是我們在計算一種能源的綜合本錢時主燃煤發(fā)電加以比較。風(fēng)力發(fā)電的本錢，反映了渦輪機(jī)的制造、安裝和是，燃燒煤炭所排放的CO2對氣候的破壞——無論是破壞性更大的風(fēng)暴、冰蓋的溶化、海平面的上升，或者是創(chuàng)紀(jì)錄的熱浪。這個本錢計算也沒有酸雨對淡水湖和森林的破壞，或者由于空氣污染引起呼吸系統(tǒng)疾病的醫(yī)療費用。因此，燃煤發(fā)電廠的市場價格，大大低估了它們的本錢。另外我國能源分布狀況和能源使用狀況的特點是：能源和電力資洋環(huán)境中，風(fēng)更穩(wěn)定，更少紊流，也更少剪切力的風(fēng)，因而可設(shè)計安裝較廉價而壽命更長的風(fēng)力滑輪發(fā)電機(jī)組。使用風(fēng)力發(fā)電不但可以解決能源短缺的問題，既可以節(jié)約大量的輸送設(shè)備，又可以實現(xiàn)能源生產(chǎn)的本地產(chǎn)業(yè)化。傳統(tǒng)海鹽生產(chǎn)方式：9/18食鹽是人的日常生活中不行缺少的物質(zhì)。目前制鹽的技術(shù)主要有鹽田法，蒸餾法、電滲析法或冷凍法制鹽，還有真空法制鹽。就其本質(zhì)來說制鹽的關(guān)鍵就是要去除過多的水分，使其濃縮。海水制鹽在各種鹽業(yè)資源中是最具優(yōu)勢的生產(chǎn)方式。首先，海鹽的原料是海水，取之不盡，用之不竭，而井、礦、湖鹽資源都是有限資源。其次，中國沿海有寬闊的適合建立鹽場的灘涂，目前共有500多萬畝鹽田，由于鹽田法節(jié)約燃料、工藝簡潔，加之我國有寬闊的海岸150070%，占世界原鹽總30%〔5000萬噸〕。海鹽生產(chǎn)為節(jié)約能源而通?？咳諘裾舭l(fā)水分。這樣一來便導(dǎo)致用原海水曬鹽生產(chǎn)周期長、效率低下的缺陷。真空鍋制鹽生產(chǎn)通過應(yīng)用加速的真空鍋制鹽生產(chǎn)工藝以及多效或者蒸汽再壓縮蒸發(fā)器，水從已凈化的鹽水中蒸發(fā)出來。多效系統(tǒng)一般有三個或四個串聯(lián)在一起的壓力循環(huán)蒸發(fā)容器.鍋爐產(chǎn)生的蒸汽給蒸發(fā)器供給熱量，并且為了提高多效系統(tǒng)的能源效世界得到了廣泛的應(yīng)用。汽器組成，給料鹽水進(jìn)入結(jié)晶器中，鹽在此沉淀。水蒸汽經(jīng)過回收，10/18凈化，壓縮后在加熱器中再次使用。降低了本錢。床枯燥器中，成品的濕度降至0.05%或者更低。在本世紀(jì)，在降低能步。蒸發(fā)鹽是通過在真空環(huán)境下從鹽水中蒸發(fā)水制成的。那么熱能就必需要使用，這就牽連到二氧化碳的排放。真空工藝將能效最大化，狀況下，蒸汽要在加工工藝中再次使用。同時，巖鹽開采確實要求能源輸入，但這比蒸發(fā)鹽工藝所要求的者要盡量權(quán)衡綜合能源影響，包括降低本地供給的流通能源消耗。從鹽水中產(chǎn)鹽最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是由真空鹽設(shè)定的。通常，真空鹽由鹽水生成，鹽水是經(jīng)地下鹽層的水溶開采以及化學(xué)凈化生成的。這樣的鹽水大25%的氯化鈉，因此要結(jié)晶1噸的鹽就需要蒸發(fā)30.6211/18通過蒸汽濃縮轉(zhuǎn)換到系統(tǒng)中的熱能是390kWh/t〔48kgce/t1,405MJ/t〕的鹽。假定蒸汽鍋爐以75%的效率生成蒸汽，那么每噸鹽消耗450kWh(55kgce1,621MJ)機(jī)械蒸汽再壓縮從鹽水中產(chǎn)鹽假設(shè)電力比較廉價并且有穩(wěn)定的來源，那么離心式壓縮機(jī)蒸發(fā)器的水蒸汽就可以再壓縮。壓縮機(jī)可以將水蒸氣的溫度提高到這樣一個系統(tǒng)每噸鹽要消耗大約160kWh的電力。假設(shè)發(fā)電效率是35%,那么這個系統(tǒng)每噸鹽就必需要消450kWh(55kgce1,621MJ)的能量(Kondorosy,2023)〔真空廠〕以及它們的運行比較昂貴，真空鹽同樣也是這樣。當(dāng)真空鹽在含有超過4%硫酸鹽的鹽水中結(jié)晶時，真空鹽總是含有硫酸鈉〔常常在200‐500ppm范圍內(nèi)〕。盡管在1‐10ppm根本不會超過99.95%。海水自然蒸餾鹽生產(chǎn)〔自然曬鹽〕海水，密度為1020kg/m1029kg/m，包含30.09kg/m和998.64kg的水(Baseggio,1976)；89.9%需要蒸發(fā)，然后6.16〔鹽鹵〕8.37kg的氯化鈉。12/1821.72kg的氯化鈉。每結(jié)晶1千克的氯化鈉，就需要蒸發(fā)43.74kg的水，而在熱蒸3千克的(Mottershead,2023)，26%的入射太陽能被大氣和云層反射回太空，16%被大氣吸取，3%被云層吸取23%轉(zhuǎn)化為水蒸氣，并以蒸最終，全部來源于太陽的太陽能又輻射回太空。與自然蒸餾鹽廠運行相關(guān)的是到達(dá)地表的51%的入射太陽能〔地表日射能量〕，它相當(dāng)于當(dāng)太陽光最猛烈的時候的1366Wm‐2+/‐3.4%或者674–719Wm‐2的51%的輻射量.大局部的自然蒸餾鹽廠位于亞熱帶地區(qū)，每天的平均太陽輻射量為200–300W/m2。因此吸取的太陽能是5–7kWhm‐2d‐1。水蒸發(fā)潛熱在30°C的時候是0.675kWhkg‐1。因此假設(shè)5–7kWhm‐2d‐1的地表日射能量被完全吸取，那么它每天就能蒸發(fā)710mm的水。但是，風(fēng)不僅能吹走鹽廠地區(qū)的水蒸氣也能夠通過熱傳導(dǎo)冷卻鹽水；這占吸取熱量的7%。另外的15%被輻射會大氣，6%輻射會太空。假設(shè)到達(dá)平衡的話，那么就有23%的日射能量轉(zhuǎn)化為鹽水水蒸發(fā)潛熱，它是自然蒸餾鹽生產(chǎn)的最終驅(qū)動力。因此自然蒸餾鹽廠實際每天平均僅僅蒸發(fā)3–5mmd‐1或者1.1–1.8my‐1，而不是7 10mm的水，氯化鈉的產(chǎn)鹽生13/18產(chǎn)-行業(yè)參考書量是27–44kgNaClm‐2y‐1它們大約占可生產(chǎn)鹽場區(qū)域的10%。270–440kgNaClm‐2y‐1的密度為大約2t/m3，會形成一個大約1322cm在風(fēng)溫很高的一些地區(qū)，這個平均值是不適用的，例如近沙漠地些地方，一年之內(nèi)，鹽層的厚度就可以到達(dá)或許半米。品——淡水，另一方面還會產(chǎn)生曬鹽所期望的海水濃縮液。60～7060～70％的水分，也就等于縮短海鹽生產(chǎn)2/370%的一種高效方式，只不過所強(qiáng)調(diào)的主體有所不同而已。開展對海水中化學(xué)物質(zhì)的提取。海水中化學(xué)物質(zhì)提取是有無限前景的興產(chǎn)業(yè)，溶解于海水的％的礦物質(zhì)是自然界給人類的巨大財寶。的提取，目前形成規(guī)模的有鉀、鎂、溴、氯、鈉、硫酸鹽等。綜合利用高效益零排放的海水淡化組合生產(chǎn)工藝方法：14/18淡化后濃海水綜合利用工藝〔一般海水原水平均含鹽濃度為３．５％，〔一般海水原水平均含鹽濃度為8之間。淡化后濃海水綜合利用工藝?yán)媚撍?，去有選擇的加工鹽化工產(chǎn)品，實現(xiàn)綜合利用；取得的濃海水經(jīng)沉淀法使Ｍｇ↑［２＋］析出，制得氫氧化鎂。鹵區(qū)逐步濃縮，承受氣態(tài)膜法或空氣吹出法提溴。的硫酸根離子結(jié)合，析出鹽石膏。濃海水制鹽：依據(jù)日曬鹽工藝將經(jīng)步驟4所得的鹵水連續(xù)蒸發(fā)濃縮至氯化鈉飽和，并將飽和鹵水連續(xù)蒸發(fā)至氯化鈉析出，當(dāng)結(jié)晶鹵水到達(dá)以上時進(jìn)展收鹽作業(yè)〔化工加工提取飽和溶液與相應(yīng)的鹽產(chǎn)品。體鹽。海水中的化學(xué)成分：15/18 主要成分:陽離子Na+,Ca+,Sr2+;Cl-,SO42-,Br-,HCO3-,F-.H3BO3.溶于海水的氣體成分,如氧氣.氮氣.惰性氣體等.N,P,Si海水中溶解的各種鹽分.1毫克以上的元素有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、BF11種，一般稱為“主要元素”。每1毫克以下的元素，叫“微量元素”或“痕量元素”。海水中幾種主要無機(jī)鹽的濃度如下：16.Cl-19.10g/kg，Na+10.62g/kg，SO4--2.66g/kg，Mg+1.28g/kgCa+0.40g/kgK+0.38g/kg0.25g/kg。從海水中提鎂：1.29g/L，僅次于氯和鈉，總隱藏量估量有2×1015t，在陸地上，鎂的礦物主要是菱鎂礦〔主要成分是MgCO3。煅燒菱鎂礦可以得到氧化鎂，再加工成鎂。用這種方法制得的氧化鎂，純度不高，還要消耗大量的能源，并且污染環(huán)境。假設(shè)能從海水中提取鎂，不僅可以得到高純度的鎂，而4016/1860％取自海水中，如對以上元素用興趣，可以進(jìn)展精細(xì)化工加工提取，經(jīng)濟(jì)效益上是客觀