本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于液態(tài)天然氣冷能的海水冷凍淡化系統(tǒng)，主要由LNG汽化器、冷媒儲罐、制冰裝置、冰水分離器、冰漿生成器以及融冰換熱器組成。海水經(jīng)融冰換熱器預(yù)冷后，一部分進(jìn)入水射式噴射真空泵為冰水分離器提供所需負(fù)壓，另一部分作為原料海水進(jìn)入制冰裝置；冷媒經(jīng)LNG汽化器冷卻后噴射入制冰裝置內(nèi)，與海水完成直接接觸式換熱，換熱后冷媒經(jīng)冷媒出口重新泵入至LNG汽化器；海水冷凍后所生成的冰漿從冰漿出口進(jìn)入冰水分離器，分離出的冰晶再經(jīng)冰漿生成器進(jìn)入融冰換熱器，最終由海水加熱融化成淡水。本發(fā)明專利技術(shù)可充分利用LNG在汽化過程中的冷能實(shí)現(xiàn)海水冷凍淡化，既可提高LNG的冷能利用率，又可提高海水淡化的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種水處理淡化技術(shù)，尤其涉及利用液態(tài)天然氣冷能的海水冷凍淡化系統(tǒng)及其淡化方法。
技術(shù)介紹
隨著各國環(huán)保意識的增強(qiáng)，世界能源結(jié)構(gòu)已在逐步發(fā)生變化，天然氣已成為人類重點(diǎn)開發(fā)和利用的清潔能源之一。為滿足能源需求，各國在其沿海城市相繼建成一批液化天然氣(LNG)接收站，以完成LNG的儲存、分配、氣化、傳輸、調(diào)峰等工藝過程。在LNG傳輸過程中，接收站一般需利用海水通過汽化器將LNG加熱蒸發(fā)成氣態(tài)天然氣，再通過管道輸送供用戶使用。LNG在氣化過程中會釋放大量的冷能(約830kJ/kg)，這部分冷能通常會隨著海水的排放而被直接舍棄掉了，不僅造成了 LNG冷能的浪費(fèi)，而且排放的低溫海水還會對周邊海域造成一定的環(huán)境影響。而與此同時(shí)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對淡水的需求越來越大，對水質(zhì)的要求也越來越高，加上我國水資源時(shí)空分布不均、超限度的開采、無節(jié)制浪費(fèi)以及隨意排放污染，使得本來緊張的水資源供需矛盾更加尖銳，淡水資源的缺乏已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的瓶頸。海水淡化技術(shù)可將取之不盡的海水作為居民生活、工業(yè)生產(chǎn)需求的淡水資源，是解決我國水資源短缺的重要途徑之一。在各種海水淡化的方式中，海水冷凍淡化是利用海水在結(jié)冰時(shí)，鹽分被排除在冰晶以外，然后通過對冰晶洗滌、分離、融化后得到淡水。冷凍法與常規(guī)淡化方法(膜法和熱法)相比，具有下列諸多優(yōu)點(diǎn)(I)由于冰的融化熱為334. 7kJ/kg，僅是水汽化熱(在100°C時(shí)為2257. 2kJ/kg) 的1/7，而且相對于水的沸點(diǎn)，自然狀態(tài)下的海水更接近于冰點(diǎn)。因此，單獨(dú)從淡水在海水中分離的角度來考慮，冷凍法與其它淡化方法相比本身能耗較低。(2)由于冷凍法是在低溫條件下操作，海水對設(shè)備的腐蝕輕，所以可使用相對廉價(jià)的結(jié)構(gòu)建材；同時(shí)由于排出的腐蝕生成物少，對環(huán)境的污染較小。(3)無結(jié)垢問題，故可省掉對海水除鈣、鎂等預(yù)處理工藝，降低了海水淡化系統(tǒng)的建設(shè)成本。(4)經(jīng)過分離之后的低溫濃海水，還可繼續(xù)用于冷凍冷藏、制冷空調(diào)、低溫養(yǎng)殖、濃縮制鹽、鹽化工等，由此形成梯級冷能利用系統(tǒng)。綜上所述，若能通過合理的系統(tǒng)集成和工藝整合，利用液態(tài)天然氣的冷能實(shí)現(xiàn)海水冷凍淡化，不僅可節(jié)省在傳統(tǒng)冷凍法中由于機(jī)械制冷所消耗的大量電能，提高海水冷凍淡化技術(shù)的競爭力，而且對于提高我國液態(tài)天然氣能源產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等方面無疑也具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。因此，目前需要開發(fā)研制一種可高效利用液態(tài)天然氣冷能進(jìn)行海水冷凍淡化的系統(tǒng)及其淡化方法
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)提供一種基于液態(tài)天然氣(LNG)冷能的海水冷凍淡化系統(tǒng)及其淡化方法，本專利技術(shù)可將LNG在汽化過程中所釋放的冷能進(jìn)行回收利用，通過直接接觸式海水冷凍淡化技術(shù)實(shí)現(xiàn)淡水連續(xù)生產(chǎn)的工藝過程。該系統(tǒng)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、占地空間小、制冰效率高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。通過合理的工藝整合，該系統(tǒng)可與沿海地區(qū)的LNG接收站進(jìn)行共址建設(shè)，在滿足LNG汽化工藝的同時(shí)，完成海水冷凍淡化過程， 實(shí)現(xiàn)LNG冷能和水資源的梯級利用。因此，本專利技術(shù)系統(tǒng)不僅可有效提高LNG在儲運(yùn)過程中的能量利用率，減少對周邊環(huán)境所造成的低溫污染，而且還可降低冷凍海水所需的動(dòng)力能耗， 降低淡水的生產(chǎn)成本。鑒于上述特點(diǎn)，本專利技術(shù)對于能源和淡水供應(yīng)均相對緊張的沿海地區(qū)無疑具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)一種基于液態(tài)天然氣冷能的海水冷凍淡化系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是包括LNG汽化器和冷媒儲罐，所述LNG汽化器設(shè)有LNG入口和氣態(tài)天然氣出口 ；所述LNG汽化器的底部與所述冷媒儲罐的頂部之間連接有冷媒管道；還包括制冰裝置、冰水分離器、冰漿生成器、融冰換熱器和海水過濾器；所述制冰裝置包括有筒體，所述筒體的上部設(shè)有冰漿卸料槽，所述制冰裝置的底部設(shè)有冷媒出口和多個(gè)第一海水入口， 所述制冰裝置的側(cè)部分別設(shè)有多個(gè)第一噴頭和冷媒回流導(dǎo)管；自所述冷媒儲罐至所述制冰裝置的多個(gè)第一噴頭之間及自所述制冰裝置的冷媒出口至所述LNG汽化器的頂部之間分別通過連接管道連接有一閥門和一泵體；所述冰漿卸料槽的卸料口位于所述冰水分離器的正上方；所述冰水分離器內(nèi)設(shè)有傾斜的濾網(wǎng)，所述濾網(wǎng)以上的腔體為冰晶腔，所述濾網(wǎng)以下的腔體為鹽水腔，所述冰晶腔的腔壁上設(shè)有冰晶收集口，所述冰晶收集口通過一滑道連接至所述冰漿生成器，所述鹽水腔的側(cè)壁上設(shè)有抽氣口，所述鹽水腔的底部設(shè)有鹽水出口 ； 所述冰漿生成器的頂部設(shè)有第二噴頭，所述冰漿生成器的底部設(shè)有冰漿出口 ；所述融冰換熱器的頂部設(shè)有淡水出口和第二海水入口，所述融冰換熱器的底部設(shè)有冰漿入口和海水出口 ；自冰漿生成器的冰漿出口至所述融冰換熱器的冰漿入口之間通過連接管道連接有一閥門和一冰漿泵；自海水過濾器與所述第二海水入口之間通過連接管道連接有一閥門和一泵體；所述融冰換熱器的淡水出口經(jīng)一三通接頭連接有兩路管道，其中一路上設(shè)有閥門并連接至第二噴頭，另一路連接至淡水用戶；所述融冰換熱器的海水出口經(jīng)另一三通接頭連接有兩路管道，其中一路上設(shè)有一閥門并與所述制冰裝置底部的多個(gè)第一海水入口并聯(lián)， 另一路上設(shè)有一水射式噴射真空泵，所述冰水分離器的鹽水腔上的抽氣口通過連接管路連接至所述水射式噴射真空泵。本專利技術(shù)一種基于液態(tài)天然氣冷能的海水冷凍淡化工藝，是利用上述基于液態(tài)天然氣冷能的海水冷凍淡化系統(tǒng)在對液態(tài)天然氣進(jìn)行汽化的同時(shí)利用其釋放的冷能進(jìn)行海水冷凍淡化，所述冷媒儲罐中的冷媒采用凝固點(diǎn)低于_80°C，密度大于海水，水中溶解力小于 5ppm，無閃點(diǎn)，且對水質(zhì)不會造成污染的電子氟化液；步驟一打開系統(tǒng)中的所有閥門；步驟二 在LNG汽化器內(nèi)，液態(tài)天然氣通過吸收冷媒的熱量被加熱蒸發(fā)成氣態(tài)天然氣，氣態(tài)天然氣通過LNG汽化器上的氣態(tài)天然氣出口傳輸至天然氣用戶；LNG汽化器內(nèi)的冷媒經(jīng)連接在所述LNG汽化器的底部與所述冷媒儲罐的頂部之間的冷媒管道進(jìn)入冷媒儲罐，打開自所述冷媒儲罐至所述制冰裝置的多個(gè)第一噴頭之間連接管道上的閥門，冷媒經(jīng)自所述冷媒儲罐至所述制冰裝置的多個(gè)第一噴頭之間連接管道上的泵體分流后傳輸至多個(gè)第一噴頭處，冷媒通過第一噴頭射入制冰裝置的筒體內(nèi)；經(jīng)噴淋后的冷媒形成為細(xì)小的冷媒液滴；與此同時(shí)，海水經(jīng)泵體進(jìn)入所述融冰換熱器，海水在所述融冰換熱器中通過吸收冰漿中的冷能來降低自身的初始溫度，預(yù)冷后的海水一部分作為水射式噴射真空泵的動(dòng)力海水，另一部分通過管道并從第一海水入口進(jìn)入作為在制冰裝置進(jìn)行制冰的原料海水；海水進(jìn)入制冰裝置的筒體內(nèi)后以螺旋上升的形式流動(dòng)；步驟三上述冷媒液滴與制冰裝置筒體內(nèi)部流動(dòng)的海水完成直接接觸式換熱過程；部分海水與冷媒液滴換熱后過冷形成冰晶，從而完成冷凍脫鹽過程；由于冷媒、海水和冰的密度是依次減小的，因此在浮力和重力的共同作用下，換熱后的冷媒向下沉降至所述制冰裝置筒體的底部；海水與冷媒分離后向上流動(dòng)，形成的冰晶則漂浮在海水表面從而與海水形成冰漿混合物；步驟四下沉至所述制冰裝置筒體底部的冷媒和夾帶在冰漿中的部分冷媒通過冷媒回流導(dǎo)管回流至制冰裝置筒體的底部，再經(jīng)制冰裝置的冷媒出口后由設(shè)置在自所述制冰裝置的冷媒出口至所述LNG汽化器的頂部之間的連接管道上的泵體重新泵入至LNG汽化器內(nèi)；步驟五制冰裝置制得的冰漿沿冰漿卸料槽進(jìn)入冰水分離器上部的冰晶腔，水射式噴射真空泵通過抽氣口引射本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝春剛，孫靖，張令品，楚樹坡，苗超，韓旭，李炎，吳水波，
申請(專利權(quán))人：國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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