[實用新型]基于液化天然氣冷能的海水淡化系統

有效

• 申請號: 201720723529.5
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN206858344U
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 楊暉;孫正陽;張皓興;占中來
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F103/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王文君,王文紅

技術領域

本實用新型涉及油氣儲運、工程熱物理及水處理技術的交叉領域，具體涉及了一種基于液化天然氣冷能的冷凍-加水-離心復合海水淡化系統。

背景技術

LNG是常壓、低溫(-162℃)下的液態天然氣，在進入管道輸送、用作燃料或化工原料之前均需氣化后使用，LNG氣化時理論上會釋放830kJ/kg的冷能。進口LNG接收站一般建在海港附近，LNG氣化釋放的冷能通常直接排放到海水中，隨著接收站規模的不斷擴大，大量的冷能對附近海域的生態環境構成影響。若能將這部分冷能用于海水淡化，則既可以減輕LNG冷能對碼頭附近海域生態環境的影響又可降低冷凍法海水淡化的成本，具有節能、節水、減少碳排放、綜合利用能源資源的意義。隨著天然氣在我國一次能源消費結構中所占比重的大幅度提高，沿海地區進口LNG碼頭發展迅速，這為采用冷凍法進行工業化的海水淡化提供了發展的機遇。

冷凍法脫鹽作為海水淡化的方法之一，冷源可以采用天然冷源和人工冷源，前者受地理氣候條件所限，難以大范圍工業化采用，后者需要消耗大量的能源(制冷過程往往需要消耗高品位的電能)。LNG接收站能夠為采用冷凍法海水淡化提供低成本的冷源，但單純的冷凍法與膜法(如反滲透膜法)和熱法(如低溫多效蒸餾法等)相比，其脫鹽率較低，未能成為主流的海水淡化方法。因此將冷凍與后續淡化過程相結合，構建技術經濟可行的高脫鹽率復合淡化工藝，是實現利用LNG冷能進行海水淡化產業化亟待解決的問題。

現有技術采用的重力脫鹽工藝，需要通過消耗能源創造一個高溫環境或利用冰與環境的溫度差在自然環境中對冰進行加熱使其部分融化。如果利用自然溫差，環境溫度直接影響冰體的融化速度進而影響脫鹽速度，而利用能源進行加熱更易于控制并提高脫鹽工藝的速度，但需要增加運行成本。中國北方地區冬季環境溫度較低，利用自然熱源進行重力脫鹽會使得脫鹽過程非常緩慢，如果用常規加熱方式提高溫度進行重力脫鹽過程，不免造成能源的浪費。同時，重力脫鹽由于直接依賴于冰的融化，且與外界直接接觸的冰表面融化速度快而內部融化速度慢，不利于從內部打開鹽胞結構，還需要將經過重力脫鹽的冰打碎形成均勻的冰晶顆粒，并在后續的離心脫鹽步驟中采用較高的離心速度才能實現充分脫除，導致工藝復雜且耗時長。

現有技術采用的冷凍-微波-離心脫鹽工藝中，微波處理過程需要消耗一定的電能。

目前，亟待開發一種更加節能、脫鹽率和產水率都高且利于大規模工業化推廣的復合海水淡化方法。

實用新型內容

本實用新型旨在克服現有技術中的缺陷，提出一種基于液化天然氣冷能的復合海水淡化系統，以充分利用LNG氣化過程所釋放的大量冷能，采用間接傳熱方式快速冷凍海水，并在此基礎上綜合利用加水處理及離心脫鹽技術，最終得到滿足部分工農業生產或民用要求的淡水資源，最大限度地保證工業化生產的連續性并降低后處理的成本。

實現本實用新型上述目的的技術方案為：

一種基于液化天然氣冷能的海水淡化系統，包括二次冷媒冷卻器、海水片冰機、過濾式離心脫鹽裝置；

所述二次冷媒冷卻器為間接式冷卻器，冷卻器內設置天然氣通道和二次冷媒通道，所述二次冷媒通道的出口連接于所述海水片冰機。

所述海水片冰機設置有海水入口，海水片冰機底部連接所述過濾式離心脫鹽裝置，所述過濾式離心脫鹽裝置連接有融冰槽。

進一步地，所述過濾式離心脫鹽裝置具有圓筒形外殼，外殼內有圓筒形篩網，外殼和篩網之間為液體回收區域，所述液體回收區域通過管路連接有濃海水回收箱。

本實用新型優選技術方案之一為，所述濃海水回收箱為冷量回收換熱裝置，具有管殼式換熱器的結構，回收箱的殼程流體為濃海水，管程流體為原海水，

所述融冰槽內設置有盤管，所述濃海水回收箱的原海水的出口連接所述融冰槽內的盤管；融冰槽槽壁和盤管之間為將冰融化為淡水的區域。

可選地，融冰槽內設置有輔助加熱盤管。

海水供應系統中的原海水依次經過濃海水回收箱和融冰槽內的原海水預冷盤管與片冰機內的海水分布裝置相連。待處理海水經過濃海水回收箱和融冰槽內的原海水預冷盤管，與濃海水和融冰槽內待融化的冰實現間接熱交換，可以使海水在進入片冰機前實現預冷，從而提高片冰機的出冰率，同時回收濃海水中的冷量、將冰融化為淡水，實現了能源的充分利用，同時保證了進入片冰機的海水鹽度穩定。

其中，所述二次冷媒冷卻器通過二次冷媒管路連接于儲液罐，所述二次冷媒管路上設置有二次冷媒泵和逆止閥；