專利名稱：Lng船舶雙贏型太陽能海水淡化裝置及其海水淡化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海水淡化裝置及其海水淡化方法，且特別涉及一種LNG 船舶雙贏型海水淡化裝置，以及利用太陽能進(jìn)行海水淡化的方法。利用LNG船 舶低溫液貨艙做冷凝器，省去了冷凝器設(shè)備，并利用太陽能進(jìn)行海水淡化。提 高船舶的貨物運(yùn)載噸位和續(xù)航能力，提高經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約能源。
背景技術(shù)：
由于我國淡水資源十分緊缺，因此，人們都在關(guān)心如何解決海水淡化這一
難題。LNG (Liquefied Natural Gas)，即液化天然氣的英文縮寫。天然氣 是在氣田中自然開采出來的可燃?xì)怏w，主要成分由甲烷組成。LNG是通過 在常壓下，把氣態(tài)的天然氣冷卻至超低溫-162'C，使之凝結(jié)成液體。天然 氣液化后可以大大節(jié)約儲(chǔ)運(yùn)空間和成本，而且具有熱值大、性能高等特點(diǎn)。 LNG船是指將LNG從液化廠運(yùn)往接收站的專用船舶。LNG船的儲(chǔ)罐是獨(dú)立于 船體的特殊構(gòu)造。在該船舶的設(shè)計(jì)中，考慮的主要因素是能適應(yīng)低溫介質(zhì)的材 料，對(duì)易揮發(fā)或易燃物的處理。船舶尺寸通常受到港口碼頭和接收站條件的限 制。
LNG船舶航行在海里，需要儲(chǔ)備足夠多的淡水，以滿足船員的生活用水， 以及機(jī)器設(shè)備用水。要儲(chǔ)備足夠多的淡水，就需要把淡水艙做的特別大，由于 船自身的體積有限，這樣，就需要縮小其他儲(chǔ)物艙的容積。同時(shí)，由于LNG船 舶在運(yùn)輸過程中為了安全要保持低溫，需要用水對(duì)液貨艙壁進(jìn)行冷卻。
由于LNG船舶本身具有內(nèi)部溫度低的特點(diǎn)(內(nèi)部溫度達(dá)到-162°C )，內(nèi) 部冷量充足；而且，LNG船舶多數(shù)航行在中東地區(qū)，具有氣溫高，太陽日照時(shí) 間長(zhǎng)，嚴(yán)重缺水等地域特點(diǎn)，因此，我們提出了一種LNG船舶雙贏型海水淡 化裝置，以及利用太陽能進(jìn)行海水淡化的方法。采用此裝置后就省去了為使船 在運(yùn)行過程保持低溫而進(jìn)行的噴水冷卻的環(huán)節(jié)，節(jié)省開支，減小貨艙鋼板的應(yīng) 力破壞，延長(zhǎng)鋼板的使用壽命，保證船舶安全，設(shè)備新穎，實(shí)現(xiàn)雙贏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，以及利用太 陽能進(jìn)行海水淡化的方法。根據(jù)LNG船舶本身具有內(nèi)部溫度低(內(nèi)部溫度達(dá)到 -162°C )，且多數(shù)航行在日照時(shí)間長(zhǎng)的地域的特點(diǎn)，提出了一種太陽能真空 沸騰式海水淡化系統(tǒng)。它可以用來制造淡水，從而可以減少原有淡水艙容積； 同時(shí)，又能冷卻貨艙外壁，省去了噴水冷卻的環(huán)節(jié)，節(jié)省能耗。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是
LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于，包括一蒸汽產(chǎn)生裝置、一 冷凝器；所述蒸汽產(chǎn)生裝置包括一溫室狀的集熱-蒸發(fā)器；所述集熱-蒸發(fā)器包 括一用以盛裝海水的盛水池和位于盛水池的底部的用于吸收太陽能的集熱器， 在所述盛水池上部設(shè)有一上頂；所述冷凝器設(shè)置在所述盛水池下部；所述冷凝 器包括內(nèi)層冷凝器和外層冷凝器，內(nèi)層冷凝器為L(zhǎng)NG船舶的液貨艙，內(nèi)層冷 凝器和外層冷凝器之間形成一蒸汽冷卻空間，所述蒸汽冷卻空間的上部與盛水 池的液面和上頂內(nèi)面之間的空間通過設(shè)置在盛水池與上頂之間的蒸汽出口相 通，以便于水蒸氣流入到所述蒸汽冷卻空間進(jìn)行冷卻，所述蒸汽冷卻空間底部 與一集水井相通；所述集水井通過一排水泵與一淡水艙相連；所述盛水池還連 一海水輸送管，該海水輸送管通入大海，在該海水輸送管上設(shè)置有一抽水泵。
所述集熱-蒸發(fā)器通過一真空管連接一真空泵；所述集熱-蒸發(fā)器上設(shè)有一 真空破壞閥。
所述上頂由便于太陽能光線穿透的鋼化玻璃制成；盛水池的側(cè)壁設(shè)置有反 光鏡，用于將太陽能光線反射到盛水池內(nèi)部，以海水的提高吸熱效率。
所述內(nèi)層冷凝器設(shè)置在所述盛水池下部，所述盛水池與內(nèi)層冷凝器之間設(shè) 有一絕熱層。
所述盛水池的底面、上頂均設(shè)置成橢圓形面，以增大光照接收面積。
所述盛水池底部的集熱器為由丁基橡膠制成的黑色吸熱體。
在所述海水輸送管上設(shè)置有一給水調(diào)節(jié)閥。
在所述蒸汽冷卻空間底部設(shè)有一集水槽，所述集水槽上設(shè)有一與所述集水 井相通的底部泄水閥。
在所述排水管還設(shè)有一淡水出口閥。在所述真空管上設(shè)有一氣體止回閥。
本發(fā)明在所述集熱-蒸發(fā)器的盛水池上接一排鹽管道，該排鹽管道接一排 鹽泵。在所述排鹽管道上設(shè)有一鹽道止回閥。
冷凝器的內(nèi)層冷凝器和外層冷凝器之間設(shè)有導(dǎo)熱棒，以增大冷卻面積。
本發(fā)明的LNG船舶雙贏型海水淡化方法，包括如下步驟-
(1)給水首先確保真空破壞閥、底部泄水閥已關(guān)閉，再開啟給水調(diào)
節(jié)閥和抽水泵，將海水引進(jìn)集熱-蒸發(fā)器的盛水池中；
(2) 抽真空開啟真空泵，調(diào)節(jié)氣體止回閥的開度，使集熱-蒸發(fā)器內(nèi)
的真空度達(dá)到90%—98%，對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度為30_35度；
(3) 加熱太陽能光線透過由透明的鋼化玻璃制成的上頂照射到盛水池
底部的集熱器和盛水池側(cè)面的反光鏡上，集熱器吸收太陽能后對(duì)海水進(jìn)行加 熱，同時(shí)盛水池側(cè)面的反光鏡將太陽能光線反射到盛水池底上部的空間，將盛
水池內(nèi)的海水加熱，使海水開始蒸發(fā)，形成濕蒸汽；
(4) 冷卻濕蒸汽在排水泵和自身的擴(kuò)散作用下通過蒸汽出口進(jìn)入到內(nèi)層
冷凝器和外層冷凝器之間的蒸汽冷卻空間，內(nèi)層冷凝器通過液貨艙傳遞的冷能 并將冷能通過導(dǎo)熱棒傳遞至外層冷凝器，對(duì)進(jìn)入蒸汽冷卻空間的濕蒸汽進(jìn)行冷 卻，濕蒸汽充分冷卻后形成冷凝水，收集在集水槽內(nèi)，開啟底部泄水閥將冷凝
水排入集水井；
(5) 排出冷凝水當(dāng)集水井中的冷凝水水位達(dá)到集水井高度半高時(shí)，啟動(dòng) 排水泵，并打開淡水出口閥，向淡水艙排淡水。
由于LNG船舶本身具有內(nèi)部溫度低的特點(diǎn)(內(nèi)部溫度達(dá)到-162'C )，內(nèi) 部冷量充足；而且，LNG船舶多數(shù)航行在中東地區(qū)，具有氣溫高，太陽日照時(shí) 間長(zhǎng)，嚴(yán)重缺水等地域特點(diǎn)。因此，采用本發(fā)明LNG船舶雙贏型海水淡化裝 置及其海水淡化方法后既可以用來制造淡水，滿足船員生活用水和機(jī)器設(shè)備用 水，從而可以減少原有淡水艙容積，多裝燃油、貨物、儲(chǔ)運(yùn)品等，提高船舶的 貨物運(yùn)載噸位和續(xù)航能力；同時(shí)，又能冷卻貨艙外壁，省去了噴水冷卻的環(huán)節(jié)， 節(jié)省能耗，減小貨艙鋼板的應(yīng)力破壞，延長(zhǎng)鋼板的使用壽命，保證船舶安全， 實(shí)現(xiàn)雙贏。本發(fā)明有利于節(jié)能環(huán)保，提高經(jīng)濟(jì)性，具有廣闊的發(fā)展前景。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明LNG船舶雙贏型海水淡化裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明LNG船舶雙贏型海水淡化裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解， 下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
參見圖1，本發(fā)明LNG船舶雙贏型海水淡化裝置由蒸汽產(chǎn)生裝置和冷凝 器構(gòu)成，蒸汽產(chǎn)生裝置為一溫室狀的集熱-蒸發(fā)器，其包括一盛水池l和集熱 器12，盛水池1制成一鍋型，用以盛裝海水。在盛水池1的側(cè)壁設(shè)置有反光鏡 13，反光鏡13的作用是將太陽能光線反射到盛水池1內(nèi)部，以加熱盛水池l 內(nèi)的海水。在盛水池1的上部蓋有一上頂11，該上頂11采用鋼化玻璃制成， 以便于太陽光線穿透，照射到盛水池1內(nèi)的海水中并同時(shí)照射到反光鏡13上。 盛水池l的底面、上頂ll均設(shè)置成橢圓形面，以增大光照面積。
集熱器12為由丁基橡膠制成的黑色吸熱體，安裝在盛水池l的底部，以 吸收太陽能，產(chǎn)生溫度，以加熱海水。
在集熱-蒸發(fā)器的下部設(shè)有冷凝器，冷凝器分為外層冷凝器2和內(nèi)層冷凝 器3，內(nèi)層冷凝器3為L(zhǎng)NG船舶的液貨艙，內(nèi)層冷凝器3設(shè)于盛水池1的下 部，盛水池1與內(nèi)層冷凝器3之間設(shè)有一絕熱層4，絕熱層4用于絕熱，防止 太陽能熱量從盛水池1池底傳到內(nèi)層冷凝器3，造成不必要的浪費(fèi)。外層冷凝 器2和內(nèi)層冷凝器3之間設(shè)有導(dǎo)熱棒21，設(shè)置導(dǎo)熱棒21的目的一是支撐外層 冷凝器2， 二是將冷能由內(nèi)層冷凝器3傳遞至外層冷凝器2，以增加冷卻面積。
海水被蒸發(fā)后，形成水蒸汽會(huì)逐漸聚集在盛水池1的液面和上頂11內(nèi)面 之間的空間內(nèi)。
參見圖2，集熱-蒸發(fā)器的盛水池1上接一抽水管112，該抽水管112通向 海水，該抽水管112接一抽水泵114并在抽水管112上設(shè)有給水調(diào)節(jié)閥113， 抽水泵114將海水抽到盛水池1中，給水調(diào)節(jié)閥113用以調(diào)節(jié)流量。
在外層冷凝器2和內(nèi)層冷凝器3之間組成一蒸汽冷卻空間25，該蒸汽冷卻
7空間25的上部與盛水池1的液面和上頂11內(nèi)面之間的空間通過設(shè)置在盛水池
1與上頂11之間的蒸汽出口 26相通，在該蒸汽冷卻空間25的底部設(shè)有一回水 槽22，集水槽22用于收集經(jīng)過蒸汽冷卻空間25冷凝形成的淡水(冷凝水)， 在回水槽22上設(shè)有一底部泄水閥221，底部泄水閥221與位于盛水池1下部的 集水井5相通。開啟底部泄水閥221，集水槽22內(nèi)的淡水(冷凝水)就能輸送 到集水井5內(nèi)。
集水井5通過一排水管53與淡水艙6相連，在排水管53上設(shè)有排水泵52 和淡水出口閥51 ，開啟排水泵52和淡水出口閥51就能將集水井5內(nèi)的淡水(冷 凝水)輸送到淡水艙6內(nèi)。
集熱-蒸發(fā)器還通過一真空管23與一真空泵232相連，在真空管23上設(shè) 有一氣體止回閥231。在對(duì)盛水池1內(nèi)的海水進(jìn)行蒸發(fā)之前，需要把集熱-蒸發(fā) 器抽真空，這時(shí)就需要開啟真空泵232，并把氣體止回閥231調(diào)整到適當(dāng)開度， 待把集熱-蒸發(fā)器抽到卯％—98%的真空度時(shí)，關(guān)閉真空泵232。在集熱-蒸發(fā) 器上還設(shè)有一真空破壞閥111。將集熱_蒸發(fā)器抽到90%—98%的真空度，主要 是利于海水的蒸發(fā)。
盛水池1還通過一排鹽管道24與一排鹽泵242相連，排鹽管道24上設(shè)有 一鹽道止回閥241。當(dāng)集熱-蒸發(fā)器內(nèi)的海水蒸發(fā)后會(huì)殘留許多鹽，所以在淡水 經(jīng)過淡化后，需要將集熱-蒸發(fā)器內(nèi)的殘留的鹽經(jīng)過排鹽管道24排出去。
本發(fā)明的海水淡化方法，在具體操作時(shí)，包括如下步驟
(1)給水首先確保真空破壞閥111、底部泄水閥221已關(guān)閉，再開啟給 水調(diào)節(jié)閥113和抽水泵114，將海水引進(jìn)集熱-蒸發(fā)器的盛水池1中；
(2) 抽真空開啟真空泵232,調(diào)節(jié)氣體止回閥231的開度，使集熱-蒸 發(fā)器內(nèi)的真空度達(dá)到90°/。一98%，對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度為30—35度；
(3) 加熱太陽能光線透過由透明的鋼化玻璃制成的上頂11照射到盛水 池1底部的集熱器4和盛水池1側(cè)面的反光鏡13上，集熱器4吸收太陽能后 對(duì)海水進(jìn)行加熱，同時(shí)盛水池1側(cè)面的反光鏡13將太陽能光線反射到盛水池1 底上部的空間，將盛水池l內(nèi)的海水加熱，使海水開始蒸發(fā)，形成濕蒸汽；
(4)冷卻濕蒸汽在排水泵52和自身的擴(kuò)散作用下通過蒸汽出口 26進(jìn)入 到內(nèi)層冷凝器2和外層冷凝器3之間的蒸汽冷卻空間25，內(nèi)層冷凝器3通過液
8貨船傳遞的冷能并將冷能通過導(dǎo)熱棒2i傳遞至外層冷凝器2，對(duì)進(jìn)入蒸汽冷卻 空間25的濕蒸汽進(jìn)行冷卻，濕蒸汽充分冷卻后形成冷凝水，收集在集水槽22 內(nèi)，開啟底部泄水閥221將冷凝水排入集水井5;
(5)排出冷凝水當(dāng)集水井5中的冷凝水水位達(dá)到集水井5高度半高時(shí)， 啟動(dòng)排水泵52，并打開淡水出口閥51，向淡水艙6排淡水。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè) 的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中 描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明 還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本 發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1、LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于，包括一蒸汽產(chǎn)生裝置、一冷凝器；所述蒸汽產(chǎn)生裝置包括一溫室狀的集熱-蒸發(fā)器；所述集熱-蒸發(fā)器包括一用以盛裝海水的盛水池和位于盛水池的底部的用于吸收太陽能的集熱器，在所述盛水池上部設(shè)有一上頂；所述冷凝器設(shè)置在所述盛水池下部；所述冷凝器包括內(nèi)層冷凝器和外層冷凝器，內(nèi)層冷凝器為L(zhǎng)NG船舶的液貨艙，內(nèi)層冷凝器和外層冷凝器之間形成一蒸汽冷卻空間，所述蒸汽冷卻空間的上部與盛水池的液面和上頂內(nèi)面之間的空間通過設(shè)置在盛水池與上頂之間的蒸汽出口相通，以便于水蒸氣流入到所述蒸汽冷卻空間進(jìn)行冷卻，所述蒸汽冷卻空間底部與一集水井相通；所述集水井通過一排水泵與一淡水艙相連；所述盛水池還連一海水輸送管，該海水輸送管通入大海，在該海水輸送管上設(shè)置有一抽水泵。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于， 所述集熱-蒸發(fā)器通過一真空管連接一真空泵；所述集熱-蒸發(fā)器上設(shè)有一真空 破壞閥。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于， 所述上頂由便于太陽能光線穿透的鋼化玻璃制成；盛水池的側(cè)壁設(shè)置有反光 鏡，用于將太陽能光線反射到盛水池內(nèi)部，以海水的提高吸熱效率。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于， 所述內(nèi)層冷凝器設(shè)置在所述盛水池下部，所述盛水池與內(nèi)層冷凝器之間設(shè)有一 絕熱層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于， 所述盛水池的底面、上頂均設(shè)置成橢圓形面，以增大光照接收面積。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于， 所述盛水池底部的集熱器為由丁基橡膠制成的黑色吸熱體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于， 在所述海水輸送管上設(shè)置有一給水調(diào)節(jié)閥。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于， 在所述蒸汽冷卻空間底部設(shè)有一集水槽，所述集水槽上設(shè)有一與所述集水井相通的底部泄水閥。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于，在所述真空管上設(shè)有一氣體止回閥。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于， 在所述集熱-蒸發(fā)器的盛水池上接一排鹽管道，該排鹽管道接一排鹽泵。在所 述排鹽管道上設(shè)有一鹽道止回閥。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，其特征在于， 冷凝器的內(nèi)層冷凝器和外層冷凝器之間設(shè)有導(dǎo)熱棒，以增大冷卻面積。
12、 LNG船舶雙贏型海水淡化方法，其特征在于，它包括如下步驟 (1)給水首先確保真空破壞閥、底部泄水閥已關(guān)閉，再開啟給水調(diào)節(jié)閥和抽水泵，將海水引進(jìn)集熱-蒸發(fā)器的盛水池中；(2) 抽真空開啟真空泵，調(diào)節(jié)氣體止回閥的開度，使集熱-蒸發(fā)器內(nèi) 的真空度達(dá)到90%—98%,對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度為30—35度；(3) 加熱太陽能光線透過由透明的鋼化玻璃制成的上頂照射到盛水池 底部的集熱器和盛水池側(cè)面的反光鏡上，集熱器吸收太陽能后對(duì)海水進(jìn)行加 熱，同時(shí)盛水池側(cè)面的反光鏡將太陽能光線反射到盛水池底上部的空間，將盛 水池內(nèi)的海水加熱，使海水開始蒸發(fā)，形成濕蒸汽；(4) 冷卻濕蒸汽在排水泵和自身的擴(kuò)散作用下通過蒸汽出口進(jìn)入到內(nèi)層 冷凝器和外層冷凝器之間的蒸汽冷卻空間，內(nèi)層冷凝器通過液貨艙傳遞的冷能 并將冷能通過導(dǎo)熱棒傳遞至外層冷凝器，對(duì)進(jìn)入蒸汽冷卻空間的濕蒸汽進(jìn)行冷 卻，濕蒸汽充分冷卻后形成冷凝水，收集在集水槽內(nèi)，開啟底部泄水閥將冷凝 水排入集水井；(5) 排出冷凝水當(dāng)集水井中的冷凝水水位達(dá)到集水井高度半高時(shí)，啟動(dòng) 排水泵，并打開淡水出口閥，向淡水艙排淡水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LNG船舶雙贏型海水淡化裝置及其海水淡化方法，屬于海水淡化領(lǐng)域。該LNG船舶雙贏型海水淡化裝置，包括蒸汽產(chǎn)生裝置和冷凝器，而蒸汽產(chǎn)生裝置包括一溫室狀的集熱-蒸發(fā)器，集熱-蒸發(fā)器包括一盛水池，所述盛水池上部設(shè)有一上頂，盛水池的底部設(shè)有用于吸收太陽能的集熱器，以加熱海水，使海水蒸發(fā)形成水蒸汽；在盛水池下部設(shè)有所述冷凝器，以冷卻海水蒸發(fā)所形成的水蒸汽，形成淡水。本發(fā)明還公開了一種LNG船舶雙贏型海水淡化方法。本發(fā)明由于LNG船舶本身具有內(nèi)部溫度低的特點(diǎn)，內(nèi)部冷量充足。因此，采用本發(fā)明后既可以用來制造淡水，滿足船員生活用水和機(jī)器設(shè)備用水，同時(shí)，又能冷卻貨艙外壁，省去了噴水冷卻的環(huán)節(jié)，節(jié)省能耗。
文檔編號(hào)C02F103/08GK101503228SQ20091004755
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者劉曉宇, 李品友, 陽 楊, 王忠誠, 靜 陳, 巍 魏 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)