專利名稱：利用液化天然氣冷量的有相變間接冷凍海水淡化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷凍海水淡化方法，特別是一種利用液化天然氣冷量的有相 變間接冷凍海水淡化方法，屬于制冷與低溫技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前我國能源結(jié)構(gòu)中天然氣所占比重日益增加，在東部沿海地區(qū)已建成或在 建多個液化天然氣(LNG)接收站。在進入用戶管網(wǎng)過程中，液化天然氣需要氣 化為天然氣，氣化過程中會釋放大量的冷量。此外，由于液化天然氣接收站多處 于偏遠沿海地區(qū)，市政供水不便，因此利用氣化產(chǎn)生的這部分冷量，采用冷凍法 的形式進行海水淡化，對于能源的有效利用具有重要意義。
海水淡化方法有多種，其中冷凍法結(jié)構(gòu)簡單，能耗低。國內(nèi)外對于冷凍法海 水淡化的方法有蒸汽壓縮式真空冷凍法、蒸汽吸收式冷凍法、直接冷凍法，并投 入工業(yè)化使用。相比上述幾種冷凍法海水淡化方法，間接冷凍海水淡化方法裝置 簡單，控制較易，所制得的冰未與冷媒直接接觸，避免了最終所得淡水被冷媒污 染，且制得的冰體積較大，在洗滌過程中損耗小，最終制得的淡水量多且含鹽量 低。但常規(guī)間接冷凍海水淡化方法裝置中需要一套制冷系統(tǒng)提供冷量，會消耗大 量的能量。
已有技術(shù)中，申請?zhí)枮?7106409.1、名稱為"交替凍結(jié)海水淡化法"的發(fā)明 專利，采用交替壓縮式制冷機，使海水結(jié)冰和冰的融化也隨之交替進行。雖然此 法杜絕了冰晶剝離和輸送時對于設(shè)備的損壞，提高了換熱效率，但其能耗仍比較 高；申請?zhí)枮?2219836.5、名稱為"低溫海水淡化器"的發(fā)明專利，采用制冷壓 縮冷凝機組及制散粒冰的高效冰晶發(fā)生器配套來生產(chǎn)冰晶并融化冰晶制得淡水。 此過程中需要額外的冷量，能耗較高。

發(fā)明內(nèi)容
為克服已有技術(shù)的不足和缺陷，降低間接法海水淡化的能耗，本發(fā)明提出一
3種利用液化天然氣氣化過程中釋放的冷量進行有相變間接冷凍海水淡化的方法。 通過氣相二次冷媒吸收液化天然氣在氣化過程中釋放的冷量，使其溫度降低并且 發(fā)生氣-液相變，再用液相二次冷媒與海水在結(jié)晶器中間接換熱，二次冷媒吸熱 氣化發(fā)生液-氣相變，使海水凍結(jié)成為薄片狀冰。得到的冰輸入儲冰罐，并用最 終制得的部分淡水洗滌冰表面的鹽分。洗滌過后的冰進入儲水罐，融化制得淡水。 本發(fā)明是按照下述技術(shù)方案實施的，本發(fā)明方法包括下述步驟
1、 首先液化天然氣與氣相二次冷媒在第一換熱器中進行換熱，使液化天然 氣蒸發(fā)氣化，二次冷媒溫度降低發(fā)生氣-液相變從而冷凝；
2、 將冷卻液化后的二次冷媒通入結(jié)晶器外側(cè)蒸發(fā)盤管，原料海水經(jīng)第二換 熱器冷卻后進入結(jié)晶器內(nèi)側(cè)，通過間接換熱使結(jié)晶器內(nèi)壁膜降海水凍結(jié)， 同時蒸發(fā)盤管中的二次冷媒吸熱氣化；
3、 結(jié)晶器內(nèi)表面上形成的冰通過刮冰刀脫離，進入儲冰罐中，并從儲水罐 中調(diào)用制得的部分淡水注入儲冰罐內(nèi)，洗去冰表面的鹽分，儲冰罐中洗 漆后水與冷卻后的原料海水一起注入結(jié)晶器內(nèi)；
4、 洗滌過后的冰進入儲水罐，在其中融化為淡水；
5、 最終制得的淡水和結(jié)晶器中未凍結(jié)的濃海水在第二換熱器中冷卻原料海 水，從而減小結(jié)晶負(fù)荷。
本發(fā)明的有益效果是通過液化天然氣在氣化過程中釋放的大量冷量，冷卻 二次冷媒使其發(fā)生氣-液相變，通過二次冷媒與海水間接換熱制得冰，并使二次 冷媒吸熱氣化，制得的冰則通過洗滌、融化最終得到淡水。該過程回收液化天然 氣中蘊含的大量冷量，無需高能耗制冷機組，能有效降低間接冷凍海水淡化裝置 的能耗。


圖1是本發(fā)明間接冷凍海水淡化方法原理示意圖。 圖中，l第一換熱器，2第二換熱器，3結(jié)晶器，4儲冰罐，5儲水罐。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明采用R410A作為二次冷媒的具體實施作進一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明方法包括下述步驟1、 液化天然氣在第一換熱器l中與氣相二次冷媒R410A換熱，使二次冷媒 溫度降低發(fā)生氣-液相變從而冷凝，其中，二次冷媒R410A在第一換熱器1中的 進口狀態(tài)參數(shù)為-25。C， 0.33MPa，出口狀態(tài)參數(shù)為-32'C ， 0.28MPa，第一換熱器 1采用板翅式低溫?fù)Q熱器；
2、 冷卻液化后的二次冷媒R410A進入結(jié)晶器3外側(cè)蒸發(fā)盤管中，原料海水 經(jīng)第二換熱器2冷卻后進入結(jié)晶器3內(nèi)側(cè)，通過間接換熱的形式使得結(jié)晶器3 內(nèi)表面上膜降海水凍結(jié)成冰，而二次冷媒R410A則吸熱氣化，結(jié)晶器3采用海 水片冰機的制冰桶結(jié)構(gòu)；
3、 結(jié)晶器3內(nèi)表面上形成的冰通過刮冰刀脫離，進入儲冰罐4中，并從儲 水罐5中調(diào)用制得的10%淡水注入儲冰罐4內(nèi)洗去冰表面的鹽分，儲冰罐4中洗 滌后水與冷卻后的原料海水一起注入結(jié)晶器3內(nèi)；
4、 洗滌后的冰進入儲水罐5中，融化成為淡水；
5、 最終制得的淡水和結(jié)晶器3中未凍結(jié)的濃海水在第二換熱器2中冷卻原 料海水，從而減小結(jié)晶負(fù)荷，第二換熱器2采用管殼式換熱器。
權(quán)利要求
1、一種利用液化天然氣冷量的有相變間接冷凍海水淡化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)首先液化天然氣在第一換熱器(1)中與氣相二次冷媒換熱，使液化天然氣蒸發(fā)氣化，二次冷媒溫度降低發(fā)生氣-液相變從而冷凝；2)將冷卻液化后的二次冷媒通入結(jié)晶器(3)外側(cè)蒸發(fā)盤管，原料海水經(jīng)第二換熱器(2)冷卻后進入結(jié)晶器(3)內(nèi)側(cè)，通過間接換熱使結(jié)晶器(3)內(nèi)壁膜降海水凍結(jié)，同時蒸發(fā)盤管中的二次冷媒吸熱氣化；3)結(jié)晶器(3)內(nèi)表面上形成的冰通過刮冰刀脫離，進入儲冰罐(4)中，并從儲水罐(5)中調(diào)用制得的部分淡水注入儲冰罐(4)中，洗去冰表面的鹽分，儲冰罐(4)中洗滌后水與冷卻后的原料海水一起注入結(jié)晶器(3)內(nèi)；4)洗滌后的冰進入儲水罐(5)中，融化成為淡水；5)最終制得的淡水和結(jié)晶器(3)中未凍結(jié)的濃海水在第二換熱器(2)中冷卻原料海水，從而減小結(jié)晶負(fù)荷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的有相變間接冷凍海水 淡化方法，其特征是所述步驟1)中的第一換熱器(l)是使用板翅式低溫?fù)Q熱器， 其中一側(cè)液化天然氣吸熱蒸發(fā)氣化，另一側(cè)氣相二次冷媒放熱冷凝，其二次冷媒 進口狀態(tài)參數(shù)為-25"C， 0.33MPa，出口狀態(tài)參數(shù)為-32"C， 0.28MPa。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的有相變間接冷凍海水 淡化方法，其特征是所述步驟2)中的結(jié)晶器(3)是采用海水片冰機中的制冰桶 結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的有相變間接冷凍海水 淡化方法，其特征是所述步驟3)中，從儲水罐(5)內(nèi)調(diào)用10%的淡水注入儲 冰罐(4)中，洗滌冰表面的鹽分。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的有相變間接冷凍海水 淡化方法，其特征是所述步驟5)中的第二換熱器(2)采用管殼式換熱器。
全文摘要
利用液化天然氣冷量的有相變間接冷凍海水淡化方法，屬于制冷與低溫工程技術(shù)領(lǐng)域。液化天然氣首先與二次冷媒在換熱器中進行換熱，液化天然氣氣化吸熱從而使二次冷媒溫度降低并且發(fā)生氣-液相變，之后二次冷媒進入結(jié)晶器，與海水進行間接換熱，使海水在換熱面上凍結(jié)為冰，同時二次冷媒吸熱氣化。制得的冰在洗滌罐中經(jīng)過洗滌冰表面附著的鹽分，最后進入儲水罐中融化為淡水。本發(fā)明回收液化天然氣中蘊含的大量冷量，無需高能耗制冷機組，能有效降低間接冷凍海水淡化裝置的能耗。
文檔編號C02F1/22GK101624224SQ20091005632
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者林文勝, 沈清清, 顧安忠 申請人:上海交通大學(xué)