利用液化天然氣氣化吸收熱淡化海水的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用液化天然氣的冷能進(jìn)行海水淡化的裝置及方法。所述的海水淡化的裝置包括水結(jié)晶塔，其下部貫接低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管，該低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管上設(shè)置以天然氣為介質(zhì)的換熱器及鼓風(fēng)機(jī)，在水結(jié)晶塔底部設(shè)置振動(dòng)分離篩，該分離篩下面和出口分別設(shè)置鹵水收集槽和淡水池。淡化過程包括，液化天然氣經(jīng)節(jié)流閥降壓氣化吸熱，與空氣換熱致使空氣冷卻形成低于冰點(diǎn)冷風(fēng)；低于冰點(diǎn)冷風(fēng)在水結(jié)晶塔中與海水霧滴換熱，霧滴形成水結(jié)晶顆粒，再經(jīng)分離水結(jié)晶顆粒融化為淡水。本發(fā)明不使用二次冷媒，用冷空氣直接將海水結(jié)冰，融冰后制成淡水，大大降低了海水淡化的能耗，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少效益高。
【專利說明】利用液化天然氣氣化吸收熱淡化海水的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用液化天然氣(LNG)氣化吸收熱淡化海水的裝置及方法，屬于海水淡化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]水是關(guān)系社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家安全的重要資源，海水資源是水資源的重要組成部分，海水淡化是解決淡水資源短缺的重要措施之一。
[0003]海水淡化技術(shù)至今已有許多種，如蒸餾法、反滲透法、電滲析法、冷凍法、水合物法
坐寸ο
[0004]海水在結(jié)冰過程中，部分鹽分被排除冰體以外，冰體中含鹽量大大低于海水的含鹽量，海冰再經(jīng)過洗滌、融化等過程，即可得到淡水，此種海水淡化的方法即冰凍法。冰凍法主要通過冷能進(jìn)行熱交換完成。
[0005]天然氣是世界上繼煤和石油之后的第三大能源，為便于遠(yuǎn)洋運(yùn)輸，需將氣態(tài)天然氣液化成液態(tài)天然氣(LNG)，LNG通常要?dú)饣蓺鈶B(tài)供給用戶使用，LNG在氣化過程中會(huì)釋放出大量的冷能，利用這冷能可進(jìn)行冷凍法海水淡化。
[0006]全球已在沿海地區(qū)建成上百座LNG接收站，我國在沿海地區(qū)建成、在建或擬建多座LNG接收站，利用LNG氣化產(chǎn)生的冷能采用冷凍法進(jìn)行海水淡化，對(duì)于能源的有效利用具
有重要意義。
[0007]目前已有的利用LNG冷能進(jìn)行海水淡化的方法，都是用二次冷媒與LNG換熱后，再與海水換熱進(jìn)行制冰淡化，這種工藝方法復(fù)雜，換熱、融冰、洗冰等設(shè)備多，效率低。所以尋找新型利用LNG冷能進(jìn)行海水淡化的方法，能夠簡(jiǎn)化工藝，提高生產(chǎn)效率，降低設(shè)備投資。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種利用液化天然氣(LNG)氣化吸收熱淡化海水的裝置及方法。所述的裝置其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少；操作運(yùn)行過程可靠。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，一種利用液化天然氣氣化吸收熱淡化海水的裝置，該裝置包括淡水池，海水槽，海水泵的吸入口與海水槽連接，其特征在于，海水泵的排出口與水結(jié)晶塔頂部的海水分布器連接，在水結(jié)晶塔下部貫接低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管，該低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管上設(shè)置以液化天然氣為介質(zhì)的換熱器，在液化天然氣進(jìn)入換熱器的進(jìn)口管上設(shè)置節(jié)流閥，在低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管的另一端設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)；在水結(jié)晶塔底部設(shè)置振動(dòng)分離篩，該振動(dòng)分離篩為簸箕狀，出口設(shè)有擋板，其底部的篩孔下面設(shè)置鹵水收集槽，振動(dòng)分離篩出口下面連接淡水池。
[0010]采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)置利用液化天然氣氣化吸收熱淡化海水的方法，其特征在于包括以下過程:
I)開啟液化天然氣進(jìn)口管上的節(jié)流閥及低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管端的鼓風(fēng)機(jī)，鼓入的空氣經(jīng)過換熱器與氣化天然氣進(jìn)行熱交換而冷卻形成低于冰點(diǎn)冷風(fēng)進(jìn)入水結(jié)晶塔下部?jī)?nèi)；2)在與進(jìn)行步驟I)的同時(shí)開啟海水泵，海水經(jīng)過海水分布器在水結(jié)晶塔上部?jī)?nèi)形成霧
滴；
3)在水結(jié)晶塔內(nèi)，由步驟I)進(jìn)入的低于冰點(diǎn)冷風(fēng)與步驟2)由海水形成的霧滴進(jìn)行逆流流動(dòng)的熱交換，霧滴中的水霧滴在水結(jié)晶塔底部形成水結(jié)晶顆粒，之后水結(jié)晶顆粒及鹵水落入振動(dòng)分離篩經(jīng)過分離，水結(jié)晶顆粒進(jìn)入淡水池形成水，鹵水流入鹵水收集槽。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，實(shí)施可靠，實(shí)用性強(qiáng)。其過程由冷空氣與海水在結(jié)晶塔中直接接觸換熱，從而制得冰晶，充分利用了液化天然氣中的大量冷能，無需其它制冷設(shè)備，用冷凍法進(jìn)行海水淡化，該工藝和設(shè)備回收了液化天然氣輸送過程中的大量冷量，大大降低了海水淡化的能耗，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少效益高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的裝置與流程結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:I一海水泵，2—海水槽，3—液化天然氣節(jié)流閥，4一鼓風(fēng)機(jī)，5—換熱器，6—水結(jié)晶塔，7—振動(dòng)分離篩，8—淡水池，9一鹵水收集槽，10-海水分布器，11-低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖1，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015]本實(shí)施例所采用的水結(jié)晶塔材料為優(yōu)質(zhì)304不銹鋼，外形尺寸為ΦIIOOmmX800mm，海水泵 的型號(hào)為1QXP-20，鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)為VFC708AF-S。
[0016]以上述裝置對(duì)含初始濃度為7%溫度為1°C的海水進(jìn)行淡化的過程是:首先開啟液化天然氣進(jìn)口管上的節(jié)流閥3,液化天然氣經(jīng)節(jié)流閥3降溫氣化,天然氣的初始狀態(tài)為0.15MPa，_160°C液態(tài)，出口參數(shù)為0.1MPa, _160°C氣態(tài)，流量為30kg/h，設(shè)天然氣冷能(840kJ/kg)的90%能得到利用，則總冷能為19660 kj/h，開啟低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管端的鼓風(fēng)機(jī)4，將20°C的空氣以流量為489 kg/h吹入換熱器5，天然氣與空氣在換熱器5中進(jìn)行熱交換，將大量冷能傳給空氣，使空氣降溫到-30°C;與此同時(shí)，開啟海水泵1，海水以50 L/h的流量進(jìn)入水結(jié)晶塔6，經(jīng)海水分布器10在水結(jié)晶塔6上部?jī)?nèi)形成霧滴；在水結(jié)晶塔6內(nèi)，-200C的冰點(diǎn)冷風(fēng)與由海水形成的霧滴進(jìn)行逆流流動(dòng)的熱交換，冰點(diǎn)冷風(fēng)升溫到_2°C，將13760 kj/h的總冷能用于海水結(jié)晶，霧滴中的其中水霧滴在水結(jié)晶塔底部形成水結(jié)晶顆粒，之后水結(jié)晶顆粒及鹵水落入振動(dòng)分離篩經(jīng)過分離，水結(jié)晶顆粒進(jìn)入淡水池形成水，鹵水流入鹵水收集槽，淡水產(chǎn)量為41.2 L/h,換熱效率很高，每消耗Ikg LNG能獲得1.4L淡水，是一種很好的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種利用液化天然氣氣化吸收熱淡化海水的裝置，該裝置包括淡水池，海水槽，海水泵的吸入口與海水槽連接，其特征在于，海水泵的排出口與水結(jié)晶塔頂部的海水分布器連接，在水結(jié)晶塔下部貫接低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管，該低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管上設(shè)置以液化天然氣為介質(zhì)的換熱器，在液化天然氣進(jìn)入換熱器的進(jìn)口管上設(shè)置節(jié)流閥，在低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管的另一端設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)；在水結(jié)晶塔底部設(shè)置振動(dòng)分離篩，該振動(dòng)分離篩為簸箕狀，出口設(shè)有擋板，其底部的篩孔下面設(shè)置鹵水收集槽，振動(dòng)分離篩出口下面連接淡水池。
2.一種采用權(quán)利要求1所述的裝置利用液化天然氣氣化吸收熱淡化海水的方法，其特征在于包括以下過程: 1)開啟液化天然氣進(jìn)口管上的節(jié)流閥及低于冰點(diǎn)冷風(fēng)管端的鼓風(fēng)機(jī)，鼓入的空氣經(jīng)過換熱器與氣化天然氣進(jìn)行熱交換而冷卻形成低于冰點(diǎn)冷風(fēng)進(jìn)入水結(jié)晶塔下部?jī)?nèi)； 2)在與進(jìn)行步 驟I)的同時(shí)開啟海水泵，海水經(jīng)過海水分布器在水結(jié)晶塔上部?jī)?nèi)形成霧滴； 3)在水結(jié)晶塔內(nèi)，由步驟I)進(jìn)入的低于冰點(diǎn)冷風(fēng)與步驟2)由海水形成的霧滴進(jìn)行逆流流動(dòng)的熱交換，霧滴中的水霧滴在水結(jié)晶塔底部形成水結(jié)晶顆粒，之后水結(jié)晶顆粒及鹵水落入振動(dòng)分離篩經(jīng)過分離，水結(jié)晶顆粒進(jìn)入淡水池形成水，鹵水流入鹵水收集槽。
【文檔編號(hào)】C02F103/08GK103739024SQ201310735426
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月28日
【發(fā)明者】解利昕, 辛婧, 周文萌, 李慧, 李曉偉, 陳飛, 孫晨 申請(qǐng)人:天津大學(xué)