專利名稱：利用液化天然氣冷量的無相變間接冷凍海水淡化方法
技術領域：
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無相 變間接冷凍海水淡化方法，屬于制冷與低溫技術領域。
背景技術：
目前我國能源結構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。
海水淡化方式有多種，其中冷凍法流程結構簡單，能耗低。國內外對于冷凍 法海水淡化的研究提出過一些相應的方法，如蒸汽壓縮式真空冷凍法、蒸汽吸收 式冷凍法、直接冷凍法都進行過實驗研究，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，會消耗大量的能源。
已有技術中，申請?zhí)枮?7106409.1、名稱為"交替凍結海水淡化法"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)明內容
為克服已有技術的不足和缺陷，降低間接法海水淡化的能耗，本發(fā)明提出一種利用液化天然氣氣化過程中釋放的冷量進行無相變冷凍海水淡化方法，通過液 相二次冷媒吸收液化天然氣在氣化過程中釋放的冷量，使其溫度降低而不發(fā)生相
變，再用溫度較低的液相二次冷媒與海水在結晶器中間接換熱，使海水凍結成為 薄片狀冰，同時二次冷媒溫度升高但仍為液相。得到的冰輸入儲冰罐，并用最終 制得的淡水洗滌冰表面的鹽分。洗滌過后的冰進入儲水罐，融化后制得淡水 本發(fā)明是按照下述技術方案實施的，本發(fā)明方法包括下述步驟
1、 首先液化天然氣與液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，二次冷媒放熱、溫度降低而不發(fā)生相變；
2、 將冷卻后的二次冷媒通入結晶器外側蒸發(fā)盤管，原料海水經(jīng)第二換熱器 冷卻后進入結晶器內側，通過間接換熱使結晶器內壁膜降海水凍結，同 時蒸發(fā)盤管中的二次冷媒吸熱溫度升高但不發(fā)生相變；
3、 結晶器內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 中調用制得的部分淡水注入儲冰罐內，洗去冰表面的鹽分，儲冰罐中洗 滌后水與冷卻后的原料海水一起注入結晶器內；
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晶器中未凍結的濃海水在第二換熱器中冷卻原料海 水，從而減小結晶負荷。
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 二次冷媒使其溫度降低并且不發(fā)生相變，通過二次冷媒與海水間接換熱制得冰， 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結晶器，4儲冰罐，5儲水罐。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(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1中與液相二次冷媒R410A換熱，二次冷媒
4R410A放熱、溫度降低而不發(fā)生相變；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-15'C， 0.55MPa，出口狀態(tài)參數(shù)為-35'C， 0.5MPa，第一換 熱器1采用板翅式低溫換熱器；
2、 冷卻后的液相二次冷媒R410A進入結晶器3外側蒸發(fā)盤管中，原料海水 經(jīng)第二換熱器2冷卻后進入結晶器3內側，通過間接換熱的形式使得結晶器3 內壁膜降海水凍結成冰，而二次冷媒R410A溫度上升且不氣化，結晶器3采用 海水片冰機的制冰桶結構；
3、 結晶器3內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中調用制得的10%淡水注入儲冰罐4內洗去冰表面的鹽分，儲冰罐4中洗 滌后水與冷卻后的原料海水一起注入結晶器3內；
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晶器3中未凍結的濃海水在第二換熱器2中冷卻原 料海水，從而減小結晶負荷，第二換熱器2采用管殼式換熱器。
權利要求
1、一種利用液化天然氣冷量的無相變間接冷凍海水淡化方法，其特征在于，該海水淡化方法包括以下步驟1)首先液化天然氣在第一換熱器(1)中與液相二次冷媒換熱，液化天然氣吸熱、蒸發(fā)氣化，二次冷媒放熱、溫度降低而不發(fā)生相變；2)將冷卻至過冷態(tài)的二次冷媒通入結晶器(3)外側蒸發(fā)盤管，原料海水經(jīng)第二換熱器(2)冷卻后進入結晶器(3)內側，通過間接換熱使結晶器(3)內壁膜降海水凍結，而結晶器(3)外側換熱盤管中的二次冷媒溫度上升且不氣化；3)結晶器(3)內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晶器(3)內；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晶器(3)中未凍結的濃海水在第二換熱器(2)中冷卻原料海水，從而減小結晶負荷。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的無相變間接冷凍海水 淡化方法，其特征是所述步驟l)中的第一換熱器(1)使用板翅式低溫換熱器， 其中一側液化天然氣吸熱蒸發(fā)氣化，另一側二次冷媒放熱溫度降低而不發(fā)生相 變，其二次冷媒進口狀態(tài)參數(shù)為-15t:， 0.55MPa，出口狀態(tài)參數(shù)為-35'C ， 0.5MPa。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的無相變間接冷凍海水 淡化方法，其特征是所述步驟2)中的結晶器(3)是采用海水片冰機中的制冰桶 結構。
4、 根據(jù)權利要求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)內調用10%的淡水注入儲 冰罐(4)中，洗滌冰表面的鹽分。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的無相變間接冷凍海水 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無相變間接冷凍海水淡化方法，屬于制冷與低溫工程技術領域。液化天然氣首先與液相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且不發(fā)生相變，之后液相二次冷媒進入結晶器，與海水進行間接換熱，使海水在換熱面上凍結為冰，同時二次冷媒吸熱溫度升高但不氣化。制得的冰在洗滌罐中經(jīng)過洗滌去除冰表面附著的鹽分，最后進入融冰罐中溶化為淡水。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C02F1/22GK101628741SQ20091005632
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權日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