[发明专利]基于液态天然气冷能的海水冷冻淡化系统及其淡化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理淡化技术，尤其涉及利用液态天然气冷能的海水冷冻淡化系统及其淡化方法。

背景技术

随着各国环保意识的增强，世界能源结构已在逐步发生变化，天然气已成为人类重点开发和利用的清洁能源之一。为满足能源需求，各国在其沿海城市相继建成一批液化天然气(LNG)接收站，以完成LNG的储存、分配、气化、传输、调峰等工艺过程。在LNG传输过程中，接收站一般需利用海水通过汽化器将LNG加热蒸发成气态天然气，再通过管道输送供用户使用。LNG在气化过程中会释放大量的冷能(约830kJ/kg)，这部分冷能通常会随着海水的排放而被直接舍弃掉了，不仅造成了LNG冷能的浪费，而且排放的低温海水还会对周边海域造成一定的环境影响。

而与此同时，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，对淡水的需求越来越大，对水质的要求也越来越高，加上我国水资源时空分布不均、超限度的开采、无节制浪费以及随意排放污染，使得本来紧张的水资源供需矛盾更加尖锐，淡水资源的缺乏已经成为制约我国经济发展和社会进步的瓶颈。

海水淡化技术可将取之不尽的海水作为居民生活、工业生产需求的淡水资源，是解决我国水资源短缺的重要途径之一。在各种海水淡化的方式中，海水冷冻淡化是利用海水在结冰时，盐分被排除在冰晶以外，然后通过对冰晶洗涤、分离、融化后得到淡水。冷冻法与常规淡化方法(膜法和热法)相比，具有下列诸多优点：

(1)由于冰的融化热为334.7kJ/kg，仅是水汽化热(在100℃时为2257.2kJ/kg)的1/7，而且相对于水的沸点，自然状态下的海水更接近于冰点。因此，单独从淡水在海水中分离的角度来考虑，冷冻法与其它淡化方法相比本身能耗较低。

(2)由于冷冻法是在低温条件下操作，海水对设备的腐蚀轻，所以可使用相对廉价的结构建材；同时由于排出的腐蚀生成物少，对环境的污染较小。

(3)无结垢问题，故可省掉对海水除钙、镁等预处理工艺，降低了海水淡化系统的建设成本。

(4)经过分离之后的低温浓海水，还可继续用于冷冻冷藏、制冷空调、低温养殖、浓缩制盐、盐化工等，由此形成梯级冷能利用系统。

综上所述，若能通过合理的系统集成和工艺整合，利用液态天然气的冷能实现海水冷冻淡化，不仅可节省在传统冷冻法中由于机械制冷所消耗的大量电能，提高海水冷冻淡化技术的竞争力，而且对于提高我国液态天然气能源产业的经济效益、环境保护等方面无疑也具有重大的现实意义。因此，目前需要开发研制一种可高效利用液态天然气冷能进行海水冷冻淡化的系统及其淡化方法。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种基于液态天然气(LNG)冷能的海水冷冻淡化系统及其淡化方法，本发明可将LNG在汽化过程中所释放的冷能进行回收利用，通过直接接触式海水冷冻淡化技术实现淡水连续生产的工艺过程。该系统具有设备结构简单、运行可靠、占地空间小、制冰效率高、自动化程度高等特点。通过合理的工艺整合，该系统可与沿海地区的LNG接收站进行共址建设，在满足LNG汽化工艺的同时，完成海水冷冻淡化过程，实现LNG冷能和水资源的梯级利用。因此，本发明系统不仅可有效提高LNG在储运过程中的能量利用率，减少对周边环境所造成的低温污染，而且还可降低冷冻海水所需的动力能耗，降低淡水的生产成本。鉴于上述特点，本发明对于能源和淡水供应均相对紧张的沿海地区无疑具有显著的经济和环境效益。