[发明专利]用于冷冻脱盐的装置和方法

说明书

背景

1.技术领域

本发明涉及脱盐领域，且更具体地，涉及经由具有集成的水蒸气沉积过程的真空制冰机（VIM）使冷却源和冷冻脱盐系统在能量方面耦合。

2.相关技术的讨论

本领域中众所周知的是，通过引起室里的水或盐水在指定的压力条件、在水的三相点，即0℃和613Pa(4.6mmHg)同时，用于冷却、脱盐和其他目的的冰生产可以大规模地、十分经济地进行。

为了维持上述三相点条件，在正在产生水蒸气时除去水蒸气是至关重要的。一种用于处理大量水蒸气的已知解决方案是把水蒸气压缩到通过容易获得的手段例如来自常规的冷却装置或冷却塔的水把水蒸气冷凝成液体水的压力和温度，并把液体水再沉积到室里。

如美国专利第3121626号所公开的，通过产生低压以便冷冻水并从中提取盐水冷冻脱盐已经被用来从海水中提取脱盐水。

美国专利第4474031号描述一种热泵，在该热泵里通过水蒸气的去升华作用实现冷却，所述水蒸气的去升华作用来自借助由氟里昂蒸气保持在-3℃的蒸发器管的三相点的水。该热泵利用热泵来向源回路传递热量。

美国专利第4420318号公开了一种改良的真空冷冻工艺，这个工艺可用于从含有一种或多种不挥发的溶质的溶液中分离溶剂，在该工艺中，去升华的蒸汽被融化然后又被蒸发。

美国专利第4236382号公开了一种提高真空冷冻高压力冰融化过程。在这个过程中，去升华的蒸汽被用来给管道里面的冰融化操作提供热量，且所产生的冰被洗走，以允许进一步的去升华。

美国专利第3859069号公开了一种用于使得与环境热交换最小化的整体装置，且其内部被分成多个室。在美国专利第3859069号中，水蒸气被一个压缩机从室中抽出来，且然后被液化和融化。

美国专利第3714791号公开了分批蒸发脱盐方法和装置，该装置有一对相似的系统以便得到基本连续的输出。每个系统有彼此蒸汽连通的3个真空室。在第一室中，喷射预冷却的海水以便得到局部蒸发以及当从海水除去潜热时随之形成冰晶。

所有上述提及的文件通过引用并入本文。

简述

本发明的实施方案提供一种脱盐系统，其包括冰浆发生器，冰浆发生器被布置为生产冰浆，所述冰浆发生器包括热交换器，热交换器被布置为通过冷却流体在被维持的流动下从预冷却进料提取热量，从而加热所述冷却流体，同时由进料生产冰浆；冰浓缩器，冰浓缩器被布置为从冰浆除去盐水以生产产品冰；以及预冷却单元，预冷却单元被布置为通过融化产品冰来冷却进料水，以生产所述预冷却进料和产品水。

本发明的这些、另外的和/或其他的方面和/或优势：在以下详述中陈述；可能从详述能推断；和/或通过本发明的实践可得知。

附图简述

从与附图结合进行的本发明的实施方案的详述更容易理解本发明，在附图中：

图1A、图1B和图2是根据本发明的一些实施方案的利用外部工业冷却源的脱盐系统的高水平示意性框图（high level schematic block diagram），

图3A、图3B和图4A-4C是在根据本发明的一些实施方案的冰浆产生子系统中可操作的真空制冰机的图，以及

图5是阐明根据本发明的一些实施方案的脱盐方法的高水平流程图。详述

在陈述详述之前，陈述在下文中将被使用的某些术语的定义可能是有帮助的。

如在本申请本文所使用的术语“沉积”或“去升华”是指物质从气相到固相而不是首先转化为液相的物理状态转化。

如在本申请本文所使用的术语“冷凝”是指物质从气相到液相的物理状态转化。

如在本申请本文所使用的术语“蒸发”是指物质从液相到气相的物理状态转化。

术语“坚冰（hard ice）”是指众所周知的在传热表面上生产静态冰的方法，例如板状冰、管状冰或薄片冰。在这些方法中，冰层的除去用热的方法（通过在内部或外部引入热介质）或用机械方法（通过刮）来进行。

在详细解释本发明的至少一个实施方案之前，应理解，本发明在其应用上不限于在以下描述中陈述或附图中阐述的部件的构造细节和布置。本发明适用于其他实施方案或适用于以不同的方式来实践或进行。而且，应理解，本文采用的成语和术语是为了描述的目的，且不应被认为是限制性的。

随着天然气使用的增加，液化天然气（LNG）正被更广泛地用于便于气体储存和运输。在分布在管道之前，将LNG气化为其天然气态的过程（再气化），吸收大量的热且因此提供容易得到的和便宜的低温“寒冷”源。