[发明专利]一种直接接触式海水冷冻淡化装置

说明书

技术领域

本发明属于海水淡化技术领域，特别是利用冷媒与海水直接接触实现海水冷冻淡化装置。

背景技术

随着冷冻技术的发展，各种先进的动态制冰工艺及设备不断出现，在蓄冷空调、食品冷藏、电力储能等领域得到了广泛应用。所谓动态制冰是将水通过强制对流方式与传热介质发生热交换，而冰的形成并不在传热壁面上发生，由此避免了在传统制冰方法中因换热表面结冰而导致传热急剧恶化的不利现象。在各种动态制冰技术中，直接接触式制冰具有传热效率高、设备结构简单、工业自动化程度高等优势，适宜作为海水冷冻淡化的技术手段。

近年来，随着人们对大气环境和节能减排的日益重视，天然气产业得到了快速发展。在液态天然气(LNG)储运过程中，通常利用海水将LNG加热蒸发成气态天然气，在通过管道或车辆传输至下游用户使用。利用LNG在汽化过程中释放的冷能进行海水冷冻淡化，不仅可提高LNG产业的能源综合利用率，而且还可避免冷海水排放所导致周边海水温度异常现象，降低对海洋生态环境的影响。

直接接触式制冰是采用不溶于水的低温冷媒经过特制的喷嘴射入制冰装置内，冷媒在水中被雾化成细小的液滴与水完成直接接触式换热制冰过程，再依靠冰、海水和冷媒的密度差完成三者的自然分离，最终实现冰晶的获取和冷媒的循环利用。该方法制出的冰不同于天然海冰，冰晶尺寸一般在0.05～1mm之间，细小冰晶悬浮于海水之上而形成具有可流动性的冰浆。经试验证明，直接接触式制冰的技术优势显著，是实现LNG冷能海水淡化的一项行之有效的技术手段。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种直接接触式海水冷冻淡化装置。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种直接接触式海水冷冻淡化装置，包括托盘组合支架，所述托盘组合支架进一步包括装置支架，在装置支架的上部顶端固装有圆盘状水平底板，在底板的上方通过托盘支架同轴向固装有直径小于底板的圆盘状水平托盘，在底板及托盘上开有海水入口接管孔洞，海水入口接管由底板下部穿过该两层孔洞后延伸至托盘的上表面，在托盘中部上方形成海水喷口，在底板上开有冷媒入口接管孔，冷媒入口接管由底板的下方上穿该孔，并在底板及托盘之间形成Y状的两分支管，两分支管在海水入口接管两侧上穿托盘后，在托盘的上方通过固装在管口处的两个喷头，构成沿托盘轴向对称，喷口相对且与水平成40°-50°倾角的喷嘴，同时在底板的边缘开孔安装有冷媒出口接管；

在所述托盘组合支架的底板之上，沿底板边缘竖直向上固装有冷媒回收段筒体，在冷媒回收段筒体的上开口处固装有相同孔径且竖直向上的夹套式换热器外筒体，在夹套式换热器外筒体的上开口处竖直向上固装有相同孔径且顶部封闭的，形状为斜三通式结构的冰浆收集段筒体，所述斜三通式冰浆收集段筒体的斜筒开口向下延伸；

在所述托盘组合支架的托盘之上，沿托盘边缘竖直向上固装有夹套式换热器内筒体，在夹套式换热器内筒体上部开口的上方20mm-30mm的中心处，通过空气导管吊装有空气布放器；

在所述斜三通式冰浆收集段筒体的斜筒开口下方，安置有上部开口的圆筒状冰水分离器，在所述圆筒状冰水分离器圆筒腔体的内部安装有丝网，丝网将冰水分离器的上部构成冰晶收集腔，下部构成浓盐水收集腔，浓盐水收集腔的下部为开口的倒锥形结构，冰水分离器过滤分离出的浓盐水由下部开口排出。

而且，所述两个喷头为尼龙材质，喷淋形状为实心锥，喷口直径为3mm。

而且，在所述冷媒回收段筒体与底板之间，夹套式换热器内筒体与托盘之间及各筒体与筒体之间均采用螺栓固紧法兰连接方式固接，连接处均设有橡胶密封垫。

而且，所述夹套式换热器内筒体与夹套式换热器外筒体之间形成间隙为6mm的腔体。

而且，所述空气导管末端螺纹连接空气布放器，所述空气布放器位于夹套式换热器内筒体出口上方20mm-30mm处，空气布放器为三角心形结构，中央为水平空心夹套圆盘，圆盘沿径向外伸三段支管路，每段支管路间隔角度为120°，各支管路上布有5个直径为1mm的圆孔。

而且，所述冰水分离器的底部设有支腿，所述支腿将冰水分离器底部出口高于地面，以便安装引接管路。

而且，所述丝网丝网材质为不锈钢，过滤精度为60目。

本发明的优点和积极效果是：

(1)本发明利用凝固点低、密度大、化学稳定性强的氟化液作为与海水直接接触换热的冷媒，利用该冷媒的上述特性可完成物料传输、换热、分离、收集等全套工艺过程，装置结构要求简单、运行能耗低、自动化程度高，适宜进行工业化生产。