[发明专利]采用两级换热的利用LNG冷能制备普通冰和臭氧冰的装置和方法

权利要求书

1.一种采用两级换热的利用LNG冷能制备普通冰和臭氧冰的装置，包括臭氧冰制冰机（10）和普通冰制冰机（11），其特征在于：还包括LNG储罐（1）、LNG气化换热器（2）、NG升温换热器（3）、一级循环回路（4）、一级冷媒工质冷储罐（5）、一级循环回路循环泵（6）、二级循环回路（7）、二级冷媒工质冷储罐（8）、二级循环回路循环泵（9）、氧气源、臭氧发生器（14）、净水系统（15）、气液混合泵（16）、气液分离器（17）和臭氧水储罐（18），所述LNG储罐（1）与LNG气化换热器（2）的冷段入口连接，所述LNG气化换热器（2）的出口与NG升温换热器（3）连接，所述NG升温换热器（3）的出口连接到天然气管网；所述LNG气化换热器（2）和臭氧冰制冰机（10）通过一级循环回路（4）连接，所述一级冷媒工质冷储罐（5）和一级循环回路循环泵（6）均安装在一级循环回路（4）上，所述NG升温换热器（3）和普通冰制冰机（11）通过二级循环回路（7）连接，所述二级冷媒工质冷储罐（8）和二级循环回路循环泵（9）均安装在二级循环回路（7）上；所述氧气源、臭氧发生器（14）和气液混合泵（16）依次连接，所述净水系统（15）和气液混合泵（16）连接，所述气液混合泵（16）和气液分离器（17）连接，所述气液分离器（17）和臭氧水储罐（18）连接，所述臭氧水储罐（18）和臭氧冰制冰机（10）连接，所述普通冰制冰机（11）的入口与自来水管连接。

2.根据权利要求1所述的采用两级换热的利用LNG冷能制备普通冰和臭氧冰的装置，其特征在于：所述氧气源包括空气净化器（12）和制氧机（13），所述空气净化器（12）、制氧机（13）和臭氧发生器（14）依次连接；或者，所述氧气源为氧气瓶或液氧罐；所述氧气源中的氧气：纯度≥99.6%，露点＜-50℃，粉尘颗粒<0.01um，含油量<0.01ppm，压力0.2-0.5Mpa，百分含量为体积百分含量。

3.根据权利要求2所述的采用两级换热的利用LNG冷能制备普通冰和臭氧冰的装置，其特征在于：所述制氧机（13）为PAS制氧机。

4.根据权利要求1所述的采用两级换热的利用LNG冷能制备普通冰和臭氧冰的装置，其特征在于：所述臭氧发生器（14）为高压放电式臭氧发生器。

5.一种使用如权利要求1-4任一权利要求所述的采用两级换热的利用LNG冷能制备普通冰和臭氧冰的装置制备普通冰和臭氧冰的方法，其特征在于：包括以下步骤：

由氧气源提供的氧气经臭氧发生器（14）产生臭氧，臭氧与经过净水系统（15）净化后的净水在气液混合泵（16）内混合，经气液分离器（17）分离后的臭氧水经臭氧水储罐（18）进入臭氧冰制冰机（10）制取臭氧冰；

一级循环回路（4）中的一级冷媒工质在LNG气化换热器（2）吸收LNG冷量液化后，经一级冷媒工质冷储罐（5）和/或一级循环回路循环泵（6）进入臭氧冰制冰机（10）的冷媒入口，释放冷量后气化为一级冷媒工质气体经臭氧冰制冰机（10）的冷媒出口连接LNG气化换热器（2）的冷媒入口；臭氧冰制冰机（10）利用一级循环回路（4）中的一级冷媒工质释放的冷量制备臭氧冰；

二级循环回路（7）中的二级冷媒工质在NG升温换热器（3）吸收NG冷量液化后，经二级冷媒工质冷储罐（8）和/或二级循环回路循环泵（9）进入普通冰制冰机（11）的冷媒入口，释放冷量后气化为二级冷媒工质气体经普通冰制冰机（11）的冷媒出口连接NG升温换热器（3）的冷媒入口；普通冰制冰机（11）利用二级循环回路（7）中的二级冷媒工质释放的冷量制备普通冰。

6.根据权利要求5所述的采用两级换热的利用LNG冷能制备普通冰和臭氧冰的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）0.5MPa，-162℃的LNG与一级循环回路（4）中的一级冷媒工质气体热交换后，变为0.5MPa，-162℃的NG，然后与二级循环回路（7）中10～15℃的二级冷媒工质气体热交换后，变为0.4～0.5MPa，1～5℃的NG后进入NG管网；

2）一级循环回路（4）中经过热交换后的一级冷媒工质温度降低，呈液态，与臭氧水换热，臭氧水凝结为臭氧冰，与臭氧水换热后的一级冷媒工质气化，返回LNG气化换热器（2）循环利用；

3）二级循环回路（7）中经过热交换后的二级冷媒工质温度降低，呈液态，与自来水换热，自来水凝结成普通冰，与自来水换热后的二级冷媒工质气化，返回NG升温换热器（3）循环利用。