[实用新型]一种基于液化天然气冷能的高脱盐率海水淡化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及油气储运、工程热物理及水处理技术的交叉领域，具体涉及了一种基于液化天然气冷能的高脱盐率海水淡化装置。

背景技术

LNG(LiquefiedNaturalGas液化天然气)是常压、低温(-162℃)下的液态天然气，在进入管道输送、用作燃料或化工原料之前，需要通过气化器气化后使用，LNG气化时理论上会放出830kJ/kg冷能。进口LNG接收站一般建在海港附近，LNG气化释放的冷能通常直接排放到海水中，随着接收站规模的不断扩大，大量的冷能对附近海域的生态环境构成影响。若能将这部分冷能用于海水淡化，则有以下诸多好处：减轻LNG气化过程对码头附近海域生态环境的影响；降低冷冻法海水淡化的成本；具有节能、节水、减少碳排放、综合利用能源资源的意义。

冷冻法脱盐作为海水淡化的方法之一，冷源可以采用天然冷源和人工冷源，前者受地理气候条件所限，难以大规模工业化采用，后者需要消耗大量的能源(制冷过程往往需要消耗高品位的电能)。另外，更为关键的是单纯的冷冻法与膜法(如反渗透膜法)和热法(如低温多效蒸馏法等)相比，其脱盐率较低，因此未能成为主流的海水淡化方法。

随着天然气在我国一次能源消费结构中所占比重的大幅度提高，沿海地区进口LNG码头发展迅速，LNG气化所释放的巨大冷能可以为冷冻脱盐法提供不受气候条件限制的免费冷源，这为采用冷冻法进行大规模工业化的海水淡化提供了发展的机遇。

即便进口LNG接收站能够为采用冷冻法海水淡化提供低成本的冷源，仍然需要解决单纯的冷冻法脱盐率低的问题，否则要得到可供工农业生产和民用的淡水，后处理的成本很高。因此，在冷冻脱盐的基础上进一步降低盐浓度，同时不过多地增加成本和能耗，是实现利用LNG冷能进行海水淡化产业化需要解决的问题。

专利文献CN102583848A“基于液态天然气冷能的海水淡化系统及其方法”以及专利文献CN101628740A“利用液化天然气冷量的直接接触冷冻海水淡化方法”，均采用了二次冷媒与海水直接接触的制冰装置，虽然换热效率较高，但存在需要将二次冷媒与冰晶分离、冰晶洗涤以及单纯冷冻法脱盐率低的问题。

专利文献CN101624224A“利用液化天然气冷量的有相变间接冷冻海水淡化方法”以及专利文献CN101628741A“利用液化天然气冷量的无相变间接冷冻海水淡化方法”，虽然采用了二次冷媒与海水间接换热制冰的方法，不需要分离二次冷媒与冰，但仍然属于单纯的冷冻法海水脱盐技术，无法解决脱盐率低的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术中的缺陷，充分利用LNG气化过程所释放的大量冷能，采用冷冻法达到海水的初级脱盐，并在此基础上综合利用成本较低的重力脱盐及离心脱盐技术，经过二级和三级脱盐得到能够满足部分工农业生产或民用要求的淡水资源，最大限度地降低后处理的成本。

本实用新型的第二目的是提供一种基于液化天然气冷能的高脱盐率海水淡化装置。

所述装置包括顺序连接的海水供应系统、海水冷冻及重力离心脱盐系统、以及淡水系统。所述装置还包括为所述海水冷冻供能的液化天然气气化系统和二次冷媒相变循环系统。

所述海水冷冻及重力离心脱盐系统为本实用新型所述装置的核心，包括顺序连接的制冰机、冰水分离器、重力脱盐槽、碎冰机、以及过滤式离心脱盐装置。

所述制冰机内包含间接换热器；所述间接换热器的一侧为二次冷媒相变循环系统，另一侧为海水分布装置和机械除冰装置。所述间接换热器可以实现液态二次冷媒介质与海水之间的间接换热。

为了实现高效脱盐、精简处理步骤，本实用新型所述海水冷冻及重力离心脱盐系统内，用于运送冰的传送带均优选为可以使冰水自然分离的孔隙结构，使在运输冰的过程中融化得到极少量水分与冰直接分离。

所述液化天然气气化系统为所述海水冷冻提供能量。该系统包括二次冷媒冷凝器；所述二次冷媒冷凝器为高压耐低温间接式换热器，可采用板式、板翅式、管壳式等类型的换热器。

所述二次冷媒冷凝器的一侧为天然气相变系统；所述天然气相变系统的入口端与液化天然气接收站内的储罐相连，出口端与天然气输送管网连接。液化天然气经过加压后进入二次冷媒冷凝器，通过吸收气态二次冷媒的热量气化为气态天然气，输出至天然气输送管网。所述二次冷媒冷凝器的另一侧为二次冷媒相变循环系统。