本实用新型专利技术公开了一种液化天然气LNG冷能驱动的汽化与冷冻双作用海水淡化装置。其工作原理是基于水蒸气的相平衡压力随温度降低而减小的特性，利用LNG的冷能形成低温真空，抽吸原料海水表面的水蒸气，促使海水汽化，而汽化过程的吸热效应使原料海水冷冻结冰，即通过汽化和凝固两个相变过程实现从海水中分离淡水。其装置主要包括水泵、过滤器、脱气塔、预冷换热器、汽化-结晶器、结晶器、洗涤分离器、融化器和真空泵等。主要特征为采用LNG冷能驱动，在海水三相点进行气液固三相分离，可同时获得高品质淡水和海冰淡水，具有冷量梯级利用，能效较高，淡水产率较高等优点。此外，LNG接收站通常建于海边，与海水淡化工程具有良好的地缘结合性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及海水淡化，尤其涉及一种液化天然气冷能驱动的汽化与冷冻双作用海水淡化装置。
技术介绍
天然气是世界上继煤和石油之后的第三大能源，并因其清洁高效的特点而成为了目前我国能源战略的重要组成部分。为了便于远洋运输，通常将气态的天然气液化成为液化天然气(LNG)，使其体积减小约600倍。每生产一吨液态天然气约消耗能量850kWh，而其中相当部分的能量以冷能的形式蕴藏于液化天然气之中。这部分冷能在液化天然气汽化成为常温气体供给用户使用的过程中释放，吸热汽化的过程一般在液化天然气接收站内进 行。目前全国投产、在建和规划的液化天然气接收站项目约有24个，一期工程总规模能力达到7. 04X IO7吨/年(约9. 36 X 101° m3/年)，二期工程总规模能力达到I. 34X IO8吨/年(约1.78X1011 m3/年)。如此数量的液化天然气在汽化过程中会释放出大量的冷能，这部分冷能通常被海水或空气直接带走，造成了巨大的能量浪费，同时大量冷能的排放会对海洋生态带来负面影响。研发经济可行的液化天然气冷能利用方法已经成为当前能源领域的一个研究热点。我国淡水资源紧张，被联合国列为13个最贫水国之一，尤其是东部沿海地区，淡水资源量与经济发展程度、人口密度严重不协调，淡水资源的缺乏已经成为了制约经济发展与社会进步的瓶颈。从海洋获取淡水具有很高的经济效益和战略意义。近年来，国家对海洋资源的开发逐步升温，早在2003年制定的《全国海洋经济发展规划纲要》中就明确了“逐步把我国建设成为海洋强国”的战略目标，因此研究经济可行的海水淡化技术十分必要。海水淡化是指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序，其实现技术主要有蒸馏(蒸发)法、反渗透法、冷冻法、电渗析法和水合物法等，其中前两种已在海水淡化实践中得到了广泛的应用。蒸馏法的原理是使海水受热汽化、水蒸气冷凝而得到淡水，由于需要外部供给热能，且水的汽化潜热较大，所以其能耗较高。蒸馏法又包括多级闪蒸法、多效蒸馏法、压汽蒸馏法、膜蒸馏法、太阳能蒸馏法等，具有设备简单可靠、防垢性能好、易于大型化、产水量高、操作弹性大以及可利用低品位热能等优点。反渗透法利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开，从而达到海水淡化的目的。由于反渗透法是压力驱动的分离技术，淡化过程中没有相变，因此具有显著的节能特征。但是这种方法需要高压设备，而且原料水利用率只有75-80%，膜的定期清洗也给工程带来诸多不便。海水在结冰时，盐分被排除在冰晶之外，利用这一原理淡化海水的方法称为冷冻法。由于水结冰的凝固潜热仅为其蒸发汽化潜热的1/8，因此冷冻法海水淡化具有成本低、能耗少的优点。冷冻法海水淡化的工艺流程主要包括冰晶的形成、洗涤、分离、融化等，现有技术方案在冰晶的冲洗时要消耗大量的产品淡水，并且在制冷系统效率、产品淡水纯度方面有很大的局限性。综上所述，几种传统的海水淡化方法各自有其优缺点，探索新的能耗低、淡水品质高的海水淡化方法对于缓解淡水资源紧张十分必要。海水淡化和液化天然气接收站具有良好的地缘结合性，有文献报道利用液化天然气冷能液化二次冷媒，然后利用二次冷媒通过直接冷冻法来淡化海水，由于其高效传热性能、无换热面、无结垢腐蚀等一系列优点而得到重视。但该法的淡水产品仍然面临淡化效果不佳，甚至被二次冷媒污染等问题，后处理过程仍然繁琐。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种液化天然气冷能驱动的汽化与冷冻双作用海水淡化装置。一种液化天然气冷能驱动的汽化与冷冻双作用海水淡化装置包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门、第十五阀门、第十六阀门、第十七阀门、 第十八阀门、第十九阀门、第二十阀门、第二十一阀门、第二十二阀门、第二十三阀门、真空泵、原料海水泵、高纯淡水泵、浓海水泵、海冰淡水泵、冰浆泵、第一压力表、第二压力表、第一结晶器、第二结晶器、过滤器、脱气塔、第一预冷换热器、融化器、洗涤分离器、汽化结晶器、喷淋管和第二预冷换热器；第一结晶器侧面设有第一压力表，第二结晶器侧面设有第二压力表，汽化结晶器上部设有喷淋管，洗涤分离器中部设有振动筛，并与融化器相通；原料海水泵、第十一阀门、过滤器、脱气塔上端顺次连接，脱气塔底部、第一预冷换热器、融化器换热管顺次连接；融化器换热管出口分为二路，融化器换热管出口的一路、第一阀门、第一结晶器海水换热管、第十六阀门、第二预冷换热器的换热管、喷淋管顺次连接；融化器换热管出口的另一路、第二阀门、第二结晶器、第十七阀门、第二预冷换热器顺次连接；汽化结晶器上端分成为二路，汽化结晶器上端的一路、第十阀门、第二结晶器上端顺次连接;第二结晶器底部、第十八阀门、第一预冷换热器高纯淡水换热管、高纯淡水泵顺次连接；汽化结晶器上端的另一路、第七阀门、第一结晶器上端顺次连接；第一结晶器底部、第十五阀门、第一预冷换热器高纯淡水换热管顺次连接；汽化结晶器下部、第十九阀门、冰浆泵、洗涤分离器振动筛上方、融化器顺次连接；融化器底部、海冰淡水泵、第二十二阀门、第一预冷换热器海冰淡水换热管顺次连接；液化天然气进口分成二路，液化天然气进口的一路与第十三阀、第一结晶器液化天然气换热管、第三阀门、第二预冷换热器、第一预冷换热器天然气换热管顺次连接；液化天然气进口的另一路与第十四阀门、第二结晶器液化天然气换热管、第四阀门和第二预冷换热器顺次连接；脱气塔顶部、第十二阀门、真空泵顺次连接；第一结晶器的顶部、第五阀门、真空泵顺次连接；第二结晶器的顶部、第八阀门、真空泵顺次连接；第一结晶器海水换热管与第一阀门之间引出第六阀门，并与第七阀门和汽化结晶器顶部之间的管段相连接；在第二结晶器海水换热管与第二阀门之间引出第九阀门，并与第十阀门和汽化结晶器顶部之间的管段相连接；第二十二阀门与海冰淡水泵之间引出第二十三阀门，并与洗涤分离器顶部相连接构成冲洗回路；洗涤分离器底部、浓海水泵、第二十阀门、第一预冷换热器浓海水换热管顺次连接；第二十阀门与浓海水泵之间引出第二十一阀门，并与第一预冷换热器和融化器换热管之间的原料海水管段相连接用以回收利用洗涤水。本技术将液化天然气冷能回收与海水淡化有机结合，所提出的液化天然气冷能驱动的汽化与冷冻双作用海水淡化装置及方法，是基于低温的方式通过汽化和冷冻两种作用，同时获得高品质淡水和海冰淡水，具有淡水产率高的优点；由于并非液化天然气直接冷冻海水，可很好地实现冷量的梯级利用，以提高能效；该方法不存在二次冷媒，因此避免了二次冷媒的污染问题；此外，与远洋运输配套的液化天然气接收站通常建于海边，因此与海水淡化工程具有良好的地缘结合性。附图说明图I为液化天然气冷能驱动的汽化与冷冻双作用海水淡化装置示意图。具体实施方式如图I所示，一种液化天然气冷能驱动的汽化与冷冻双作用海水淡化装置，其特 征在于包括第一阀门I、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5、第六阀门6、第七阀门7、第八阀门8、第九阀门9、第十阀门10、第i^一阀门11、第十二阀门12、第十三阀门13、第十四阀门14、第十五阀门15、第十六阀门16、第十七阀门17、第十八阀门18、第十九阀门19、第二十本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1. ー种液化天然气冷能驱动的汽化与冷冻双作用海水淡化装置，其特征在于包括第一阀门(I)、第二阀门(2)、第三阀门(3)、第四阀门(4)、第五阀门(5)、第六阀门(6)、第七阀门(7)、第八阀门(8)、第九阀门(9)、第十阀门(10)、第十一阀门(11)、第十二阀门(12)、第十三阀门(13)、第十四阀门(14)、第十五阀门(15)、第十六阀门(16)、第十七阀门(17)、第十八阀门(18)、第十九阀门(19)、第二十阀门(20)、第二十一阀门(21)、第二十二阀门(22)、第二十三阀门(23)、真空泵(24)、原料海水泵(25)、高纯淡水泵(26)、浓海水泵(27)、海冰淡水泵(28)、冰浆泵(29)、第一压カ表(30)、第二压カ表(31)、第一结晶器(32)、第二结晶器(33)、过滤器(34)、脱气塔(35)、第一预冷换热器(36)、融化器(37)、洗涤分离器(38)、汽化结晶器(39)、喷淋管(40)和第二预冷换热器(41);第一結晶器(32)侧面设有第一压カ表(30)，第二结晶器(33)侧面设有第二压カ表(31)，汽化结晶器(39)上部设有喷淋管(40)，洗涤分离器(38)中部设有振动筛，并与融化器(37)相通；原料海水泵(25)、第十一阀门(11)、过滤器(34)、脱气塔(35)上端顺次连接，脱气塔(35)底部、第一预冷换热器(36)、融化器(37)换热管顺次连接；融化器(37)换热管出口分为ニ路，融化器(37)换热管出口的一路、第一阀门(I)、第一结晶器(32)海水换热管、第十六阀门(16)、第二预冷换热器(41)的换热管、喷淋管(40)顺次连接；融化器(37)换热管出口的另一路、第二阀门(2)、第二结晶器(33)、第十七阀门(17)、第二预冷换热器(41)顺次连接；汽化结晶器(39)上端分成为ニ路，汽化结晶器(39)上端的一路、第十阀门(10)、第二结晶器(33)上端顺次连接；第二結晶器(33...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤珂，包士然，金滔，李聪航，刘姝娟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：
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