CN102531261B - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明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及方法。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。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化，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及方法。
背景技术
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7.04×107 吨/年(约9.36×1010 m3/年)，二期工程总规模能力达到1.34×108 吨/年(约1.78×1011 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。
发明内容
本发明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及方法。
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。
液化天然气冷能驱动的汽化与冷冻双作用海水淡化方法是根据水蒸气的相平衡压力随温度降低而减小的原理，利用液化天然气冷能形成的低温真空作为驱动源，抽吸汽化结晶器内的水蒸气，使得经过预冷由喷淋管喷淋的原料海水在三相点附近汽化，同时由于汽化吸热效应使得原料海水在汽化结晶器中冷冻结冰，即在海水三相点基于汽化和凝固两种相变过程分别通过气相和固相从原料海水中分离出淡水；水蒸气在第一结晶器或第二结晶器中被液化天然气凝华为冰，在切换操作后，通过原料海水复温融化为高纯度的淡水供给用户使用；而由于汽化吸热作用在汽化结晶器中形成的冰浆被泵送至洗涤分离器进行洗涤和固液分离，冰晶被转移至融化器中通过原料海水复温融化为海冰淡水供给用户使用；液化天然气由于吸收水蒸气凝华为冰的相变潜热以及部分显热而汽化为气态，依次在第二预冷换热器和第一预冷换热器中冷却原料海水，梯级回收冷能，同时升温至接近常温供给用户使用。
本发明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1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1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1、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、第一压力表30、第二压力表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；第一结晶器32侧面设有第一压力表30，第二结晶器33 侧面设有第二压力表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换热管出口分为二路，融化器37换热管出口的一路、第一阀门1、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上端分成为二路，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；第二结晶器33底部、第十八阀门18、第一预冷换热器36高纯淡水换热管、高纯淡水泵26顺次连接；汽化结晶器39上端的另一路、第七阀门7、第一结晶器32上端顺次连接；第一结晶器32底部、第十五阀门15、第一预冷换热器36 高纯淡水换热管顺次连接；汽化结晶器39下部、第十九阀门19、冰浆泵29、洗涤分离器38振动筛上方、融化器37顺次连接；融化器37底部、海冰淡水泵28、第二十二阀门22、第一预冷换热器36 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13、第一结晶器32 液化天然气换热管、第三阀门3、第二预冷换热器41、第一预冷换热器36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14、第二结晶器33 液化天然气换热管、第四阀门4和第二预冷换热器41 顺次连接；脱气塔35顶部、第十二阀门12、真空泵24顺次连接；第一结晶器32的顶部、第五阀门5、真空泵24 顺次连接；第二结晶器33的顶部、第八阀门8、真空泵24 顺次连接；第一结晶器32海水换热管与第一阀门1之间引出第六阀门6，并与第七阀门7和汽化结晶器39顶部之间的管段相连接；在第二结晶器33 海水换热管与第二阀门2之间引出第九阀门9，并与第十阀门10和汽化结晶器39顶部之间的管段相连接；第二十二阀门22与海冰淡水泵28之间引出第二十三阀门23，并与洗涤分离器38顶部相连接构成冲洗回路；洗涤分离器38底部、浓海水泵27、第二十阀门20、第一预冷换热器36浓海水换热管顺次连接；第二十阀门20与浓海水泵27之间引出第二十一阀门21，并与第一预冷换热器36和融化器37换热管之间的原料海水管段相连接用以回收利用洗涤水。
液化天然气冷能驱动的汽化与冷冻双作用海水淡化方法是利用液化天然气的冷能形成低温真空（例如：在室温298K，水蒸气的气液相平衡压力为3141.7Pa；在水的三相点273.16K，气液固三相平衡压力为611.65Pa；而在200K，水蒸气的气固相平衡压力仅为0.16Pa。可见，随着温度降低，水蒸气的相平衡压力显著减小）作为“驱动源”，抽吸汽化结晶器39内的水蒸气，使得经过预冷由喷淋管40喷淋的原料海水在其三相点附近汽化，同时由于汽化吸热效应使得原料海水在汽化结晶器39中冷冻结冰，即在海水三相点基于汽化和凝固两种相变过程分别通过气相和固相从原料海水中分离出淡水。汽化而得的水蒸气在第一结晶器32或第二结晶器33中被液化天然气凝华为冰，在切换操作后通过原料海水复温融化为高纯度的淡水供给用户使用；而由于汽化吸热作用在汽化结晶器39中形成的冰浆被泵送至洗涤分离器38进行洗涤和固液分离，之后冰晶被转移至融化器37中通过原料海水复温融化为海冰淡水供给用户使用。液化天然气由于吸收水蒸气凝华为冰的相变潜热以及部分显热而汽化为气态，而后依次在第二预冷换热器41和第一预冷换热器36中冷却原料海水，梯级回收其冷能，同时升温至接近常温供给用户使用。
以下结合附图1对本发明的具体运行过程作进一步的描述：
1．开启第五、第六、第七、第八、第九和第十阀门，其他阀门均关闭，启动真空泵对汽化结晶器和两个结晶器抽真空。
2．完成抽真空之后，关闭阀门第五、第六、第七、第八和第九阀门，开启第十一、第十二、第一、第十六、第十九、第二十、第十、第十四和第四阀门。原料海水泵泵送原料海水，经过第十一阀门进入过滤器，去除海水中混有的泥沙等杂质。过滤后的原料海水进入脱气塔，进行减压脱气，脱除溶解在海水中的不凝性气体如氧气等，以减少运行过程中在结晶器内的不凝性气体聚集。脱气后的海水一次流经第一预冷换热器、融化器、第一阀门、第一结晶器、第十六阀门和第二预冷换热器，被预冷至接近三相点，由喷淋管在汽化结晶器内喷淋。由于液化天然气通过第十四阀门流经第二结晶器，汽化后的天然气经第四阀门、第二预冷换热器和第一预冷换热器回收低品位冷能后排出，因而第二结晶器处于低温状态。汽化结晶器中的水蒸气被抽吸至第二结晶器中，被液化天然气的冷量凝固成冰，这种源于第二结晶器与汽化结晶器温差的水蒸气相平衡压力差导致的抽吸作用，促使汽化结晶器中的海水不断汽化。而喷淋方式可以大大增加海水的表面积，提升汽化的速率。由于海水的汽化吸热效应，已被预冷至三相点附近的海水部分凝固为冰晶，形成冰浆，聚集在汽化结晶器的下部，并由冰浆泵转移到洗涤分离器内。由于第一次运行时海水预冷不充分(未经历与冰晶的换热过程，喷淋前温度离三相点相对较远)，此时汽化结晶器内的冰晶产出较少。在洗涤分离器中，经振动筛分，浓海水在重力作用下透过振动筛流到筛板下方，而冰晶停留在筛板上。浓海水从洗涤分离器底部流出，在浓海水泵的泵送作用下，经第二十阀门，在第一预冷换热器回收冷量后排出系统。部分振动筛上的冰晶被进一步转移到融化器内。为了将融化器和第二结晶器中的冰融化为淡水产品排出系统，需要进行切换操作。
3．切换操作：在上述阀门开闭状态下，关闭第一阀门，开启第六阀门，由于汽化结晶器的高度位置低于第十六阀门，因此第一阀门和第十六阀门之间穿越第一结晶器的管线中的海水将由于自身重力下降至第十六阀门以下位置，而第一阀门和第十六阀门之间管线流道由来自汽化结晶器的水蒸气填充。之后，关闭第六阀门和第十六阀门。这样，后续液化天然气流经第一结晶器时，第一阀门和第十六阀门之间管线内就不会因为存在海水而冻堵管线。然后，进一步关闭第十、第十九、第二十、第十四和第四阀门，开启第二、第十七、第十八、第二十一、第二十三、第七、第十三和第三阀门。脱气后的原料海水依次流经第一预冷换热器、融化器、第二阀门、第二结晶器、第十七阀门，使融化器和结晶器中的冰晶复温融化，而原料海水自身被预冷，之后流经第二预冷换热器被仍然具有较高品位冷能的天然气进一步冷却至其三相点附近，由喷淋管在汽化结晶器内喷淋。第二结晶器中的冰融化为高纯淡水经第十八阀门和第一预冷换热器，由高纯淡水泵排出系统。由于液化天然气通过第十三阀门流经第一结晶器，汽化后的天然气经第三阀门、第二预冷换热器和第一预冷换热器回收低品位冷能后排出，因而第一结晶器处于低温状态。汽化结晶器中的水蒸气被抽吸至第一结晶器中，由液化天然气的冷量凝固成冰。由于海水的汽化吸热效应，已被预冷至三相点附近的海水部分凝固为冰晶，形成冰浆，聚集在汽化结晶器的下部。此时，上一次运行形成的海冰分别存放在洗涤分离器和融化器中，其中融化器中的冰晶被原料海水融化为海冰淡水从融化器底部流出，由海冰淡水泵泵送，经第二十三阀门回流至洗涤分离器的顶部，用于洗涤其中的冰晶。洗涤后沉积在洗涤分离器底部的洗涤水与原料海水相比，其温度和含盐度均较低，经浓海水泵、第二十一阀门与经第一预冷换热器预冷的原料海水进行混合加以回收。洗涤完毕后，关闭第二十一、第二十三阀门，开启第二十、第二十二阀门，将洗涤分离器内的全部冰晶转移到融化器内，洗涤后的大量冰晶继续被原料海水融化为海冰淡水从融化器底部流出，经海冰淡水泵、第二十二阀门、第一预冷换热器排出系统。由于上一次运行时留在洗涤分离器内的冰晶已经全部转移到融化器中，洗涤分离器已经排空，可以开启第十九阀门使汽化结晶器下部的冰浆由冰浆泵转移到洗涤分离器中。冰浆在洗涤分离器中进行振动筛分，冰晶滞留在振动筛上，浓海水经浓海水泵、第二十阀门和第一预冷换热器排出系统。将振动筛上的一部分冰晶转移到融化器内。为了将融化器和第一结晶器中的冰融化为淡水产品排出系统，需要进行切换操作。
4．切换操作：在上述阀门开闭状态下，关闭第二阀门，开启第九阀门，由于汽化结晶器的高度位置低于第十七阀门，因此第二阀门和第十七阀门之间穿越第二结晶器的管线中的海水将由于自身重力下降至第十七阀门以下位置，而第二阀门和第十七阀门之间管线流道由来自汽化结晶器的水蒸气填充。之后，关闭第九阀门和第十七阀门。这样，后续液化天然气流经第二结晶器时，第二阀门和第十七阀门之间管线内就不会因为存在海水而冻堵管线。然后进一步，关闭第七、第十八、第十九、第二十、第二十二、第十三和第三阀门，开启第一、第十五、第十六、第二十一、第二十三、第十、第十四和第四阀门。脱气后的海水在第一预冷换热器中被产品天然气、高纯淡水、浓海水以及海冰淡水预冷后，依次经融化器、第一阀门、第一结晶器、第十六阀门，使融化器和结晶器中的冰晶复温融化，而原料海水自身被预冷，之后流经第二预冷换热器被仍然具有较高品位冷能的天然气进一步冷却至其三相点附近，由喷淋管在汽化结晶器内喷淋。第一结晶器中的冰融化为高纯淡水经第十五阀门和第一预冷换热器，由高纯淡水泵排出系统。由于液化天然气通过第十四阀门流经第二结晶器，汽化后的天然气经第四阀门、第二预冷换热器和第一预冷换热器回收低品位冷能后排出，因而第二结晶器处于低温状态。汽化结晶器中的水蒸气被抽吸至第二结晶器中，由液化天然气的冷量凝固成冰。由于海水的汽化吸热效应，已被预冷至三相点附近的海水部分凝固为冰晶，形成冰浆，聚集在汽化结晶器的下部。此时，上一次运行形成的海冰分别存放在洗涤分离器和融化器中，其中融化器中的冰晶被原料海水融化为海冰淡水从融化器底部流出，由海冰淡水泵泵送，经第二十三阀门回流至洗涤分离器的顶部，用于洗涤其中的冰晶。洗涤后沉积在洗涤分离器底部的洗涤水经浓海水泵、第二十一阀门与经第一预冷换热器预冷的原料海水进行混合加以回收。洗涤完毕后，关闭第二十一、第二十三阀门，开启第二十、第二十二阀门，将洗涤分离器内的全部冰晶转移到融化器内，洗涤后的大量冰晶继续被原料海水融化为海冰淡水从融化器底部流出，经海冰淡水泵、第二十二阀门、第一预冷换热器排出系统。由于此时上一次运行时留在洗涤分离器内的冰晶已经全部转移到融化器中，洗涤分离器已经排空，可以开启第十九阀门使汽化结晶器下部的冰浆由冰浆泵转移到洗涤分离器中。冰浆在洗涤分离器中进行振动筛分，冰晶滞留在振动筛上，浓海水经浓海水泵、第二十阀门和第一预冷换热器排出系统。将振动筛上的一部分冰晶转移到融化器内。为了将融化器和第二结晶器中的冰融化为淡水产品排出系统，需要再次进行切换操作。
如此往复切换，就能够实现利用液化天然气冷能进行连续的海水淡化。
值得注意的是，装置中汽化结晶器的位置高度应低于第十六阀门和第十七阀门，以便于利用重力作用排出结晶器内管路中的海水，防止在液化天然气流经某一结晶器时管道中残留的海水结冰而堵塞管路。
另外，随着系统运行时间的延长，由于脱气不彻底而残留的不凝性气体聚集在结晶器中，对系统产生不利影响。此时，需采用真空泵对结晶器进行抽真空，以排出系统中的不凝性气体。对于第一结晶器，可以在刚切换到凝固水蒸气的工况时，暂时关闭与汽化结晶器连接的第七阀门，而开启第五阀门，启动真空泵抽除不凝性气体，然后再关闭第五阀门和真空泵，打开第七阀门，进入正常运行。与此类似，对于第二结晶器，可以在刚切换到凝固水蒸气的工况时，暂时关闭与汽化结晶器连接的第十阀门，而开启第八阀门，启动真空泵抽除不凝性气体，然后再关闭第八阀门和真空泵，打开第十阀门，进入正常运行。
Claims (1)
1.一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的使用方法，其特征在于该装置包括第一阀门(1)、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)、第一压力表(30)、第二压力表(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)；第一结晶器(32)侧面设有第一压力表(30)，第二结晶器(33) 侧面设有第二压力表(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)换热管出口分为二路，融化器(37)换热管出口的一路、第一阀门(1)、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)上端分成为二路，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；第二结晶器(33)底部、第十八阀门(18)、第一预冷换热器(36)高纯淡水换热管、高纯淡水泵(26)顺次连接；汽化结晶器(39)上端的另一路、第七阀门(7)、第一结晶器(32)上端顺次连接；第一结晶器(32)底部、第十五阀门(15)、第一预冷换热器(36) 高纯淡水换热管顺次连接；汽化结晶器(39)下部、第十九阀门(19)、冰浆泵(29)、洗涤分离器(38)振动筛上方、融化器(37)顺次连接；融化器(37)底部、海冰淡水泵(28)、第二十二阀门(22)、第一预冷换热器(36) 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(13)、第一结晶器(32) 液化天然气换热管、第三阀门(3)、第二预冷换热器(41)、第一预冷换热器(36)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(14)、第二结晶器(33) 液化天然气换热管、第四阀门(4)和第二预冷换热器(41) 顺次连接；脱气塔(35)顶部、第十二阀门(12)、真空泵(24)顺次连接；第一结晶器(32)的顶部、第五阀门(5)、真空泵(24) 顺次连接；第二结晶器(33)的顶部、第八阀门(8)、真空泵(24) 顺次连接；第一结晶器(32)海水换热管与第一阀门(1)之间引出第六阀门(6)，并与第七阀门(7)和汽化结晶器(39)顶部之间的管段相连接；在第二结晶器(33) 海水换热管与第二阀门(2)之间引出第九阀门(9)，并与第十阀门(10)和汽化结晶器(39)顶部之间的管段相连接；第二十二阀门(22)与海冰淡水泵(28)之间引出第二十三阀门(23)，并与洗涤分离器(38)顶部相连接构成冲洗回路；洗涤分离器(38)底部、浓海水泵(27)、第二十阀门(20)、第一预冷换热器(36)浓海水换热管顺次连接；第二十阀门(20)与浓海水泵(27)之间引出第二十一阀门(21)，并与第一预冷换热器(36)和融化器(37)换热管之间的原料海水管段相连接用以回收利用洗涤水；根据水蒸气的相平衡压力随温度降低而减小的原理，利用液化天然气冷能形成的低温真空作为驱动源，抽吸汽化结晶器(39)内的水蒸气，使得经过预冷由喷淋管(40)喷淋的原料海水在三相点附近汽化，同时由于汽化吸热效应使得原料海水在汽化结晶器(39)中冷冻结冰，即在海水三相点基于汽化和凝固两种相变过程分别通过气相和固相从原料海水中分离出淡水；水蒸气在第一结晶器(32)或第二结晶器(33)中被液化天然气凝华为冰，在切换操作后，通过原料海水复温融化为高纯度的淡水供给用户使用；而由于汽化吸热作用在汽化结晶器(39)中形成的冰浆被泵送至洗涤分离器(38)进行洗涤和固液分离，冰晶被转移至融化器(37)中通过原料海水复温融化为海冰淡水供给用户使用；液化天然气由于吸收水蒸气凝华为冰的相变潜热以及部分显热而汽化为气态，依次在第二预冷换热器(41)和第一预冷换热器(36)中冷却原料海水，梯级回收冷能，同时升温至接近常温供给用户使用。
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