CN112047414A - 一种适用于lng燃料动力船的海水淡化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，该系统包括LNG供应系统、冷循环系统、原料海水系统、淡水转化系统，LNG供应系统和冷循环系统进行热交换为LNG供应系统提供热源，原料海水系统通过管道连接冷循环系统，冷循环系统连接淡水转化系统，LNG供应系统通过管道连接淡水转化系统并为淡水转化系统提供热源。通过液化天然气在气化过程中释放的大量冷量，冷却冷媒使其温度降低，通过冷媒与海水间的换热制得冰晶，利用双燃料发动机的高温废气融化冰晶最终得到淡水，该过程回收液化天然气中蕴含的大量冷量和发动机的废热，无需额外配备高能耗制冷机组，能有效降低海水淡化系统的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及船舶淡水生成系统领域，具体涉及一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统。
背景技术
远洋船舶在航行过程中，人员、设备需要消耗大量的淡水，而如此大的淡水消耗仅仅依靠船舶自身携带的淡水远不能满足需求，为满足船舶淡水需求，大型船舶通常配有海水淡化装置。目前船舶上常用的海水淡水装置的工作原理主要是蒸馏法或反渗透法。而冷冻法是利用海水在冻结过程中盐分被排除在冰晶之外的原理来实现海水淡化，与蒸馏法和反渗透法相比，冷冻法的流程比较简单、理论能耗低，但是需要额外配置一套制冷系统为冷媒提供冷量，会消耗大量的能源，因此在船舶系统中应用比较少见。
作为一种清洁低碳能源，LNG（液化天然气）被越来越多的船舶应用作为动力燃料。对于LNG燃料动力船而言，天然气首先以-163℃的液态的形式存储于储罐，天然气需要从液化天然气(LNG)气化为气态天然气(NG)，最后以气态的形式输送至船舶发动机，天然气在气化的过程中释放大量冷量，而目前对于这部分冷能并没有很好的利用手段。另一方面，船舶发动机所排放的废气还有大量的余热可以利用。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，利用液化天然气气化过程中释放的冷量和船舶发动机废气中的余热进行海水淡化，本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：
一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，该系统包括LNG供应系统、冷循环系统、原料海水系统、淡水转化系统，LNG供应系统和冷循环系统进行热交换为LNG供应系统提供热源，原料海水系统通过管道连接冷循环系统，冷循环系统连接淡水转化系统，LNG供应系统通过管道连接淡水转化系统并为淡水转化系统提供热源。
进一步地，LNG供应系统包括依次连接的LNG燃料舱、低温泵、第一换热器、双燃料发动机，LNG供应系统通过第一换热器与冷循环系统进行热交换；双燃料发动机通过管道连接海水转化系统，双燃料发动机为海水转化系统提供热源；原料海水系统包括海水泵、进水管、出水管，海水泵连接在进水管的前端，进水管和出水管分别连接冷循环系统，进水管和出水管之间还设有第二换热器。
进一步地，进水管上还设有过滤器，过滤器设置在海水泵和冷循环系统之间。
进一步地，淡水转化系统包括储冰舱、淡水舱，储冰舱和冷循环系统之间还设有传送装置，储冰舱和淡水舱之间通过管道连接，双燃料发动机通过管道连接储冰舱。
进一步地，冷循环系统包括结晶器、冷媒传输管道，结晶器包括内体和外体，内体活动设置在外体内部，内体可相对外体转动；冷媒传输管道连接第一换热器，冷媒传输管道的两端分别连接内体的上端和下端；进水管的一端连通外体上端，出水管的一端连通外体的下端。
进一步地，进水管的一端还设有喷头，喷头设置在内体和外体之间。
进一步地，外体的内侧壁上还设有刮冰刀，刮冰刀的竖直下方设有传送装置。
进一步地，双燃料发动机提供的热源为气体。
进一步地，冷媒传输管道内设有冷媒，冷媒为无机物、氟利昂和碳氢化合物中的一种。
进一步地，储冰舱内设有加热管路，双燃料发动机通过管道连接储冰舱内的加热管路。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过液化天然气在气化过程中释放的大量冷量，冷却冷媒使其温度降低，通过冷媒与海水间的换热制得冰晶，利用双燃料发动机的高温废气融化冰晶最终得到淡水，该过程回收液化天然气中蕴含的大量冷量和发动机的废热，无需额外配备高能耗制冷机组，能有效降低海水淡化系统的能耗。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
图2是本发明中的冷循环系统示意图。
图中，1、LNG燃料舱；2、第一换热器；3、双燃料发动机；4、结晶器；5、储冰舱；6、淡水舱；7、第二换热器；8、过滤器；9、海水泵；10、低温泵；11、进水管；12、出水管；13、传送装置；14、冷媒传输管道；41、内体；42、外体；43、喷头；44、刮冰刀。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步描述：
一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，如图1-2所示，包括LNG供应系统、冷循环系统、原料海水系统、淡水转化系统。
具体地，LNG供应系统包括LNG燃料舱1、低温泵10、第一换热器2、双燃料发动机3；原料海水系统包括海水泵9、过滤器8、进水管11、出水管12、第二换热器7；淡水转化系统包括储冰舱5、淡水舱6、传送装置13；冷循环系统包括结晶器4、冷媒传输管道14，结晶器4包括内体41和外体42，内体41活动设置在外体42的内部，内体41可相对外体42沿轴转动；冷媒传输管道14穿过第一换热器2与LNG供应系统进行热交换，冷媒传输管道14的两端分别连接内体41的上端和下端，冷媒传输管道41内的冷媒需满足如下特点：具有较高的导热系数，具有良好的化学稳定性，对金属腐蚀性小，凝固点与LNG温度相差不大，可以采用无机物、氟利昂和碳氢化合物中的一种，冷媒在热交换过程中不发生相变。
如图1所示，LNG燃料舱1、低温泵10、第一换热器2、双燃料发动机3依次连接，低温泵10将LNG燃料舱1内的低温液态LNG抽送经过第一换热器2后转化为气态天然气供双燃料发动机3使用，双燃料发动机3工作产生的高温废气经管道输送至淡水转化系统。
海水泵9、过滤器8第二换热器7和喷头43之间通过进水管11依次连接，喷头43设置在内体41和外体42之间，通过喷头43向结晶器4的内体41表面喷射海水，部分海水在结晶器4的内体41的表面发生结晶，其余海水通过下端的出水管12流出，由出水管12流出的海水经第二换热器7与进水管11内的海水进行热交换后排出。
储冰舱5和冷循环系统之间还设有传送装置13，传送装置13用于传输冰块，储冰舱5设置在淡水舱6的上端，储冰舱5和淡水舱6之间通过管道连接，在储冰舱5内部设置加热管路，双燃料发动机3通过管道连接储冰舱5内部的加热管路，为储冰舱5提供热源。外体42的内侧壁上还设有刮冰刀44，刮冰刀44的竖直下方设有传送装置13，传送装置13为传冰带，当内体41的外表面海水结晶达到一定厚度，旋转的内体41在刮冰刀44的作用下将结晶刮下后经传冰带送往储冰舱5。
工作过程：
1、首先低温泵10将LNG燃料舱中1的液化天然气（LNG）输入至第一换热器2，液化天然气与高温的冷媒在第一换热器2中进行换热，在热交换过程中，液化天然气蒸发气化变成气态天然气，之后通过管道输入双燃料发动机3作为双燃料发动机3的燃料，高温的冷媒放热，与液化天然气进行热交换后降温变为低温的冷媒，通过冷媒传输管道14进入结晶器4内体41，作为使海水降温结冰的冷源；
2、原料海水通过海水泵9后沿着进水管11进入过滤器8，过滤掉杂质后通过管道进入第二换热器7，海水在第二换热器7内与从结晶器4排出的低温浓海水进行热交换，之后低温原料海水通过进水管11进入结晶器4的外体42内；
3、结晶器4的内体41沿中间垂直转轴进行旋转，低温的冷媒通过冷媒传输管道14输入内体41，使得内体温度降低。在内体41旋转过程中，从第二换热器7流出的原料海水通过外体喷头喷至内体41外表面，海水接触低温内体41结冰粘附在内体41的外表面上，剩余的海水流至外体42底部，由于其温度较低，通过出水管12输送至第二换热器7，与原料海水在第二换热器7内进行热交换；
4、当内体41表面冰晶达到一定厚度后，喷头43停止喷水，刮冰刀44伸出将内体41外表面的冰晶刮落，落入底部的传冰带，传冰带将冰晶运输至储冰舱5
5、在储冰舱5中，加热管路对冰晶进行加热，冰晶融化后的淡水流入淡水舱6，加热管路内用于融化冰的热源为双燃料发动机3燃烧产生的高温废气；
6、从结晶器4中流出的低温浓海水与从过滤器8流出的原料海水在第二换热器7中进行热交换，使得原料海水温度降低，从而减小结晶负荷，发生热交换后的浓海水排出船外。
本实施例只是对本发明的进一步解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性的修改，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，其特征在于，该系统包括LNG供应系统、冷循环系统、原料海水系统、淡水转化系统，所述LNG供应系统和冷循环系统进行热交换为LNG供应系统提供热源，所述原料海水系统通过管道连接冷循环系统，所述冷循环系统连接淡水转化系统，所述LNG供应系统通过管道连接淡水转化系统并为淡水转化系统提供热源。
2.根据权利要求1所述的一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，其特征在于，所述LNG供应系统包括依次连接的LNG燃料舱、低温泵、第一换热器、双燃料发动机，所述LNG供应系统通过第一换热器与冷循环系统进行热交换；所述双燃料发动机通过管道连接海水转化系统，双燃料发动机为海水转化系统提供热源；所述原料海水系统包括海水泵、进水管、出水管，所述海水泵连接在进水管的前端，所述进水管和出水管分别连接冷循环系统，所述进水管和出水管之间还设有第二换热器。
3.根据权利要求2所述的一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，其特征在于，所述进水管上还设有过滤器，所述过滤器设置在海水泵和冷循环系统之间。
4.根据权利要求2所述的一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，其特征在于，所述淡水转化系统包括储冰舱、淡水舱，所述储冰舱和冷循环系统之间还设有传送装置，所述储冰舱和淡水舱之间通过管道连接，所述双燃料发动机通过管道连接储冰舱。
5.根据权利要求2所述的一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，其特征在于，所述冷循环系统包括结晶器、冷媒传输管道，所述结晶器包括内体和外体，所述内体活动设置在外体内部，所述内体可相对外体转动；所述冷媒传输管道连接第一换热器，所述冷媒传输管道的两端分别连接内体的上端和下端；所述进水管的一端连通外体上端，所述出水管的一端连通外体的下端。
6.根据权利要求5所述的一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，其特征在于，所述进水管的一端还设有喷头，所述喷头设置在内体和外体之间。
7.根据权利要求5所述的一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，其特征在于，所述外体的内侧壁上还设有刮冰刀，所述刮冰刀的竖直下方设有传送装置。
8.根据权利要求2或4所述的一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，其特征在于，所述双燃料发动机提供的热源为气体。
9.根据权利要求5所述的一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，其特征在于，所述冷媒传输管道内设有冷媒，所述冷媒为无机物、氟利昂和碳氢化合物中的一种。
10.根据权利要求4所述的一种适用于LNG燃料动力船的海水淡化系统，其特征在于，所述储冰舱内设有加热管路，所述双燃料发动机通过管道连接储冰舱内的加热管路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201208 |