CN206858344U - 基于液化天然气冷能的海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种基于液化天然气冷能的海水淡化系统，包括二次冷媒冷却器、海水片冰机、过滤式离心脱盐装置；二次冷媒冷却器为间接式冷却器，冷却器内设置天然气通道和二次冷媒通道，二次冷媒通道的出口连接于海水片冰机，海水片冰机底部连接过滤式离心脱盐装置，所述过滤式离心脱盐装置连接有融冰槽。采用本实用新型的系统，利用低成本的LNG冷能作为海水复合淡化工艺所需冷源，通过加原海水处理加速一部分冰的融化过程，同时降低附着在冰表面的卤水黏度，以有助于以机械离心作用分离盐胞，并通过对各级淡化操作的参数进行优化，实现了高脱盐率和高产水率，以及降低工程成本、节省时间及能耗、便于实施等因素的平衡，具有极强的工业推广价值。

Description

基于液化天然气冷能的海水淡化系统

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冷冻-加水-离心复合海水淡化系统。

背景技术

LNG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均需气化后使用，LNG气化时理论上会释放830kJ/kg的冷能。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，则既可以减轻LNG冷能对码头附近海域生态环境的影响又可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。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，这为采用冷冻法进行工业化的海水淡化提供了发展的机遇。

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，难以大范围工业化采用，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)。LNG接收站能够为采用冷冻法海水淡化提供低成本的冷源，但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，未能成为主流的海水淡化方法。因此将冷冻与后续淡化过程相结合，构建技术经济可行的高脱盐率复合淡化工艺，是实现利用LNG冷能进行海水淡化产业化亟待解决的问题。

现有技术采用的重力脱盐工艺，需要通过消耗能源创造一个高温环境或利用冰与环境的温度差在自然环境中对冰进行加热使其部分融化。如果利用自然温差，环境温度直接影响冰体的融化速度进而影响脱盐速度，而利用能源进行加热更易于控制并提高脱盐工艺的速度，但需要增加运行成本。中国北方地区冬季环境温度较低，利用自然热源进行重力脱盐会使得脱盐过程非常缓慢，如果用常规加热方式提高温度进行重力脱盐过程，不免造成能源的浪费。同时，重力脱盐由于直接依赖于冰的融化，且与外界直接接触的冰表面融化速度快而内部融化速度慢，不利于从内部打开盐胞结构，还需要将经过重力脱盐的冰打碎形成均匀的冰晶颗粒，并在后续的离心脱盐步骤中采用较高的离心速度才能实现充分脱除，导致工艺复杂且耗时长。

现有技术采用的冷冻-微波-离心脱盐工艺中，微波处理过程需要消耗一定的电能。

目前，亟待开发一种更加节能、脱盐率和产水率都高且利于大规模工业化推广的复合海水淡化方法。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种基于液化天然气冷能的复合海水淡化系统，以充分利用LNG气化过程所释放的大量冷能，采用间接传热方式快速冷冻海水，并在此基础上综合利用加水处理及离心脱盐技术，最终得到满足部分工农业生产或民用要求的淡水资源，最大限度地保证工业化生产的连续性并降低后处理的成本。

实现本实用新型上述目的的技术方案为：

一种基于液化天然气冷能的海水淡化系统，包括二次冷媒冷却器、海水片冰机、过滤式离心脱盐装置；

所述二次冷媒冷却器为间接式冷却器，冷却器内设置天然气通道和二次冷媒通道，所述二次冷媒通道的出口连接于所述海水片冰机。

所述海水片冰机设置有海水入口，海水片冰机底部连接所述过滤式离心脱盐装置，所述过滤式离心脱盐装置连接有融冰槽。

进一步地，所述过滤式离心脱盐装置具有圆筒形外壳，外壳内有圆筒形筛网，外壳和筛网之间为液体回收区域，所述液体回收区域通过管路连接有浓海水回收箱。

本实用新型优选技术方案之一为，所述浓海水回收箱为冷量回收换热装置，具有管壳式换热器的结构，回收箱的壳程流体为浓海水，管程流体为原海水，

所述融冰槽内设置有盘管，所述浓海水回收箱的原海水的出口连接所述融冰槽内的盘管；融冰槽槽壁和盘管之间为将冰融化为淡水的区域。

可选地，融冰槽内设置有辅助加热盘管。

海水供应系统中的原海水依次经过浓海水回收箱和融冰槽内的原海水预冷盘管与片冰机内的海水分布装置相连。待处理海水经过浓海水回收箱和融冰槽内的原海水预冷盘管，与浓海水和融冰槽内待融化的冰实现间接热交换，可以使海水在进入片冰机前实现预冷，从而提高片冰机的出冰率，同时回收浓海水中的冷量、将冰融化为淡水，实现了能源的充分利用，同时保证了进入片冰机的海水盐度稳定。

其中，所述二次冷媒冷却器通过二次冷媒管路连接于储液罐，所述二次冷媒管路上设置有二次冷媒泵和逆止阀；

所述海水片冰机顶部设置有海水分布装置，所述海水片冰机底部连接有锥形的冰水分离器；所述海水片冰机通过管路连接于浓海水回收箱。

所得到的浓海水经过浓海水回收系统回收处理后，可以进一步加工利用，如输送至制盐或盐化工厂。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的装置，利用低成本的LNG冷能作为基于冷冻过程的海水复合淡化工艺所需冷源，在此基础上，通过加原海水处理加速一部分冰的融化过程，使盐胞通道打开，同时降低附着在冰表面的卤水黏度，以有助于以机械离心作用分离盐胞，提高剩余冰的纯度，便于控制，步骤简单、节能环保，可以缩短工艺时间，并通过对各级淡化操作的参数进行优化，实现了高脱盐率和高产水率，以及降低工程成本、节省时间及能耗、便于实施等因素的平衡，具有极强的工业推广价值。

附图说明

图1为本实用新型海水淡化系统结构简图。

图中，1为次冷媒冷却器，101为储液罐，102为二次冷媒泵，103为逆止阀，2为海水片冰机，201为海水分布装置，3为过滤式离心脱盐装置，4为融冰槽，401为融冰槽盘管，402为辅助加热盘管，5为浓海水回收箱，501为原海水预冷盘管，6为冰水分离器。

具体实施方式

以下以具体实施例来进一步说明本实用新型技术方案。本领域技术人员应当知晓，实施例仅用于说明本实用新型，不用于限制本实用新型的范围。

实施例中，如无特别说明，所用技术手段为本领域常规的技术手段。

所述脱盐率是指：处理后所得水中盐的浓度占海水原始盐浓度的百分比。

实施例1：

参见图1，一种基于液化天然气冷能的海水淡化系统，包括二次冷媒冷却器1、海水片冰机2、过滤式离心脱盐装置3；

所述二次冷媒冷却器1为间接式冷却器(板式换热器)，冷却器内设置天然气通道和二次冷媒通道，所述二次冷媒通道的出口连接于所述海水片冰机2，二次冷媒冷却器1通过二次冷媒管路连接于储液罐101，在二次冷媒管路上设置有二次冷媒泵102和逆止阀103；

海水片冰机2顶部设置有海水分布装置201，所述海水片冰机2底部连接有锥形的冰水分离器6；所述海水片冰机2通过管路连接于浓海水回收箱。

所述过滤式离心脱盐装置3连接融冰槽4。过滤式离心脱盐装置3具有圆筒形外壳，外壳内有圆筒形筛网，外壳和筛网之间为液体回收区域，所述液体回收区域通过管路连接浓海水回收箱5。所述浓海水回收箱5为冷量回收换热装置，具有管壳式换热器的结构，回收箱的壳程流体为浓海水，管程流体为原海水。

融冰槽4内设置有盘管，所述浓海水回收箱的原海水的出口连接所述融冰槽4内的盘管；融冰槽槽壁和盘管之间为将冰融化为淡水的区域。融冰槽4内还设置有辅助加热盘管402。

海水供应系统中的原海水依次经过浓海水回收箱和融冰槽内的原海水预冷盘管与片冰机内的海水分布装置相连。待处理海水经过浓海水回收箱和融冰槽内的原海水预冷盘管，与浓海水和融冰槽内待融化的冰实现间接热交换，可以使海水在进入片冰机前实现预冷，从而提高片冰机的出冰率，同时回收浓海水中的冷量、将冰融化为淡水，实现了能源的充分利用，同时保证了进入片冰机的海水盐度稳定。

采用上述的系统，本实施例给出一种具体的海水淡化操作、及相应的工艺参数：

(1)取原始盐浓度为3％的海水，其经过浓海水回收箱和融冰槽的预冷后，将液化天然气与无水乙醇间接换热，得到气态天然气并使无水乙醇温度降低后，再将所得无水乙醇与所述海水充分进行间接换热，在片冰机内使得一部分海水结冰，制得的冰片厚度约为1-3mm；冰水分离后，回收剩余海水，冰备用；

(2)取步骤(1)所得冰501g，送入过滤式离心脱盐装置，同时加入温度为26.9℃、质量为冰质量70％的原海水；

(3)启动过滤式离心脱盐装置，将步骤(2)所得冰水混合物在3000r/min条件下离心2min，进行离心处理，离心的同时使冰水分离；回收液体，剩余的冰备用；

(4)将步骤(3)所得剩余的冰完全融化，即得淡水。

经本实施例处理后，海水的脱盐率为91％；处理后所得水的质量为步骤(2)所取冰质量的45.6％。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的具体实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，本领域技术人员在现有技术的基础上还可做多种修改和变化，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于液化天然气冷能的海水淡化系统，其特征在于，包括二次冷媒冷却器、海水片冰机、过滤式离心脱盐装置；

所述二次冷媒冷却器为间接式冷却器，冷却器内设置天然气通道和二次冷媒通道，所述二次冷媒通道的出口连接于所述海水片冰机，

所述海水片冰机设置有海水入口，海水片冰机底部连接所述过滤式离心脱盐装置，所述过滤式离心脱盐装置连接有融冰槽。

2.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，所述过滤式离心脱盐装置具有圆筒形外壳，外壳内有圆筒形筛网，外壳和筛网之间为液体回收区域，所述液体回收区域通过管路连接有浓海水回收箱。

3.根据权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，所述浓海水回收箱为冷量回收换热装置，具有管壳式换热器的结构，回收箱的壳程流体为浓海水，管程流体为原海水，所述融冰槽内设置有盘管，所述浓海水回收箱的原海水的出口连接所述融冰槽内的盘管；融冰槽槽壁和盘管之间为将冰融化为淡水的区域。

4.根据权利要求3所述的海水淡化系统，其特征在于，所述融冰槽内还设置有辅助加热盘管。

5.根据权利要求1～4任一项所述的海水淡化系统，其特征在于，所述二次冷媒冷却器通过二次冷媒管路连接于储液罐，所述二次冷媒管路上设置有二次冷媒泵和逆止阀。

6.根据权利要求1～4任一项所述的海水淡化系统，其特征在于，所述海水片冰机顶部设置有海水分布装置，所述海水片冰机底部连接有锥形的冰水分离器；所述海水片冰机通过管路连接于浓海水回收箱。