[实用新型]一种基于液化天然气冷能的冷冻‑微波‑离心复合海水淡化装置

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冷冻-微波-离心复合海水淡化装置。

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。因此将冷冻与后续脱盐过程相结合，构建技术经济可行的高脱盐率复合脱盐工艺，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。

实用新型内容

本实用新型装置流程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，采用间接传热方式快速冷冻海水，并在此基础上综合利用微波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。

本实用新型提供一种基于液化天然气冷能的冷冻-微波-离心复合海水淡化装置。

具体而言，所述装置包括顺序连接的海水供应系统、海水冷冻及微波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循环系统。

所述海水冷冻及微波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、微波处理设备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二次冷媒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微波离心脱盐系统内，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的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却器；所述二次冷媒冷却器为耐高压、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。

所述二次冷媒冷却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却器，通过吸收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。所述二次冷媒冷却器的另一侧为二次冷媒循环系统。

所述二次冷媒循环系统为循环通路；在从二次冷媒冷却器至制冰机的阶段内，包含顺序相连的储液罐、二次冷媒泵和逆止阀。所述二次冷媒循环系统内含有循环的二次冷媒介质；经二次冷媒泵输入制冰机换热器的一侧，吸收海水中的热量后焓值升高，循环进入二次冷媒冷却器，在其中将从海水中吸收的热量传递给液化天然气后焓值降低，如此循环。上述循环过程可以在制冰机和二次冷媒冷却器之间通过连续进行的循环传递热量，实现了能源的充分利用。