[发明专利]一种兼顾二氧化碳回收的船用海水淡化系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种兼顾二氧化碳回收的船用海水淡化系统及工作方法，包括烟气处理单元、能量转换单元和海水淡化单元。在烟气处理单元中，内燃机产生的高温烟气首先进行氧化催化还原，还原后产生的高温二氧化碳、氮气和水蒸气混合物经过余热回收降温后进入吸附装置干燥，再通过换热器与LNG冷能换热后进入压气机，其中一部分高压液态二氧化碳直接收集，另一部分带有压力的二氧化碳进入能量回收装置与原海水进行压力转换重新变为气态后再次进入压气机形成循环，转换后的高压海水经反渗透膜形成淡水。本发明通过利用二氧化碳的临界压力与原海水进行压力转换，使原海水无需高压泵能达到反渗透膜工作所需的压力，实现了内燃机的零碳排放和海水淡化功能。

技术领域

本发明涉及环境保护和能源高效利用领域，具体涉及一种兼顾二氧化碳回收的船用海水淡化系统及工作方法。

背景技术

海水淡化装置从原理上分为反渗透装置和海水蒸馏装置，从全球范围内已建成应用的海淡工程来看，反渗透膜法占65%。从国内来看，截止2018年底，全国已建成海水淡化工程103个，产水规模超过90万m³/d，其中膜法反渗透海水淡化产水约57万m³/d，占总产水量的63.3%，处于绝对统治地位。随着反渗透海水淡化技术商业化，该技术在船舶上的应用越来越广泛。

在反渗透膜法海水淡化系统中，海水经过预处理装置处理为规定水质后，由高压泵增压，压送到反渗透膜分离装置。经过增压的高压海水的一部分克服渗透压通过反渗透膜，成为了淡水，另一部分含盐浓度升高的海水作为浓海水从反渗透分离装置排出。然而在反渗透膜海水淡化处理过程中，由于海水含盐量大，反渗透过程需要较大的压力，因此海水脱盐过程无疑需要消耗大量的能源，而主要能耗为高压泵对进水的增压能耗，通常高压泵运行压力高达5Mpa~6Mpa。

为降低该部分能耗，现有技术中利用深海中水压作用替代常规反渗透装置中高压泵的泵给压力，从而完成海水淡化，但该方法通常需要将装置必须安装在深度大于200米的深海，操作及维护困难，不易实施，因此研发一种可以替代高压泵并能回收利用压力的系统刻不容缓。

申请号为201310002417.7，名称为“一种热膜耦合海水淡化系统”的发明专利，公开了一种热膜耦合海水淡化系统，用于减少热膜耦合海水淡化系统的能耗。该系统包括海水预处理单元、反渗透单元、低温多效单元，在蒸汽进汽管路上设置一个汽轮机，并将汽轮机与反渗透单元的高压泵轴串联，利用蒸汽膨胀做功带动高压泵工作，提供蒸汽热能的利用率，从而减少高压泵消耗的电能。该系统中利用蒸汽轮机做功带动高压泵工作尽管减少了消耗的电能，但是却加重了蒸汽轮机的能量消耗，并没有减少反渗透膜海水淡化系统的能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种兼顾二氧化碳回收的船用海水淡化系统，通过利用烟气处理单元来捕获回收内燃机产生的二氧化碳，同时利用二氧化碳的临界压力与海水进行压力转换从而达到反渗透膜海水淡化所需要的压力条件，实现了内燃机零碳排放和淡水制备。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种兼顾二氧化碳回收的船用海水淡化系统，包括烟气处理单元、能量转换单元及海水淡化单元；

所述烟气处理单元包括：LNG入口、LNG泵、内燃机、烟气催化转化器、余热回收器、吸附装置、换热器，所述LNG入口通过管道连接所述LNG泵左接口，所述LNG泵右接口通过管道连接所述换热器上接口，所述换热器的下接口通过管道连接所述内燃机的下接口，所述内燃机依次与所述烟气催化转化器、余热回收器、吸附装置和换热器连接；