专利名称：一种利用lng冷能进行海水淡化的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到应用于水处理工业中的海水淡化技术领域，尤其是一种利用LNG冷 能和水合物技术来进行海水淡化的系统。
背景技术：
目前，国际上已经把粮食、能源和水列为涉及国家安全的战略资源。水资源的可持 续利用，是经济和社会可持续发展极为重要的保证。我国是水资源大国，同时也是人均水资 源贫国。全国水资源总量为28124万亿立方，居世界第6位，但人均水资源量仅为2220立 方，为世界人均的1/4，而且南北分布极不均匀。随着经济的发展和人民生活水平的提高，对 水量的需求越来越大，对水质的要求越来越高，加上我国水资源时空分布不均、超限度的开 采、无节制浪费以及随意的污染，使得本来紧张的水资源供需矛盾更加尖锐，淡水资源的缺 乏已经成为制约中国经济发展和社会进步的瓶颈。因此，海水淡化技术对于水资源的补充 和可持续利用对于我国和世界都意义重大，市场需求很大。 经过长期的努力，科学家们发明了多种淡化海水的方法，如蒸馏法、薄膜反渗透 法、离子交换法、电渗析法、压渗法、冷冻法、水合物法、溶剂萃取法等。对于海水淡化，能耗 是直接决定其成本高低的关键。40多年来，随着技术的提高，海水淡化的能耗指标降低了 90%左右，成本随之大为降低，目前投入应用的海水淡化技术主要是低温多效蒸馏法、多级 闪蒸和薄膜反渗透法。但是，各种海水淡化都有自己的优缺点，应根据当地环境特征和运行 目标，因地制宜，评估这种淡化方法是否最适合当地经济发展。 一般选择海水淡化方法的依 据主要包括环境要素、经济要素、需求要素和技术要素等。 水合物法海水淡化利用较易生成水合物的小分子物质与海水中的水生成水合物 晶体，固液分离后，分解水合物即可得到淡水。水合物法海水淡化技术的最大优点是能耗 低、设备简单、紧凑；在水或盐水中溶解度低；无毒，价廉易得，无爆炸危险。水合物法也可 归结为冷冻法，因此具有冷冻法的优点如不需对海水进行预处理、腐蚀较轻等。水合物法海 水淡化技术由于具有成本低、对设备腐蚀和结垢轻的优点而具有广阔的发展前景。
另一方面，LNG(液化天然气)被公认是地球上最清洁的能源之一，随着世界经济 发展，LNG项目成为全球投资的热点。LNG除了用作发电厂、工厂及家用燃料外，其中所含的 甲烷可用于生产肥料、甲醇及合成醋酸等化工原料；另外其所含的乙烷和丙烷可经裂解生 成乙烯及丙烯，是塑料产品的重要原料。LNG在大气压力下转变为常温气态的过程中，可提 供大量的冷能，将这些冷能回收利用，可以用在多种低温用途上。因我国目前LNG使用规模 较小，LNG冷能的利用还没得以重视和推广，随着LNG使用规模的不断扩大，LNG的冷能的利 用市场前景巨大。 由于我国大部分LNG接收站大都位于沿海，而且用来加热的媒体通常是海水，这 样一来，冷能随海水排放就有可能导致海水温度异常，对海洋生态环境，海洋运输事业等会 有一定的影响。利用LNG的冷能进行海水淡化不仅可以解决LNG的冷能利用问题，还可以 缓解沿海地区的淡水资源短缺问题，应用前景十分广阔。
发明内容
本发明的目的在于利用LNG冷能和水合物技术来进行海水淡化，提供一种能够在 LNG接收站进行海水淡化的系统。 为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案一种利用LNG冷能进行海水淡 化的系统，包括有城镇供水系统和城镇供气系统，还包括有LNG装卸和储存系统，水合物海 水淡化系统，海水提取系统；所述LNG装卸和储存系统一端与城镇供气系统连接，另一端与 水合物海水淡化系统连接，其用于接收、存储来自LNG接终端输送来的液化天然气，并输送 到水合物海水淡化系统中，液化天然气气化后输送到城镇供气系统；所述水合物海水淡化 系统另一端还与海水提取系统连接，其用于利用水合物和液化天然气产生化合反应将海水 提取系统提取的海水分解为淡水；所述城镇供水系统还与水合海水淡化系统连接，其用于 输送水合物海水淡化系统分解海水得到的淡水。
本发明对上述各个系统进一步的结构为 所述城镇供气系统包括相互连接的城镇输配管网和调压计量加臭装置，该调压计 量加臭装置还与所述LNG装卸和储存系统连接。所述LNG装卸和储存系统包括BOG储罐，BOG加热器，卸车台，用于运输LNG并停
靠在所述卸车台处的LNG槽车，该LNG槽车还通过管路与所述BOG加热器连接，与所述卸车
台连接的LNG低温储罐，该LNG低温储罐还分别连接到汽化器和储罐增压器，所述BOG储罐
一端与BOG加热器连接，另一端输出连接到所述城镇供气系统，所述汽化器一端与所述城
镇供气系统连接，另一端分别与所述水合物海水淡化系统和海水提取系统连接。 所述水合物海水淡化系统包括与所述LNG装卸和储存系统连接的水合物反应器，
增压泵，二氧化碳供气装置，气体分离器，液固分离器，水合物汽化器，冲洗器，所述二氧化
碳供气装置通过增压泵与水合物反应器连接，水合物反应器还分别连接到所述冲洗器和气
体分离器，气体分离器分别输出到增压泵和液固分离器，该液固分离器分别输出连接到海
水和冲洗器，该冲洗器还连接到所述城镇供水系统，所述水合物汽化器一端与所述海水提
取系统连接，另一端与所述城镇供水系统连接。 所述海水提取系统包括海水泵，所述海水泵分别与所述LNG装卸和储存系统、水 合物海水淡化系统连接。 所述城镇供水系统包括相会连接的供水泵和城镇供水管网，所述供水泵与所述水 合物海水淡化系统连接。 本发明与现有技术相比，具有如下优点 1、能耗低、设备简单、紧凑；在水或盐水中溶解度低； 2、海水淡化工质为二氧化碳，无毒，价廉易得，无爆炸危险； 3、可以大量使用二氧化碳，减少碳排放； 4、工艺流程简单，操作方便； 5、以LNG冷能利用技术与冷冻法海水淡化技术的结合，可同时实现供水和供气， 因此本发明具有一定市场； 6、LNG冷能利用率高、经济效益高、投资成本低、环境影响小等特点。
图1为本发明系统框图；
图2为本发明系统结构示意图； 附图标记说明l-城镇输配管网，2-调压计量加臭装置，3-B0G储罐，4-B0G加热 器，5-LNG槽车，6-卸车台，7-LNG低温储罐，8-汽化器，9-水合物反应器，10-增压泵，11_ 二 氧化碳供气装置，12-气体分离器，13-液固分离器，14-海水泵，15-水合物汽化器，16-冲洗 器，17-储罐增压器，18-供水泵，19-城镇供水管网。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例 请参阅图1所示， 一种利用LNG冷能进行海水淡化的系统，包括有城镇供水系统和 城镇供气系统，LNG装卸和储存系统、水合物海水淡化系统、海水提取系统；LNG装卸和储存 系统一端与城镇供气系统连接，另一端与水合物海水淡化系统连接，其用于接收、存储来自 城镇供气系统输送来的液化天然气，并输送到水合物海水淡化系统中；水合物海水淡化系 统另一端还与海水提取系统连接，其用于利用水合物和液化天然气产生化合反应将海水提 取系统提取的海水分解为淡水；城镇供水系统还与水合海水淡化系统连接，其用于输送水 合物海水淡化系统分解海水得到的淡水。 为进一步详细描述各个系统的结构组成，请参阅图2所示图2为一个LNG气化和 海水淡化站。 城镇供气系统包括相互连接的城镇输配管网1和调压计量加臭装置2 ;
城镇供水系统包括相互连接的供水泵18和城镇供水管网19 ;
LNG装卸和储存系统包括B0G储罐3， B0G加热器4，卸车台6，用于运输LNG并停 靠在卸车台6处的LNG槽车5，该LNG槽车5还通过管路与BOG加热器4连接，与卸车台6 连接的LNG低温储罐7，该LNG低温储罐7还分别连接到汽化器8和储罐增压器17， BOG储 罐3 —端与BOG加热器4连接，另一端输出连接到城镇供气系统中的调压计量加臭装置2， 汽化器8 —端与城镇供气系统中的调压计量加臭装置2连接，另一端分别与水合物海水淡 化系统和海水泵14连接； 水合物海水淡化系统包括分别与LNG装卸和储存系统中的汽化器8和LNG低温储 罐7连接的的水合物反应器9，增压泵IO，二氧化碳供气装置ll，气体分离器12，液固分离 器13，水合物汽化器15，冲洗器16，二氧化碳供气装置11通过增压泵10与水合物反应器9 连接，水合物反应器9还分别连接到冲洗器16和气体分离器12，气体分离器12分别输出到 增压泵10和液固分离器13，该液固分离器13分别输出连接到海水和冲洗器16，该冲洗器 16还连接到城镇供水系统中的供水泵18，水合物汽化器15—端与海水泵14连接，另一端 与城镇供水系统中的供水泵18连接； 海水提取系统包括海水泵14，海水泵14分别与LNG装卸和储存系统中的汽化器 8、水合物海水淡化系统中的水合物汽化器15连接。 本实施例各部件的特征为B0G储罐3为一个由不锈钢焊接而成的球罐；B0G加热 器4为一个用空气加热的换热器，可将LNG加热到常温；LNG槽车5选用专用的槽车，槽车自带增压器可对LNG进行增压来方便装卸；LNG低温储罐7为一个由不锈钢焊接而成的球 罐，球罐外贴保温层；汽化器8为一个水冷的换热器，海水自身冷却的过程中加热LNG ;储罐 增压器17为一个天然气增压泵，可维持LNG储罐7内的压力；海水泵14在提取海水前可做 简单过滤，过滤掉海水中的固体杂质和悬浮物，也阻止海洋生物进入系统；水合物反应器9 为一个带搅拌的反应塔，为了能够抗海水和二氧化碳腐蚀，所有金属部件均选用不锈钢；增 压泵10为一个二氧化碳气体增压泵，增压泵设计时需考虑二氧化碳有一定湿度；气体分离 器12和液固分离器13为常规的分离设备，在此不再详细介绍；水合物汽化器15为一个水 冷式的换热器且有气液分离功能，冷却介质为海水；冲洗器16的金属材料选用不锈钢，内 设一个带微孔的滚筒，滚筒内为水合物，外走淋洗用的淡水。 本实施例系统的应用过程如下LNG接收终端输送来的LNG由LNG槽车5运输到 LNG气化和海水淡化站，LNG槽车5在卸车台6开启LNG槽车5自带的增压器，对槽车上的 储罐进行增压，形成槽车储罐与气化站储罐之间的压差，利用压差将LNG送入气化站LNG低 温储罐7内储存；气化站内设有天然气蒸发气B0G储罐3，LNG槽车5卸车完毕后，通过顶部 的气相管将槽车内的气体输送到蒸发气BOG加热器4，经过BOG加热器4加热后然后进入 BOG储罐3，回收槽车内的气体；当BOG储罐3内的压力达到一定值后，将储罐内的气体送入 城镇输配管网1，如果气化站储罐7内的LNG压力较低，气化时应开启储罐增压器17增压， LNG依靠压差进入汽化器8和水合物汽化器15气化后经调压计量加臭装置2调压、计量、加 臭后送入城镇输配管网1。 在水合物反应器9中，LNG依靠水合反应放出的热能来气化，而来自二氧化碳供气 装置11的二氧化碳经增压泵10增压后送入水合物反应器9 ;海水则由海水泵14增压后一 部分进入汽化器8预冷再进入水合物反应器9 ;来自增压泵10的二氧化碳和来自汽化器8 的海水在水合物反应器9中反应生成二氧化碳水合物；二氧化碳水合物、未反应的二氧化 碳、剩余的咸海水组成的多相混合物在高压下进入气体分离器12进行气体分离；分离得到
的二氧化碳进入增压泵IO循环利用；水合物和海水的混合物则进入液固分离器13，分离得 到的咸海水送回大海排放或送到制盐的工厂进行利用；分离得到的水合物固体则进入冲洗 器16冲洗掉表面附着物再进入水合物汽化器15进行水合物分解；水合物分解得到的淡水 一部分进入冲洗器16，大部门则由供水泵18送入城镇供水管网19 ;冲洗器16出来的淋洗 水由管路送回水合物反应器9循环利用；当进入汽化器8出口的天然气温度过低时，可加大 海水和循环二氧化碳的流程，提高淡水产率将其升温，直到符合输送要求为止。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发 明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
权利要求
一种利用LNG冷能进行海水淡化的系统，包括有城镇供水系统和城镇供气系统，其特征在于还包括有LNG装卸和储存系统、水合物海水淡化系统、海水提取系统；所述LNG装卸和储存系统一端与城镇供气系统连接，另一端与水合物海水淡化系统连接，其用于接收、存储来自LNG接收终端输送来的液化天然气，并输送到水合物海水淡化系统中，液化天然气气化后输送到城镇供气系统；所述水合物海水淡化系统另一端还与海水提取系统连接，其用于利用水合物和液化天然气产生化合反应将海水提取系统提取的海水分解为淡水；所述城镇供水系统还与水合海水淡化系统连接，其用于将水合物海水淡化系统分解海水得到的淡水输送到城镇。
2. 如权利要求1所述的利用LNG冷能进行海水淡化的系统，其特征在于所述城镇供 气系统包括相互连接的城镇输配管网(1)和调压计量加臭装置(2)，该调压计量加臭装置 (2)还与所述LNG装卸和储存系统连接。
3. 如权利要求1所述的利用LNG冷能进行海水淡化的系统，其特征在于所述LNG装 卸和储存系统包括BOG储罐(3)， B0G加热器(4)，卸车台(6)，用于运输LNG并停靠在所述 卸车台(6)处的LNG槽车(5)，该LNG槽车(5)还通过管路与所述BOG加热器(4)连接，与 所述卸车台(6)连接的LNG低温储罐(7)，该LNG低温储罐(7)还分别连接到汽化器(8)和 储罐增压器(17)，所述B0G储罐(3) —端与BOG加热器(4)连接，另一端输出连接到所述城 镇供气系统，所述汽化器(8) —端与所述城镇供气系统连接，另一端分别与所述水合物海 水淡化系统和海水提取系统连接。
4. 如权利要求1所述的利用LNG冷能进行海水淡化的系统，其特征在于所述水合物 海水淡化系统包括与所述LNG装卸和储存系统连接的水合物反应器(9)，增压泵(IO)，二氧 化碳供气装置(ll)，气体分离器(12)，液固分离器(13)，水合物汽化器(15)，冲洗器(16)， 所述二氧化碳供气装置(11)通过增压泵(10)与水合物反应器(9)连接，水合物反应器(9) 还分别连接到所述冲洗器(16)和气体分离器(12)，气体分离器(12)分别输出到增压泵 (10)和液固分离器(13)，该液固分离器(13)分别输出连接到海水和冲洗器(16)，该冲洗器 (16)还连接到所述城镇供水系统，所述水合物汽化器(15) —端与所述海水提取系统连接， 另一端与所述城镇供水系统连接。
5. 如权利要求1所述的利用LNG冷能进行海水淡化的系统所述海水提取系统包括海 水泵(14)，所述海水泵(14)分别与所述LNG装卸和储存系统、水合物海水淡化系统连接。
6. 如权利要求1所述的利用LNG冷能进行海水淡化的系统所述城镇供水系统包括相 会连接的供水泵(18)和城镇供水管网(19)，所述供水泵(18)与所述水合物海水淡化系统 连接。
全文摘要
本发明公开了一种利用LNG冷能进行海水淡化的系统，包括有城镇供水系统和城镇供气系统，LNG装卸和储存系统、水合物海水淡化系统、海水提取系统；LNG装卸和储存系统一端与城镇供气系统连接，另一端与水合物海水淡化系统连接，其用于接收、存储来自LNG接收端输送来的液化天然气，并输送到水合物海水淡化系统中，液化天然气气化后输送到城镇供气系统；水合物海水淡化系统另一端还与海水提取系统连接，其用于利用水合物和液化天然气产生化合反应将海水提取系统提取的海水分解为淡水；城镇供水系统还与水合海水淡化系统连接，其用于输送水合物海水淡化系统分解海水得到的淡水。能耗低、设备简单；在水或盐水中溶解度低；LNG冷能利用率高、经济效益高、投资成本低、环境影响小等特点。
文档编号F25D3/10GK101746840SQ20091021407
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者李栋梁, 梁德青 申请人:中国科学院广州能源研究所