利用液化天然氣冷能的海水淡化技術(shù)研究.pdf

1、LNG的溫度很低,含有寶貴低溫冷能,所以在其氣化時(shí),有很多冷量可以利用,目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)LNG冷能利用的研究越來(lái)越多,有低溫發(fā)電,冷庫(kù),空調(diào),空分,低溫粉碎,相變儲(chǔ)能等方面。淡水是人類(lèi)的生存資源,淡水的缺乏已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重,海水淡化技術(shù)受到了廣泛的重視,具體分為蒸餾法,膜法和冷凍法三種,其中冷凍法海水淡化技術(shù)是需要冷能來(lái)使得海水結(jié)晶的,由此考慮把LNG冷能和冷凍法海水淡化相結(jié)合起來(lái),形成了本論文“利用液化天然氣冷能的海水淡化技術(shù)與裝置的研究

2、開(kāi)發(fā)”。通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,設(shè)計(jì)的海水淡化裝置,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目標(biāo)。本文著重進(jìn)行以下幾方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究,取得了一定的進(jìn)展和成果。(1)選擇了三種海水淡化冷凍法進(jìn)行比選,即直接接觸法,真空法和間接法。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析,得出直接接觸法傳熱效率高,設(shè)備尺寸小,不消耗額外的電能,但其結(jié)晶過(guò)程復(fù)雜,技術(shù)成熟度低,缺乏基礎(chǔ)研究理論知識(shí)。真空法是熱質(zhì)交換過(guò)程,所需LNG流量較少,但真空泵耗能較大,真空條件難以控制,技術(shù)成熟度較低。間接冷凍法技術(shù)

3、較為成熟,操作比較簡(jiǎn)單,有借鑒的成熟產(chǎn)品。所以本實(shí)驗(yàn)選用間接冷凍方式來(lái)設(shè)計(jì)樣機(jī)。(2)對(duì)中間冷媒進(jìn)行比選,使得冷媒要滿足低溫條件下運(yùn)行,也要滿足具體實(shí)驗(yàn)的要求,最后選擇了環(huán)保冷媒R410A。同時(shí)根據(jù)冷媒在運(yùn)行時(shí)是否發(fā)生相變而提出了兩種方案,通過(guò)軟件的模擬分析,有相變流程具有流量小,功耗低的特點(diǎn),最后選擇它作為本課題的流程方案。(3)對(duì)海水結(jié)晶器(制冰桶)進(jìn)行比選,分析比較了板冰機(jī)和片冰機(jī)各自的優(yōu)缺點(diǎn),片冰機(jī)由于具有傳熱效率高,能連續(xù)使得

4、海水結(jié)晶,脫冰過(guò)程不需要熱源等優(yōu)勢(shì)而被選用。對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算,給出的換熱系數(shù)隨冰層厚度,冰層厚度隨時(shí)間的關(guān)系圖,得出在結(jié)晶過(guò)程中換熱系數(shù)一直在減小,冰層生長(zhǎng)速度也在慢慢減小。(4)分別研究了不同冷媒蒸發(fā)溫度,布水盤(pán)噴頭數(shù)量,海水流量對(duì)脫鹽效果的影響,實(shí)驗(yàn)證明冷媒的蒸發(fā)溫度越高,噴頭數(shù)量越多,海水流量越大時(shí),海水形成的冰晶純度較高,脫鹽效果好。本實(shí)驗(yàn)裝置每消耗1kg液化天然氣能獲得2kg的冰融水,淡水流量到達(dá)了150