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2.3 间接冷冻法
真空冷冻蒸汽压缩法和真空冷冻蒸汽吸收法相比较,前者缺点在于转移水蒸汽的压缩机能耗偏高并且选取困难,但其工艺流程简单。后者则利用了吸收剂,工艺中增加了一套换热设备,流程相对复杂。
间接冷冻法是基于界面渐进原理的连续式海水淡化方法,该方法具有易于大规模连续生产、淡化水中含盐量易控制、能源消耗低等特点〔3〕。其流程主要由主冷凝器、制冷压缩机、转筒式冷冻淡化器、节流阀等组成。转筒的大部分外表面浸没在海水之中,筒内的低温制冷剂使得筒外的海水逐渐结冰,伴随着筒的旋转,冰层越来越厚,最后被刮下融化后得淡水。间接法海水淡化流程如图 4所示。
图 4 间接法海水淡化流程
界面渐进冷冻法优点是流程简单、投资少、成本低、能耗小。缺点是通过换热管壁传热,传热效率比直接法低,刮刀在剥离层状冰过程中稳定性不佳。
3 LNG冷能淡化海水方法
开采出的天然气在常温下不便于贮存和远距离运输,经膨胀制冷处理后,天然气转变为-162 ℃的液化天然气。在作为燃料或化工原料之前,LNG再通过热交换,气化为常温气体。在这个气化过程中将产生大量的冷能,如果能将LNG的冷能应用于海水淡化过程,不但解决了排放过冷海水对周边生态环境的影响,还能缓解接收站附近淡水缺乏问题。主流的LNG冷能淡化海水方法大多是LNG冷能与传统冷冻法相结合,但近些年该技术又有了新的动向,即LNG冷能冷冻与其他技术相结合的综合脱盐方法。
3.1 LNG冷能应用于海水淡化
美国的E. G. Cravalho等〔4〕首先提出回收LNG 冷能用于海水淡化的零净功耗系统后,A. Antonelli〔5〕也提出了采用正丁烷为中间冷媒,利用LNG冷能海水淡化的蒸发冷冻工艺即直接接触法淡化海水,该方法的原理与传统冷冻法相似,引入LNG冷能将海水预冷并且控温冷冻室。其优势在于工艺原理可靠,流程简单,在预冷过程中能充分利用LNG气化过程中的冷能。在真空冷冻吸收法与间接冷冻法上,LNG冷能主要为循环下来的冷媒提供换冷冷量,其次更低品位的冷能可以辅助结晶室控温以及预冷进料海水。总之,LNG冷能应用于传统冷冻法,就是利用LNG气化过程中放出的冷能,替代了传统方式的制冷机,在无能耗的基础上额外提供了低品位冷量用于预冷和控温。
3.2 LNG冷能冷冻法新趋势
近年国际上从事海水淡化的研究机构提出了许多利用LNG冷能的创新性技术,这些技术引入了多种方法相结合的概念。
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