LNG船舶双赢型太阳能海水淡化装置及其海水淡化方法

摘要

本发明公开了一种LNG船舶双赢型海水淡化装置及其海水淡化方法，属于海水淡化领域。该LNG船舶双赢型海水淡化装置，包括蒸汽产生装置和冷凝器，而蒸汽产生装置包括一温室状的集热－蒸发器，集热－蒸发器包括一盛水池，所述盛水池上部设有一上顶，盛水池的底部设有用于吸收太阳能的集热器，以加热海水，使海水蒸发形成水蒸汽；在盛水池下部设有所述冷凝器，以冷却海水蒸发所形成的水蒸汽，形成淡水。本发明还公开了一种LNG船舶双赢型海水淡化方法。本发明由于LNG船舶本身具有内部温度低的特点，内部冷量充足。因此，采用本发明后既可以用来制造淡水，满足船员生活用水和机器设备用水，同时，又能冷却货舱外壁，省去了喷水冷却的环节，节省能耗。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种海水淡化装置及其海水淡化方法，且特别涉及一种LNG船舶双赢型海水淡化装置，以及利用太阳能进行海水淡化的方法。利用LNG船舶低温液货舱做冷凝器，省去了冷凝器设备，并利用太阳能进行海水淡化。提高船舶的货物运载吨位和续航能力，提高经济性，节约能源。

背景技术：

由于我国淡水资源十分紧缺，因此，人们都在关心如何解决海水淡化这一难题。LNG(Liquefied Natural Gas)，即液化天然气的英文缩写。天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成。LNG是通过在常压下，把气态的天然气冷却至超低温-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点。LNG船是指将LNG从液化厂运往接收站的专用船舶。LNG船的储罐是独立于船体的特殊构造。在该船舶的设计中，考虑的主要因素是能适应低温介质的材料，对易挥发或易燃物的处理。船舶尺寸通常受到港口码头和接收站条件的限制。

LNG船舶航行在海里，需要储备足够多的淡水，以满足船员的生活用水，以及机器设备用水。要储备足够多的淡水，就需要把淡水舱做的特别大，由于船自身的体积有限，这样，就需要缩小其他储物舱的容积。同时，由于LNG船舶在运输过程中为了安全要保持低温，需要用水对液货舱壁进行冷却。

由于LNG船舶本身具有内部温度低的特点(内部温度达到-162℃)，内部冷量充足；而且，LNG船舶多数航行在中东地区，具有气温高，太阳日照时间长，严重缺水等地域特点，因此，我们提出了一种LNG船舶双赢型海水淡化装置，以及利用太阳能进行海水淡化的方法。采用此装置后就省去了为使船在运行过程保持低温而进行的喷水冷却的环节，节省开支，减小货舱钢板的应力破坏，延长钢板的使用寿命，保证船舶安全，设备新颖，实现双赢。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种LNG船舶双赢型海水淡化装置，以及利用太阳能进行海水淡化的方法。根据LNG船舶本身具有内部温度低(内部温度达到-162℃)，且多数航行在日照时间长的地域的特点，提出了一种太阳能真空沸腾式海水淡化系统。它可以用来制造淡水，从而可以减少原有淡水舱容积；同时，又能冷却货舱外壁，省去了喷水冷却的环节，节省能耗。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

LNG船舶双赢型海水淡化装置，其特征在于，包括一蒸汽产生装置、一冷凝器；所述蒸汽产生装置包括一温室状的集热-蒸发器；所述集热-蒸发器包括一用以盛装海水的盛水池和位于盛水池的底部的用于吸收太阳能的集热器，在所述盛水池上部设有一上顶；所述冷凝器设置在所述盛水池下部；所述冷凝器包括内层冷凝器和外层冷凝器，内层冷凝器为LNG船舶的液货舱，内层冷凝器和外层冷凝器之间形成一蒸汽冷却空间，所述蒸汽冷却空间的上部与盛水池的液面和上顶内面之间的空间通过设置在盛水池与上顶之间的蒸汽出口相通，以便于水蒸气流入到所述蒸汽冷却空间进行冷却，所述蒸汽冷却空间底部与一集水井相通；所述集水井通过一排水泵与一淡水舱相连；所述盛水池还连一海水输送管，该海水输送管通入大海，在该海水输送管上设置有一抽水泵。

所述集热-蒸发器通过一真空管连接一真空泵；所述集热-蒸发器上设有一真空破坏阀。

所述上顶由便于太阳能光线穿透的钢化玻璃制成；盛水池的侧壁设置有反光镜，用于将太阳能光线反射到盛水池内部，以海水的提高吸热效率。

所述内层冷凝器设置在所述盛水池下部，所述盛水池与内层冷凝器之间设有一绝热层。

所述盛水池的底面、上顶均设置成椭圆形面，以增大光照接收面积。

所述盛水池底部的集热器为由丁基橡胶制成的黑色吸热体。

在所述海水输送管上设置有一给水调节阀。

在所述蒸汽冷却空间底部设有一集水槽，所述集水槽上设有一与所述集水井相通的底部泄水阀。

在所述排水管还设有一淡水出口阀。

在所述真空管上设有一气体止回阀。

本发明在所述集热-蒸发器的盛水池上接一排盐管道，该排盐管道接一排盐泵。在所述排盐管道上设有一盐道止回阀。

冷凝器的内层冷凝器和外层冷凝器之间设有导热棒，以增大冷却面积。

本发明的LNG船舶双赢型海水淡化方法，包括如下步骤：

(1)给水：首先确保真空破坏阀、底部泄水阀已关闭，再开启给水调节阀和抽水泵，将海水引进集热-蒸发器的盛水池中；

(2)抽真空：开启真空泵，调节气体止回阀的开度，使集热-蒸发器内的真空度达到90％—98％，对应的蒸发温度为30—35度；

(3)加热：太阳能光线透过由透明的钢化玻璃制成的上顶照射到盛水池底部的集热器和盛水池侧面的反光镜上，集热器吸收太阳能后对海水进行加热，同时盛水池侧面的反光镜将太阳能光线反射到盛水池底上部的空间，将盛水池内的海水加热，使海水开始蒸发，形成湿蒸汽；

(4)冷却：湿蒸汽在排水泵和自身的扩散作用下通过蒸汽出口进入到内层冷凝器和外层冷凝器之间的蒸汽冷却空间，内层冷凝器通过液货舱传递的冷能并将冷能通过导热棒传递至外层冷凝器，对进入蒸汽冷却空间的湿蒸汽进行冷却，湿蒸汽充分冷却后形成冷凝水，收集在集水槽内，开启底部泄水阀将冷凝水排入集水井；

(5)排出冷凝水：当集水井中的冷凝水水位达到集水井高度半高时，启动排水泵，并打开淡水出口阀，向淡水舱排淡水。

由于LNG船舶本身具有内部温度低的特点(内部温度达到-162℃)，内部冷量充足；而且，LNG船舶多数航行在中东地区，具有气温高，太阳日照时间长，严重缺水等地域特点。因此，采用本发明LNG船舶双赢型海水淡化装置及其海水淡化方法后既可以用来制造淡水，满足船员生活用水和机器设备用水，从而可以减少原有淡水舱容积，多装燃油、货物、储运品等，提高船舶的货物运载吨位和续航能力；同时，又能冷却货舱外壁，省去了喷水冷却的环节，节省能耗，减小货舱钢板的应力破坏，延长钢板的使用寿命，保证船舶安全，实现双赢。本发明有利于节能环保，提高经济性，具有广阔的发展前景。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明LNG船舶双赢型海水淡化装置的原理结构示意图；

图2为本发明LNG船舶双赢型海水淡化装置系统结构示意图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明LNG船舶双赢型海水淡化装置由蒸汽产生装置和冷凝器构成，蒸汽产生装置为一温室状的集热-蒸发器，其包括一盛水池1和集热器12，盛水池1制成一锅型，用以盛装海水。在盛水池1的侧壁设置有反光镜13，反光镜13的作用是将太阳能光线反射到盛水池1内部，以加热盛水池1内的海水。在盛水池1的上部盖有一上顶11，该上顶11采用钢化玻璃制成，以便于太阳光线穿透，照射到盛水池1内的海水中并同时照射到反光镜13上。盛水池1的底面、上顶11均设置成椭圆形面，以增大光照面积。

集热器12为由丁基橡胶制成的黑色吸热体，安装在盛水池1的底部，以吸收太阳能，产生温度，以加热海水。

在集热-蒸发器的下部设有冷凝器，冷凝器分为外层冷凝器2和内层冷凝器3，内层冷凝器3为LNG船舶的液货舱，内层冷凝器3设于盛水池1的下部，盛水池1与内层冷凝器3之间设有一绝热层4，绝热层4用于绝热，防止太阳能热量从盛水池1池底传到内层冷凝器3，造成不必要的浪费。外层冷凝器2和内层冷凝器3之间设有导热棒21，设置导热棒21的目的一是支撑外层冷凝器2，二是将冷能由内层冷凝器3传递至外层冷凝器2，以增加冷却面积。

海水被蒸发后，形成水蒸汽会逐渐聚集在盛水池1的液面和上顶11内面之间的空间内。

参见图2，集热-蒸发器的盛水池1上接一抽水管112，该抽水管112通向海水，该抽水管112接一抽水泵114并在抽水管112上设有给水调节阀113，抽水泵114将海水抽到盛水池1中，给水调节阀113用以调节流量。

在外层冷凝器2和内层冷凝器3之间组成一蒸汽冷却空间25，该蒸汽冷却空间25的上部与盛水池1的液面和上顶11内面之间的空间通过设置在盛水池1与上顶11之间的蒸汽出口26相通，在该蒸汽冷却空间25的底部设有一回水槽22，集水槽22用于收集经过蒸汽冷却空间25冷凝形成的淡水(冷凝水)，在回水槽22上设有一底部泄水阀221，底部泄水阀221与位于盛水池1下部的集水井5相通。开启底部泄水阀221，集水槽22内的淡水(冷凝水)就能输送到集水井5内。

集水井5通过一排水管53与淡水舱6相连，在排水管53上设有排水泵52和淡水出口阀51，开启排水泵52和淡水出口阀51就能将集水井5内的淡水(冷凝水)输送到淡水舱6内。

集热-蒸发器还通过一真空管23与一真空泵232相连，在真空管23上设有一气体止回阀231。在对盛水池1内的海水进行蒸发之前，需要把集热-蒸发器抽真空，这时就需要开启真空泵232，并把气体止回阀231调整到适当开度，待把集热-蒸发器抽到90％—98％的真空度时，关闭真空泵232。在集热-蒸发器上还设有一真空破坏阀111。将集热-蒸发器抽到90％—98％的真空度，主要是利于海水的蒸发。

盛水池1还通过一排盐管道24与一排盐泵242相连，排盐管道24上设有一盐道止回阀241。当集热-蒸发器内的海水蒸发后会残留许多盐，所以在淡水经过淡化后，需要将集热-蒸发器内的残留的盐经过排盐管道24排出去。

本发明的海水淡化方法，在具体操作时，包括如下步骤：

(1)给水：首先确保真空破坏阀111、底部泄水阀221已关闭，再开启给水调节阀113和抽水泵114，将海水引进集热-蒸发器的盛水池1中；

(2)抽真空：开启真空泵232，调节气体止回阀231的开度，使集热-蒸发器内的真空度达到90％—98％，对应的蒸发温度为30—35度；

(3)加热：太阳能光线透过由透明的钢化玻璃制成的上顶11照射到盛水池1底部的集热器4和盛水池1侧面的反光镜13上，集热器4吸收太阳能后对海水进行加热，同时盛水池1侧面的反光镜13将太阳能光线反射到盛水池1底上部的空间，将盛水池1内的海水加热，使海水开始蒸发，形成湿蒸汽；

(4)冷却：湿蒸汽在排水泵52和自身的扩散作用下通过蒸汽出口26进入到内层冷凝器2和外层冷凝器3之间的蒸汽冷却空间25，内层冷凝器3通过液货舱传递的冷能并将冷能通过导热棒21传递至外层冷凝器2，对进入蒸汽冷却空间25的湿蒸汽进行冷却，湿蒸汽充分冷却后形成冷凝水，收集在集水槽22内，开启底部泄水阀221将冷凝水排入集水井5；

(5)排出冷凝水：当集水井5中的冷凝水水位达到集水井5高度半高时，启动排水泵52，并打开淡水出口阀51，向淡水舱6排淡水。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。