LNG的温度很低,含有宝贵低温冷能,所以在其气化时,有很多冷量可以利用,目前,国内外对LNG冷能利用的研究越来越多,有低温发电,冷库,空调,空分,低温粉碎,相变储能等方面。淡水是人类的生存资源,淡水的缺乏已经越来越严重,海水淡化技术受到了广泛的重视,具体分为蒸馏法,膜法和冷冻法三种,其中冷冻法海水淡化技术是需要冷能来使得海水结晶的,由此考虑把LNG冷能和冷冻法海水淡化相结合起来,形成了本论文“利用液化天然气冷能的海水淡化技术与装置的研究开发”。通过理论分析和实验研究,设计的海水淡化装置,实现了节能减排的目标。本文着重进行以下几方面的理论和实验研究,取得了一定的进展和成果。(1)选择了三种海水淡化冷冻法进行比选,即直接接触法,真空法和间接法。经过计算分析,得出直接接触法传热效率高,设备尺寸小,不消耗额外的电能,但其结晶过程复杂,技术成熟度低,缺乏基础研究理论知识。真空法是热质交换过程,所需LNG流量较少,但真空泵耗能较大,真空条件难以控制,技术成熟度较低。间接冷冻法技术较为成熟,操作比较简单,有借鉴的成熟产品。所以本实验选用间接冷冻方式来设计样机。(2)对中间冷媒进行比选,使得冷媒要满足低温条件下运行,也要满足具体实验的要求,最后选择了环保冷媒R410A。同时根据冷媒在运行时是否发生相变而提出了两种方案,通过软件的模拟分析,有相变流程具有流量小,功耗低的特点,最后选择它作为本课题的流程方案。(3)对海水结晶器(制冰桶)进行比选,分析比较了板冰机和片冰机各自的优缺点,片冰机由于具有传热效率高,能连续使得海水结晶,脱冰过程不需要热源等优势而被选用。对整个实验流程中的关键参数进行模拟计算,给出的换热系数随冰层厚度,冰层厚度随时间的关系图,得出在结晶过程中换热系数一直在减小,冰层生长速度也在慢慢减小。(4)分别研究了不同冷媒蒸发温度,布水盘喷头数量,海水流量对脱盐效果的影响,实验证明冷媒的蒸发温度越高,喷头数量越多,海水流量越大时,海水形成的冰晶纯度较高,脱盐效果好。本实验装置每消耗1kg液化天然气能获得2kg的冰融水,淡水流量到达了150L/h,充分利用了冷能,达到了节能减排的目标。