技术领域
[0001] 本
发明属于
液化天然气能源利用技术领域，具体涉及一种LNG船用冷冻法
海水制冰设备。
背景技术
[0002] LNG(liquid natural gas)是天然气经脱酸、脱
水处理，低温工艺冷冻液化而成的低温液体混合物，其生产过程能耗高，而LNG接收站
汽化 1kg LNG约需要提供830kJ
能量，即约230kWh每吨。对于远洋
船舶，
海水淡化装置是必不可少的设备。目前，船舶
海水淡化方法主要有进行闪蒸加热法，冷冻法以及渗透膜法，但是无论哪种方法都需要额外提供能源。 LNG船舶是指
液化天然气船舶，使用前需要将-163℃的液体加热至零度以上才能使用。目前主流的加热方法是使用海水进行加热，不仅浪费了大量的冷能，还会对局部海域造成冷污染。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种利用LNG多余冷能进行海水淡化，有效提高LNG能源利用率，海水淡化效率高的LNG船用冷冻海水制冰设备。
[0004] 本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种LNG船用冷冻法海水制冰设备，包括竖直贯穿有冷媒管道的
箱体，箱体
侧壁设有用于海水进出的进海水口和出海水口；箱体内设有用于进海水口和出海水口打开或关闭的
活塞区，活塞区下方设有制冰区，活塞区侧方为设置于箱体内的集冰区，活塞在活塞区内的上下运动可实现进海水口和出海水口开启或关闭，对海水引入及排出箱体保持箱体内一直存有海水，冷媒管道不断释放冷能降低箱体内的海水
温度，促使海水中的盐的
溶解度随温度的降低而不断降低，当海水结冰时，海水中的盐结晶析出，利用LNG传输过程中释放的冷能设计制冰装置，实现海水淡化，提高LNG能源的利用率，有效节省在传统冷冻法中机械制冷所消耗的
电能，有效提高LNG能源利用率和海水淡化效率，同时有益于推动LNG能源产业的经济效益，有益于环境保护。
[0005] 作为优选，冷媒管道竖直贯穿于活塞区，便于活塞在运动过程中带动扫冰板在制冰区内上下移动及，冷媒管道在传送LNG时将冷能释放在制冰区内，提高LNG传送过程中释放出来的冷能对海水的冷冻效果，对制冰区内的海水进行集中释放冷能，大大提高海水结冰速度。
[0006] 作为优选，进海水口和出海水口上分别对应配合连接有用于海水进出水的顶杆，进海水口内穿接顶杆，顶杆的封堵盘位于箱体内，出海水口外部配合设置顶杆，顶杆的封堵盘设置于箱体外部，顶杆可随活塞区内的活塞的运动对进海水口或出海水口实现开合海水，使箱体内不断进入海水，便于冷媒管道释放的冷能对更多的海水释放能量，进行制冰。
[0007] 作为优选，顶杆包括圆盘状的封堵盘，封堵盘中部连接有圆柱形限位柱，封堵盘用于实现进海水口或出海水口的封堵及流通，限位柱与进海水口对应配合，实现顶杆在仅海水口内滑移，使封堵盘对进海水口的开合，同理出海水口上也设置有与限位柱对应配合的架体实现对出海水口的开合。
[0008] 作为优选，封堵盘的盘面上环绕均布有倾斜的设置的斜槽，斜槽内设有条状导流
块，导流块内部设有主
流管和倾斜设置于主流管两侧的支流管，主流管和支流管的管壁上分别设有环槽，封堵盘在对进海水口或出海水口反复开合过程中，进海水口进水过程中海水流经斜槽海水流速产生递增但受到导流块阻碍海水流入导流块内的主流管和支流管内受环槽的影响海水的流速及水压进一步产生变化，海水中含有硬度的离子分布产生变化，如
钙镁离子的分布，促使海水在与冷媒管道
接触时生成冰晶增长速度提升，晶粒直径减小，同时盐的溶解度降低结晶析出，冰晶在生长成型，形成片状冰盘时快速将盐结晶或盐浓水排出，形成冰块实现海水结冰速度及脱盐率的提升，最终提升设备对海水淡化的效率和效果。
[0009] 作为优选，制冰区包括连接于冷媒管道的扫冰板，扫冰板与活塞区之间设有内
挡板，活塞区下方设有与内挡板对应配合的外挡板，制冰区可在活塞从下向上运动时形成封闭使冷媒管道内的能量集中释放在制冰区域内，实现制冰区域内快速形成冰块，扫冰板还可随着活塞的上下移动而变换器工作
位置并将形成的冰块扫至集冰区内，便于结晶形成冰块集中收集处理。
[0010] 作为优选，扫冰板与冷媒管道的接触区域为凹槽型，易于接收冰块及将冰块扫至集冰区处。
[0011] 作为优选，内挡板与外挡板上设有对应配合的
密封圈，可实现对制冰区进行封闭，提高冷媒管道对制冰区范围内的海水制冰效率。
[0012] 作为优选，内挡板与外挡板之间还设有中部具有开口的隔板，该开口大于扫冰板，且该隔板与活塞区底部连接，便于内挡板与外挡板之间形成密封及封闭制冰区对制冰区内的海水进行制冰。
[0013] 本发明的设备的工作原理：随着活塞区内的活塞的上下移动过程中出海水口和进海水口分别打开或关闭，海水由进水口进入制冰区内并由出水口流出，当活塞从下向上运动时，扫冰板与内挡板、活塞紧贴，冷媒管道开始制冰，当活塞向下运动时，扫冰板将冰向下扫，由于冰浮在海水上方，冰会随着扫冰板活动，当活塞达到最下方时，内挡板封
锁制冰区，同时内挡板触动最下方行程
开关，扫冰板与外挡板开始同时外移，并触动控制扫冰板和外挡板
电机正反转的时间继电器，扫冰板将冰扫入集冰区内，并到设定时间后电机翻转，扫冰板与外挡板回程，当外挡板回到原先位置时，触动行程开关，并触发控制活塞电机正反转的时间继电器，考虑到冰块的浮
力大于海水，本设备设计时严格按照从上至下的顺序安装及海水的进入或排出。
[0014] 与
现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明利用LNG传输过程中释放的冷能设计制冰装置，实现海水淡化，提高LNG能源的利用率，有效节省在传统冷冻法中机械制冷所消耗的电能，有效提高LNG能源利用率和海水淡化效率，同时有益于推动LNG能源产业的经济效益，有益于环境保护。
[0015] 本发明采用上述技术方案提供一种LNG船用冷冻法海水制冰设备，弥补了现有技术的不足，设计合理，结构简单。
附图说明
[0016] 图1为本发明一种LNG船用冷冻法海水制冰设备示意图；
[0017] 图2为顶杆示意图；
[0018] 图3为导流块剖视图。
[0019] 附图标记说明：1.冷媒管道；2.活塞区；3.集冰区；4.扫冰板；5.内挡板；6.外挡板；7.进海水口；8.出海水口；9.顶杆；901.封堵盘；902.斜槽； 903.限位柱；904.导流块；904a.支流管；904b.环槽；904c.主流管；10.箱体。
具体实施方式
[0020] 以下结合
实施例和附图对本发明作进一步详细描述：
[0021] 实施例1：
[0022] 如图1所示，一种LNG船用冷冻法海水制冰设备，包括竖直贯穿有冷媒管道1的箱体10，箱体10侧壁设有用于海水进出的进海水口7和出海水口8；箱体10内设有用于进海水口7和出海水口8打开或关闭的活塞区2，活塞区2下方设有制冰区，活塞区2侧方为设置于箱体1内的集冰区3，活塞在活塞区2内的上下运动可实现进海水口7和出海水口8开启或关闭，对海水引入及排出箱体10保持箱体10内一直存有海水，冷媒管道1不断释放冷能降低箱体10内的海水温度，促使海水中的盐的溶解度随温度的降低而不断降低，当海水结冰时，海水中的盐结晶析出，利用LNG传输过程中释放的冷能设计制冰装置，实现海水淡化，提高LNG能源的利用率，有效节省在传统冷冻法中机械制冷所消耗的电能，有效提高LNG能源利用率和海水淡化效率，同时有益于推动LNG能源产业的经济效益，有益于环境保护。
[0023] 冷媒管道1竖直贯穿于活塞区2，便于活塞在运动过程中带动扫冰板4 在制冰区内上下移动及，冷媒管道1在传送LNG时将冷能释放在制冰区内，提高LNG传送过程中释放出来的冷能对海水的冷冻效果，对制冰区内的海水进行集中释放冷能，大大提高海水结冰速度。进海水口7和出海水口8 上分别对应配合连接有用于海水进出水的顶杆9，进海水口7内穿接顶杆9，顶杆9的封堵盘901位于箱体10内，出海水口8外部配合设置顶杆9，顶杆9的封堵盘
901设置于箱体10外部，顶杆9可随活塞区2内的活塞的运动对进海水口7或出海水口8实现开合海水，使箱体1内不断进入海水，便于冷媒管道1释放的冷能对更多的海水释放能量，进行制冰。制冰区包括连接于冷媒管道1的扫冰板4，扫冰板4与活塞区2之间设有内挡板5，活塞区2下方设有与内挡板5对应配合的外挡板6，制冰区可在活塞从下向上运动时形成封闭使冷媒管道1内的能量集中释放在制冰区域内，实现制冰区域内快速形成冰块，扫冰板4还可随着活塞的上下移动而变换其工作位置并将形成的冰块扫至集冰区3内，便于结晶形成冰块集中收集处理。扫冰板4与冷媒管道1的接触区域为凹槽型，易于接收冰块及将冰块扫至集冰区3处。内挡板5与外挡板6上设有对应配合的密封圈，可实现对制冰区进行封闭，提高冷媒管道1对制冰区范围内的海水制冰效率。内挡板5 与外挡板6之间还设有中部具有开口的隔板，该开口大于扫冰板4 ，且该隔板与活塞区2底部连接，便于内挡板5与外挡板6之间形成密封及封闭制冰区对制冰区内的海水进行制冰。
[0024] 实施例2：
[0025] 如图2、3所示，本实施例在实施例1的
基础上进一步优化方案为：顶杆9包括圆盘状的封堵盘901，封堵盘901中部连接有圆柱形限位柱903，封堵盘901用于实现进海水口7或出海水口8的封堵及流通，限位柱903 与进海水口7对应配合，实现顶杆9在仅海水口7内滑移，使封堵盘901 对进海水口7的开合，同理出海水口8上也设置有与限位柱903对应配合的架体实现对出海水口8的开合。
[0026] 封堵盘901的盘面上环绕均布有倾斜的设置的斜槽902，斜槽902内设有条状导流块904，导流块904内部设有主流管904c和倾斜设置于主流管 904c两侧的支流管904a，主流管904c和支流管904a的管壁上分别设有环槽904b，封堵盘9在对进海水口7或出海水口8反复开合过程中，进海水口7进水过程中海水流经斜槽902海水流速产生递增但受到导流块904阻碍海水流入导流块904内的主流管904c和支流管904a内受环槽904b的影响海水的流速及水压进一步产生变化，海水中含有硬度的离子分布产生变化，如钙镁离子的分布，促使海水在与冷媒管道1接触时生成冰晶增长速度提升，晶粒直径减小，同时盐的溶解度降低结晶析出，冰晶在生长成型，形成片状冰盘时快速将盐结晶或盐浓水排出，形成冰块实现海水结冰速度及脱盐率的提升，最终提升设备对海水淡化的效率和效果。
[0027] 上述封堵盘901为
树脂材料，其由以下成分及重量份组成：聚丙烯树脂 154份、聚
丙烯酸酯树脂17份、三元乙丙
橡胶粉46份、聚烯
烃弹性体POE6 份、纳米二
氧化
钛10份，封堵盘901的制备过程为：将聚丙烯树脂、聚丙烯酸酯树脂、三元乙丙橡胶粉、聚烯烃弹性体POE和纳米二氧化钛分批次放入混合机中，选择高速混合机，混合时间为30min，将混合得到的物料和0.33重量份的肌苷-5’-二
磷酸二钠盐放入双螺杆
挤出机中，选择转速为 700r/min，控制料筒温度在240℃-250℃，将挤出物料放入模具内成形即可，在制备过程中加入的肌苷-5’-二磷酸二钠盐可改善橡胶制备过程中纳米二氧化钛聚集的问题，避免纳米二氧化钛复合，促使其表面形成
电子-空穴对来激活表面
吸附水或空气，实现其产生具有强氧化功能的活性基团，实现橡胶的抗菌性能提高，通过上述方法制备的封堵盘901具有耐撞击、耐
腐蚀、耐老化、抗菌的作用，有益于保证封堵盘901对海水的抗腐蚀作用。
[0028] 实施例3：
[0029] 本发明的设备的工作原理：随着活塞区2内的活塞的上下移动过程中出海水口8和进海水口7分别打开或关闭，海水由进水口进入制冰区内并由出水口流出，当活塞从下向上运动时，扫冰板4与内挡板5、活塞紧贴，冷媒管道1开始制冰，当活塞向下运动时，扫冰板4将冰向下扫，由于冰浮在海水上方，冰会随着扫冰板4活动，当活塞达到最下方时，内挡板5封锁制冰区，同时内挡板5触动最下方行程开关，扫冰板4与外挡板6开始同时外移，并触动控制扫冰板4和外挡板6电机正反转的时间继电器，扫冰板4将冰扫入集冰区内，并到设定时间后电机翻转，扫冰板4与外挡板6 回程，当外挡板6回到原先位置时，触动行程开关，并触发控制活塞电机正反转的时间继电器，考虑到冰块的
浮力大于海水，本设备设计时严格按照从上至下的顺序安装及海水的进入或排出。
[0030] 制冰试验：
[0031] 制冰设备：本发明的一种LNG船用冷冻法海水制冰设备(实验组)；市场售卖的
制冰机，例如品牌为深圳利尓制冰机，设备型号为LPH-1T(对照组)；
[0032] 海水取至东海，进行过滤后海
水电导率为30mS/cm；
[0033] 分别将两组设备对海水进行制冰试验，制冰时间为100min；
[0034] 经测验：实验组的海水脱盐率为85％，制冰速率为52g/min；
[0035] 对照组的海水脱盐率为67％，制冰速率为34g/min。
[0036] 制冰速率参考公式：
[0037] 式中：Vi为制备速率(g/min)；IPFi为第i时刻的海水含冰率(％)；Δti为连续2次采集制冰量数据的时间间隔(min)。
[0038] 脱盐率参考公式：
[0039] 式中：D为脱盐率(％)；C0为试样海水的电导率(mS/cm)；C1为冰融水的电导率(mS/cm)。
[0040] 通过上述制备试验可知晓实验组的制备速率及脱盐率明显优于现有常规制冰设备，并且实验组所使用的制冰能源为LNG多余能源，有效提高了能源的利用，并提升海水淡化效果。
[0041] 上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，在此不作详细叙述。
[0042] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的
专利保护范围应由
权利要求限定。
