海水淡化技术及应用：几种冷冻技术简介

因为冷冻法不适于多级或多效操作，所以冷冻装置是单级的。目前所有的冷冻法在冰晶的生成及其由浓盐水分离方面都采用类似的机制，所有采用的冷冻法都生产小冰晶。冷冻法现已发展了不同的技术分支，如真空冷冻蒸汽压缩法、蒸汽吸收式真空冷冻法和冷媒直接接触冷冻法。

（一）自然冷冻法

自然冷冻法是利用冬季海水自然冷冻结冰，取冰融化而得淡水。此法的优点是无需消耗能量和特殊设备，而且产量很大，可以因地制宜加以采用，但缺点是受季节及地区限制。

我国的渤海辽东湾地区海冰资源非常丰富，常冰年的海冰资源量为38亿m3，轻冰年海冰资源量为8.4亿m3，只要能解决收集和贮存问题，就可作为一种经济的开辟水源的方法。

（二）蒸汽压缩式真空冷冻法

蒸汽压缩式真空冷冻法是以水作为冷冻剂，其过程是先把海水喷到真空室，海水蒸发，其中一部分海水在蒸发吸收热量的同时将海水冷却生成浓盐水和冰的淤浆；另一部分产生的蒸气用压缩机压缩，并排放到熔化装置，在熔化装置中分离出黏附浓盐水的冰，并使之熔化成产品即淡水。此法流程比较简单，所需附加设备不多，但压缩机必须很大，因为必须处理大量的低温水蒸气。

（三）蒸汽吸收式真空冷冻法(www.xing528.com)

蒸汽吸收式真空冷冻法也是以水作为冷冻剂，以50％的溴化锂水溶液为吸收剂，吸收冷冻器所产生的水蒸气，使海水不断汽化而冷冻结冰，稀释了的吸收剂经浓缩再生后循环使用，吸收剂再生时所得淡水，一并入产品淡水中。由洗涤塔分离出的浓海水，一部分循环进入冷冻器内，以维持冷冻器内淤浆浓度为13％～20％左右，其余部分经热交换后排走。

（四）二次冷媒直接接触冷冻法

二次冷媒直接接触冷冻法是冷冻剂与海水直接接触，它必须与海水不相混溶，且不生成固体水合物。异丁烷是一个合适的冷冻剂，因为它的沸点（在大气压下，为-0.5℃），与海水的冰点很接近。当液体异丁烷与海水混合时，异丁烷就沸腾，从溶液中吸走热量，使水冻结成冰。此时，把异丁烷的蒸气压缩，用蒸气压缩过程中所放出来的热量来熔化从异丁烷和浓盐水中分离出来的冰晶而获得淡水。

（五）间接冷冻法

间接冷冻法是海水经预冷后进入冷冻室（结晶罐）内，在与蛇管内的冷冻剂进行间接热交换，进一步降低温度，直至冰晶析出冰和浓海水组成的淤浆，送往洗涤装置内加以洗涤分离，浓海水经热交换器排出，洗净的冰晶则在融化器内融化成淡水，该淡水少部分作为洗涤用水而送往洗涤分离器，余下的大部分淡水则经热交换器作为产品排出。冷冻剂自成单独系统循环使用。

间接冷冻法存在的缺点有：①因为是间接换热，要求换热面积较大；②换热面上有冰结晶，换热系数小，换热速率慢；③从换热面上取下冰晶，易损伤金属壁面。