CN109867313B - 一种蒸汽发电海水淡化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蒸汽发电海水淡化系统。蒸汽发电海水淡化系统包括清洁能源发电系统和利用清洁能源发电系统产生的电能产生过热蒸汽的蒸汽产生装置，蒸汽产生装置连接有利用过热蒸汽进行发电的蒸汽发电系统，蒸汽发电系统上连接有海水淡化系统，海水淡化系统包括并行设置的需要利用电能进行海水淡化的第一海水淡化系统和仅需要利用热量进行海水淡化的蒸发冷凝系统，蒸发冷凝系统同时通过管路与蒸汽产生装置连接。过热蒸汽的量足够时，蒸汽发电系统产生电量与废热同时供应第一海水淡化系统以及蒸发冷凝系统进行海水淡化作业，过热蒸汽量不足时，可以将蒸汽产生装置制作的过热蒸汽直接输送至蒸发冷凝系统，提高了过热蒸汽的利用率，节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种蒸汽发电海水淡化系统。
背景技术
随着现代人口数量的增长以及现代工业的高速发展，水资源尤其是淡水资源的需求量越来越大，将海水进行淡化是解决淡水资源稀缺问题的重要途径，传统的海水淡化是利用煤炭或石油作为能源，而随着煤炭与石油储存量的减少以及污染问题，人们更多的将目光放在风能、太阳能、潮汐能和海流能等清洁能源上。清洁能源经过发电系统产生电能，再利用该电能产生过热蒸汽，过热蒸汽可以输送至蒸汽发电系统进行发电，然后再将过热蒸汽所发的电量输送至海水淡化系统进行海水淡化。
申请公布号为CN105589331A，申请公布日为2016.05.18的中国发明专利申请公开了一种风-光-抽蓄-海水淡化复合系统能量管理方法，该管理方法根据当前时刻风能、太阳能等清洁能源所能够产生的电能与人们进行正常生活所需要的电能、淡水之间的关系，选择在当前时刻进行抽水蓄能或者海水淡化。在风能、太阳能供应足以保证人们正常生活时，将风能与太阳能产生的多余的电能进行海水淡化作业，并利用该电能进行抽水蓄能作业，将淡化水抽蓄至高位的淡水蓄水池中；当风能与太阳能数量下降不足以满足人们生活与海水淡化时，可以利用淡水蓄水池的淡水的势能驱动水轮机进行发电，以满足人们生活与海水淡化。
但是常规的海水淡化系统如低温多效蒸馏系统需要同时利用电能与蒸汽的废热进行发电，而由于风能、太阳能、潮汐能和海流能等清洁能源无法长时间的输出稳定的电流，导致蒸汽发电系统产生的过热蒸汽的数量不稳定，在过热蒸汽量较少时，无法驱动蒸汽发电系统发电，低温多效蒸馏系统无法进行海水淡化作业，则产生的过热蒸汽无法被利用而产生能源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在过热蒸汽量足够与较少的情况下同时进行海水作业的海水淡化系统，以解决现有技术中在过热蒸汽量较少时无法进行海水淡化作业而产生能源浪费的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的蒸汽发电海水淡化系统的技术方案为：
方案1：一种蒸汽发电海水淡化系统，包括清洁能源发电系统和利用清洁能源发电系统产生的电能产生过热蒸汽的蒸汽产生装置，蒸汽产生装置连接有利用过热蒸汽进行发电的蒸汽发电系统，蒸汽发电系统上连接有海水淡化系统，所述海水淡化系统包括并行设置的需要利用电能进行海水淡化的第一海水淡化系统和仅需要利用热量进行海水淡化的蒸发冷凝系统，所述蒸发冷凝系统同时通过管路与蒸汽产生装置连接。
该技术方案的有益效果在于：并行设置的需要利用电能进行海水淡化的第一海水淡化系统和仅需要利用热量进行海水淡化的蒸发冷凝系统分别与蒸汽发电系统相连，同时蒸发冷凝系统通过管路与蒸汽产生装置连接，在过热蒸汽的量足够时，可以利用蒸汽发电系统产生电量与废热同时供应第一海水淡化系统以及蒸发冷凝系统进行海水淡化作业，在过热蒸汽量不足时，可以将蒸汽产生装置制作的过热蒸汽通过管路直接输送至蒸发冷凝系统，利用蒸发冷凝系统进行海水淡化作业，提高了过热蒸汽的利用率，节约能源。
方案2：根据方案1所述的蒸汽发电海水淡化系统，所述第一海水淡化系统为低温多效蒸馏系统。低温多效蒸馏系统技术成熟，建设成本低。
方案3：根据方案1所述的蒸汽发电海水淡化系统，所述蒸汽产生装置为电力蒸汽锅炉。电力蒸汽锅炉使用方便，成本低。
方案4：根据方案1所述的蒸汽发电海水淡化系统，所述清洁能源发电系统包括风电系统、光伏发电系统、潮汐发电系统和海流发电系统中的至少一种。
方案5：根据方案1-4中任一项所述的蒸汽发电海水淡化系统，所述蒸汽发电系统包括两个功率不同的蒸汽发电机，其中一个为大功率蒸汽发电机、相应的另一个为小功率蒸汽发电机，大功率蒸汽发电机与小功率蒸汽发电机分别与海水淡化系统连接。在不同的环境条件下清洁能源发电系统产生的电能差别很大，稳定性较差，大功率蒸汽发电机与小功率蒸汽发电机可以根据环境条件进行开启与关闭，增大了蒸汽发电系统的适用范围。
方案6：根据方案1-4中任一项所述的蒸汽发电海水淡化系统，所述清洁能源发电系统与蒸汽产生装置之间还连接有输变电系统。输变电系统可以将不稳定的电能进行初步稳定转化为适合蒸汽产生装置的电能，为蒸汽产生装置提供相对稳定的能源供应。
方案7：根据方案1-4中任一项所述的蒸汽发电海水淡化系统，所述海水淡化系统的输出端通过管路与蓄水系统连接，蓄水系统包括存在地势差的高位蓄水库和低位蓄水库，高位蓄水库与低位蓄水库之间的连通管路上设有水泵系统与水轮发电机。高位蓄水库可以在蒸汽发电系统生成的稳定的电能较多时驱动水泵系统将海水淡化系统制作的淡水输送至高位蓄水库进行储能作业，在环境恶劣蒸汽发电系统发电量不足时，高位蓄水库放水并驱动水轮发电机发电为海水淡化系统提供能源。
附图说明
图1为本发明的蒸汽发电海水淡化系统的实施例1的流程示意图；
图2为本发明的蒸汽发电海水淡化系统的实施例1的结构示意图。
图中：1.风电系统；2.光伏发电系统；3.潮汐发电系统；4.海流发电系统；5.电力蒸汽锅炉；6.大功率蒸汽发电机；7.小功率蒸汽发电机；8.输变电系统；9.并网系统；10.抽水蓄能用电；11.废热；12.海水淡化用电；13.低温多效蒸馏系统；14.蒸发冷凝系统；15.高位蓄水库；16.水轮发电机；17.低位蓄水库；18.生活用电；19.水泵系统；20.厂房；21.厂房支撑梁；22.检修通道支撑梁；23.检修通道；24.管道。
具体实施方式
本发明的蒸汽发电海水淡化系统的实施例1如图1至图2所示，包括用于产生不稳定的电能的清洁能源发电系统、利用清洁能源发电系统产生的不稳定的电能产生过热蒸汽的蒸汽产生装置，该实施例中蒸汽产生装置为电力蒸汽锅炉5、利用过热蒸汽产生稳定的电能的蒸汽发电系统和利用稳定的电能进行海水淡化作业的海水淡化系统，在该实施例中，清洁能源发电系统包括风电系统1、光伏发电系统2、潮汐发电系统3和海流发电系统4，在其他实施例中，清洁能源发电系统也可以仅包括风电系统1、光伏发电系统2、潮汐发电系统3和海流发电系统4中的部分。清洁能源发电系统通过输变电系统8与电力蒸汽锅炉5连接，在其他实施例中，也可以省略输变电系统8，将清洁能源发电系统与电力蒸汽锅炉5直接连接；电力蒸汽锅炉5的数量有多个，分别连接风电系统1、光伏发电系统2、潮汐发电系统3与海流发电系统4，在不同的环境条件下选择相应的清洁能源发电系统以及电力蒸汽锅炉产生过热蒸汽。
电力蒸汽锅炉5的蒸汽出口与蒸汽发电系统的蒸汽入口连通，在该实施例中，蒸汽发电系统包括两个功率不同的蒸汽发电机，分别为大功率蒸汽发电机6和小功率蒸汽发电机7。蒸汽发电海水淡化系统还包括根据清洁能源发电系统的发电量调节不同的电力蒸汽锅炉5与大功率蒸汽发电机6、小功率蒸汽发电机7或大功率蒸汽发电机6及小功率蒸汽发电机7分别连接的调节系统，大功率蒸汽发电机6的蒸汽入口与连接光伏发电系统2、潮汐发电系统3的电力蒸汽锅炉5连通，小功率蒸汽发电机7与连接风电系统1、海流发电系统4的电力蒸汽锅炉5连通。风电系统1与海流发电系统4受环境影响较大，产生电能不稳定，通过调节系统调节小功率大电机7与连接风电系统1及海流发电系统4的电力蒸汽锅炉5连通，产生的电能主要输送至海水淡化系统，光伏发电系统2与潮汐发电系统3产生的电能相对稳定，持续性好，调节系统调节大功率蒸汽发电机6与连接光伏发电系统2及潮汐发电系统3的电力蒸汽锅炉5连通，产生的电能除了供给海水淡化系统之外，还可以输送至并网系统9，作为生活用电18供给电网；在不同的环境条件下，调节系统还可以调节不同的过热蒸汽输送至不同的蒸汽发电机，在过热蒸汽量不足时，还可以关闭小功率蒸汽发电机7。
蒸汽发电系统与海水淡化系统连接，海水淡化系统包括利用海水淡化用电12与废热11进行海水淡化的第一海水淡化系统，在该实施例中第一海水淡化系统为低温多效蒸馏系统13，海水淡化系统还包括只利用废热11而不利用海水淡化用电12的蒸发冷凝系统14，低温多效蒸馏系统13以及蒸发冷凝系统14分别与大功率蒸汽发电机6、小功率蒸汽发电机7连通；同时海水淡化系统生产的淡水也可以输送至电力蒸汽锅炉5进行蒸汽制作。
蒸发冷凝系统14、低温多效蒸馏系统13的输出端通过管道24连接有高位蓄水库15和低位蓄水库17，高位蓄水库15与低位蓄水库17之间的管道24上还设有水泵系统19和水轮发电机16，水泵系统19与蒸汽发电系统连通。海水淡化系统生成的淡水优先供给电力蒸汽锅炉5进行蒸汽制作，在淡水较多且蒸汽发电系统产生的电能足够海水淡化系统使用时，可以将抽水蓄能用电10供给水泵系统19，将海水淡化系统生产的淡水输送至高位蓄水库15，而在水泵系统19不工作时，海水淡化系统生产的淡水利用地势差输送至低位蓄水库17；在蒸汽发电系统产生的电能不够海水淡化系统使用时，可以将高位蓄水库15的水排出至低位蓄水库17，利用水轮发电机16进行发电并供给海水淡化系统用电以及人们生活用电，高位蓄水库15中的水源还可以输送至蒸发冷凝系统进行冷凝作业，或者供给人们生活用水。
在地势平缓的地带，可以通过人工建立厂房20以制造高位蓄水库15和低位蓄水库17，厂房20整体为两层，高层可以作为高位蓄水库15，高位蓄水库15的上方设置检修通道23，方便工作人员对各个设备进行检修，检修通道23与厂房之间设置有检修通道支撑梁22，检修通道支撑梁22同时可以加固厂房20的结构强度，厂房20的底层可以设置低温多效蒸馏系统13、蒸发冷凝系统14，厂房20的底层还设有与检修通道支撑梁22在同一竖直线上的厂房支撑梁21，为了减少高位蓄水库15、低位蓄水库17的淡水蒸发，在高位蓄水库15与低位蓄水库17的上方另外设置光伏发电系统2，在减少水量流失的情况下还可以采集太阳能进行发电。
本发明的蒸汽发电海水淡化系统在使用时，将风电系统、光伏发电系统、潮汐发电系统和海流发电系统生产的不稳定的电能分别输送至不同的电力蒸汽锅炉以产生过热蒸汽；通过调节系统使利用光伏发电系统、潮汐发电系统产生过热蒸汽的电力蒸汽锅炉将过热蒸汽输送至大功率蒸汽发电机；利用风电系统、海流发电系统产生过热蒸汽的电力蒸汽锅炉将过热蒸汽输送至小功率蒸汽发电机以输出稳定的电能；大功率蒸汽发电机与小功率蒸汽发电机输出的稳定的电能以及废热分别输送至低温多效蒸馏系统进行海水淡化作业，大功率蒸汽发电机与小功率蒸汽发电机输出废热分别输送至蒸发冷凝系统进行海水淡化作业，同时大功率蒸汽发电机输出的稳定的电能输送至并网系统；低温多效蒸馏系统与蒸发冷凝系统生产的淡水输送至低位蓄水库，在蒸汽发电系统生产的稳定的电能有富余时，抽水蓄能用电驱动水泵系统将淡水输送至高位蓄水库进行储能；在蒸汽发电系统无法工作时，高位蓄水库向低位蓄水库送水，水流驱动水轮发电机进行发电供给海水淡化系统作业。
在清洁能源发电系统产生的电量足够，从而使电力蒸汽锅炉产生的过热蒸汽的数量足够时，可以将蒸汽发电系统产生的电能与废热同时供应低温多效蒸馏系统以及蒸发冷凝系统进行海水淡化作业；在清洁能源发电系统产生的电量出现波动而减少时，供给电力蒸汽锅炉的电能不足，电力蒸汽锅炉产生的过热蒸汽量不足以供给蒸汽发电机发电时，可以将电力蒸汽锅炉制作的过热蒸汽通过管路直接输送至蒸发冷凝系统，利用蒸发冷凝系统进行海水淡化作业，提高了过热蒸汽的利用率，节约能源。
本发明的蒸汽发电海水淡化系统的实施例2，与实施例1的区别在于：实施例1中蒸汽发电系统包括两个功率不同的蒸汽发电机，在本实施例中蒸汽发电系统也可以仅有一个蒸汽发电机，也可以设置多个功率相同的蒸汽发电机。
本发明的蒸汽发电海水淡化系统的实施例3，与实施例1的区别在于：实施例1中蒸汽产生装置为电力蒸汽锅炉，在本实施例中，蒸汽产生装置也可以为电热管和向电热管上喷洒水流的喷嘴。
本发明的蒸汽发电海水淡化系统的实施例4，与实施例1的区别在于：实施例1中第一海水淡化系统为低温多效蒸馏系统，在本实施例中，第一海水淡化系统也可以为电渗析海水淡化系统或反渗透海水淡化系统。
Claims (5)
1.一种蒸汽发电海水淡化系统，其特征在于：包括清洁能源发电系统和利用清洁能源发电系统产生的电能产生过热蒸汽的蒸汽产生装置，蒸汽产生装置连接有利用过热蒸汽进行发电的蒸汽发电系统，蒸汽发电系统上连接有海水淡化系统，所述海水淡化系统包括并行设置的需要利用电能进行海水淡化的第一海水淡化系统和仅需要利用热量进行海水淡化的蒸发冷凝系统，所述蒸发冷凝系统同时通过管路与蒸汽产生装置连接，所述第一海水淡化系统为低温多效蒸馏系统，所述蒸汽发电系统包括两个功率不同的蒸汽发电机，其中一个为大功率蒸汽发电机、相应的另一个为小功率蒸汽发电机，大功率蒸汽发电机与小功率蒸汽发电机分别与海水淡化系统连接，在过热蒸汽的量足够时，利用蒸汽发电系统产生电量与废热同时供应第一海水淡化系统以及蒸发冷凝系统进行海水淡化作业，在过热蒸汽量不足时，将蒸汽产生装置制作的过热蒸汽通过管路直接输送至蒸发冷凝系统，利用蒸发冷凝系统进行海水淡化作业。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发电海水淡化系统，其特征在于：所述蒸汽产生装置为电力蒸汽锅炉。
3.根据权利要求1所述的蒸汽发电海水淡化系统，其特征在于：所述清洁能源发电系统包括风电系统、光伏发电系统、潮汐发电系统和海流发电系统中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的蒸汽发电海水淡化系统，其特征在于：所述清洁能源发电系统与蒸汽产生装置之间还连接有输变电系统。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的蒸汽发电海水淡化系统，其特征在于：所述海水淡化系统的输出端通过管路与蓄水系统连接，蓄水系统包括存在地势差的高位蓄水库和低位蓄水库，高位蓄水库与低位蓄水库之间的连通管路上设有水泵系统与水轮发电机。
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