CN111197505A - 一种适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸以及低温多效海水淡化装置；背压汽轮机发电机组的排汽分为两路，一路依次通过第五阀门组和第四阀门组与热网加热器的热侧入口相连；另一路通过第五阀门组和第三阀门组连接减温减压器。本发明采用背压汽轮发电机组回收利用燃煤电站抽汽处和低温多效海水淡化装置需求处的蒸汽余压，排汽供给低温多效海水淡化装置，有机耦合海水淡化和采暖供热工艺系统的余压梯级利用，排汽同时供给低温多效海水淡化装置制取淡水和热网加热器加热供热循环水，背压可根据外界需求在一定范围内灵活调整，运行方式灵活，避免各自工艺系统的重复投资，整体经济性好。

Description

一种适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统
【技术领域】
本发明属于节能利用技术领域，涉及一种适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统。
本发明涉及适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统。将海水淡化工艺系统和采暖供热蒸汽余压梯级利用系统有机结合，宽背压汽轮机排汽可同时供给低温多效海水淡化装置制取淡水和热网加热器加热供热循环水，避免了因外界淡水需求量变化引起背压汽轮机出力变化导致运行工况波动现象。
【背景技术】
随着全球经济、能源和环保形势的发展，当前燃煤电站将面临更为严格的环保要求和严峻的市场经营形势，主要表现为：1)电量调度由铭牌调度逐步向节能调度调整，要求燃煤电站持续进行节能降耗；2)火电发电小时数下降，发电侧盈利能力降低；3)可再生能源利用率低，火电机组灵活性调峰需求迫切，燃煤电站由当前的电源主力逐步向调峰主力转型，低年利用小时、低负荷率和频繁调峰是燃煤电站未来一段时期的主要现状，这一现状的持续时间取决于风电光水等新能源电力发展以及储能技术工业化生产。目前我国最大峰谷差约为最高负荷的～25％，加上占比～20％的风光电源，目前电力系统的调峰需求约45％。煤电企业须主动转变观念：1)从电源主力渐向配角转型：年利用小时～4000h。2)纯供电渐向综合能源供应基地转型：电、热、汽、气、冷、水。
沿海地区淡水资源缺乏，主流南水北调工程成本相对较高且供不应求，海水淡化作为当地水资源的重要保障。海水淡化主要技术路线有热法和膜法，膜法主要缺点为占地面积大、化学品消耗量大、性能受海水温度等缺点，应用前景略低于热法。
目前应用广泛的中低压连通管抽汽或辅汽联箱抽汽减温减压直供低温多效海水淡化装置的技术路线，蒸汽压力在0.3～0.8MPa范围，但低温多效海水淡化装置对热源的需求为不高于75℃的微过热蒸汽，汽源处和需求处存在的巨大余压未被有效利用，整体经济性降低，不符合国家节能减排相关政策。
采用背压汽轮发电机组回收利用燃煤电站抽汽处和低温多效海水淡化装置需求处的蒸汽余压，排汽供给低温多效海水淡化装置，该工艺系统存在明显的以水定电特征，背压机进汽量及出力受制于外界对淡水量的需求，运行方式单一且缺乏灵活性。本发明在此基础上，提出了基于宽背压余压汽轮机的海水淡化和采暖供热的耦合系统，背压机回收抽汽处和用户端的蒸汽余压，排汽同时供给低温多效海水淡化装置制取淡水和热网加热器加热供热循环水，背压可根据外界需求在一定范围内灵活调整，运行方式灵活，避免各自工艺系统的重复投资，整体经济性好。
【发明内容】
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，包括：
锅炉，所述锅炉的排汽输送至高压缸做功；
高压缸，所述高压缸的排汽经锅炉再热后，输送至中压缸做功；
中压缸，所述中压缸的排汽一部分输送至低压缸做功，另一部分经背压汽轮机发电机组进行余压回收，余压回收后的排汽一部分输送至减温减压器，再经减温减压器输送至低温多效海水淡化装置做功；另一部分经过热网加热器的热侧，用于加热采暖循环水；
低压缸，所述低压缸的排汽通过给水系统加热后回流至锅炉，形成排汽循环；
低温多效海水淡化装置，所述低温多效海水淡化装置的入口连接原海水取水泵，出口连接淡水输送泵；淡水输送泵将淡化后的海水加压后输出，一部分作为成品水输出，一部分作为加热蒸汽的减温水输送至减温减压器，最后一部分作为燃煤机组自身耗用输送至给水系统。
本发明进一步的改进在于：
所述给水系统包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器组、给水泵以及高压加热器组；凝汽器的入口与低压缸的排汽相连；淡水输送泵将一部分淡化后的海水加压后输送至凝结水泵的入口管路上；高压加热器组的出口与锅炉相连。
所述背压汽轮机发电机组的入口和出口上还并联有排汽旁路，背压汽轮机发电机组的入口管路上设置有第一阀门组，排汽旁路上设置有第二阀门组，第二阀门组的出口连接减温减压器，背压汽轮机发电机组的排汽分为两路，一路依次通过第五阀门组和第四阀门组与热网加热器的热侧入口相连；另一路通过第五阀门组和第三阀门组连接减温减压器。
所述低压缸的入口处设置有中低压连通管调节阀，用于在燃煤机组电负荷降低时，调节抽气压力和流量。
所述低温多效海水淡化装置上连接有用于抽出不凝结气体的水环真空泵组。
所述高压缸、中压缸及低压缸的转轴同轴连接，共同驱动发电机发电。
所述淡水输送泵通过第六阀门组与减温减压器相连。
所述热网加热器的热侧出口通过疏水泵连接主机凝汽器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
采用背压汽轮发电机组回收利用燃煤电站抽汽处和低温多效海水淡化装置需求处的蒸汽余压，排汽供给低温多效海水淡化装置，该工艺系统存在明显的以水定电特征，背压机进汽量及出力受制于外界对淡水量的需求；同样采用背压汽轮发电机组回收利用燃煤电站抽汽处和热网加热器需求处的蒸汽余压，排汽用于加热城市供热回水的工艺系统存在典型的以热定电特征。本发明提出的一种适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，有机耦合海水淡化和采暖供热工艺系统的余压梯级利用，宽背压背压机回收抽汽处和用户端的蒸汽余压，排汽同时供给低温多效海水淡化装置制取淡水和热网加热器加热供热循环水，背压可根据外界需求在一定范围内灵活调整，运行方式灵活，避免各自工艺系统的重复投资，整体经济性好。
【附图说明】
图1为本发明的系统示意图。
其中，1-锅炉；2-高压缸；3-中压缸；4-低压缸；5-发电机；6-凝汽器；7-凝结水泵；8-低压加热器组；9-给水泵；10-高压加热器组；11-中低压连通管调节阀；12-背压汽轮发电机组；13-减温减压器阀门组；14-原海水取水泵；15-低温多效海水淡化装置；16-淡水输送泵；17-水环真空泵组；18-第一阀门组；19-第二阀门组；20-第三阀门组；21-第四阀门组；22-第五阀门组；23-第六阀门组；24-热网加热器；25-疏水泵。
【具体实施方式】
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，包括锅炉1、高压缸2、中压缸3、低压缸4以及低温多效海水淡化装置15；高压缸2、中压缸3及低压缸4的转轴同轴连接，共同驱动发电机5发电。
锅炉1的排汽输送至高压缸2做功；高压缸2的排汽经锅炉1再热后，输送至中压缸3做功；中压缸3的排汽一部分输送至低压缸4做功，另一部分经背压汽轮机发电机组12进行余压回收，余压回收后的排汽一部分输送至减温减压器13，再经减温减压器13输送至低温多效海水淡化装置15做功；另一部分经过热网加热器24的热侧，用于加热采暖循环水；低压缸4的排汽通过给水系统加热后回流至锅炉1，形成排汽循环；低压缸4的入口处设置有中低压连通管调节阀11，用于在燃煤机组电负荷降低时，调节抽气压力和流量。给水系统包括依次连接的凝汽器6、凝结水泵7、低压加热器组8、给水泵9以及高压加热器组10；凝汽器6的入口与低压缸4的排汽相连；淡水输送泵16将一部分淡化后的海水加压后输送至凝结水泵7的入口管路上；高压加热器组10的出口与锅炉1相连。低温多效海水淡化装置15的入口连接原海水取水泵14，出口连接淡水输送泵16；淡水输送泵16将淡化后的海水加压后输出，一部分作为成品水输出，一部分作为加热蒸汽的减温水输送至减温减压器13，最后一部分作为燃煤机组自身耗用输送至给水系统。低温多效海水淡化装置15上连接有用于抽出不凝结气体的水环真空泵组17。淡水输送泵16通过第六阀门组23与减温减压器13相连。
背压汽轮机发电机组12的入口和出口上还并联有排汽旁路，背压汽轮机发电机组12的入口管路上设置有第一阀门组18，排汽旁路上设置有第二阀门组19，第二阀门组19的出口连接减温减压器13，背压汽轮机发电机组12的排汽分为两路，一路依次通过第五阀门组22和第四阀门组与热网加热器24的热侧入口相连；另一路通过第五阀门组22和第三阀门组20连接减温减压器13。热网加热器24的热侧出口通过疏水泵25连接主机凝汽器。
本发明的工作原理：
锅炉1出口新蒸汽依次经过汽轮机高压缸2、中压缸3做功后，一部分抽出经背压汽轮发电机组12余压回收后同时供给海水淡化装置15和热网加热器23，其余进入低压缸4作用，共同驱动发电机5发电。背压汽轮机12背压控制由流经热网加热器24热网循环水流量和城市供热回水温度确定，背压汽轮机12进汽流量由外界对淡水量的需求以及热网加热器热负荷共同确定。原海水经取水泵14升压后进入海水淡化装置15，成品水淡水经输送泵16加压，一部分对外供出，另一部分经阀门组23作为加热蒸汽的减温水输送至减温减压器13，一部分供给燃煤电站自身耗用补充至凝汽器6，和低压缸4排汽凝结水、热网加热器24疏水共同经凝结水泵7、低压加热器组8、给水泵9和高压加热器组10后进入锅炉吸热，完成系统循环。为维持海水淡化装置运行真空，配置水环真空泵组17抽出不凝结气体。此外，海水淡化蒸汽余压汽轮发电机组12设置了旁路系统，正常运行时阀门组19关闭，当背压汽轮发电机组12故障停运时，阀门组18和22关闭，阀门组19开启，中排蒸汽减温减压进入海水淡化装置15和热网加热器23，此系统设置可有效提升海水淡化工艺系统可靠性。当采暖季结束时，阀门组21以及热网加热器24关闭停运，背压汽轮机12排汽仅供给海水淡化装置15，呈现以水定电特征。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，包括：
锅炉(1)，所述锅炉(1)的排汽输送至高压缸(2)做功；
高压缸(2)，所述高压缸(2)的排汽经锅炉(1)再热后，输送至中压缸(3)做功；
中压缸(3)，所述中压缸(3)的排汽一部分输送至低压缸(4)做功，另一部分经背压汽轮机发电机组(12)进行余压回收，余压回收后的排汽一部分输送至减温减压器(13)，再经减温减压器(13)输送至低温多效海水淡化装置(15)做功；另一部分经过热网加热器(24)的热侧，用于加热采暖循环水；
低压缸(4)，所述低压缸(4)的排汽通过给水系统加热后回流至锅炉(1)，形成排汽循环；
低温多效海水淡化装置(15)，所述低温多效海水淡化装置(15)的入口连接原海水取水泵(14)，出口连接淡水输送泵(16)；淡水输送泵(16)将淡化后的海水加压后输出，一部分作为成品水输出，一部分作为加热蒸汽的减温水输送至减温减压器(13)，最后一部分作为燃煤机组自身耗用输送至给水系统。
2.根据权利要求1所述的适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，其特征在于，所述给水系统包括依次连接的凝汽器(6)、凝结水泵(7)、低压加热器组(8)、给水泵(9)以及高压加热器组(10)；凝汽器(6)的入口与低压缸(4)的排汽相连；淡水输送泵(16)将一部分淡化后的海水加压后输送至凝结水泵(7)的入口管路上；高压加热器组(10)的出口与锅炉(1)相连。
3.根据权利要求1所述的适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，其特征在于，所述背压汽轮机发电机组(12)的入口和出口上还并联有排汽旁路，背压汽轮机发电机组(12)的入口管路上设置有第一阀门组(18)，排汽旁路上设置有第二阀门组(19)，第二阀门组(19)的出口连接减温减压器(13)，背压汽轮机发电机组(12)的排汽分为两路，一路依次通过第五阀门组(22)和第四阀门组与热网加热器(24)的热侧入口相连；另一路通过第五阀门组(22)和第三阀门组(20)连接减温减压器(13)。
4.根据权利要求1所述的适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，其特征在于，所述低压缸(4)的入口处设置有中低压连通管调节阀(11)，用于在燃煤机组电负荷降低时，调节抽气压力和流量。
5.根据权利要求1所述的适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，其特征在于，所述低温多效海水淡化装置(15)上连接有用于抽出不凝结气体的水环真空泵组(17)。
6.根据权利要求1所述的适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，其特征在于，所述高压缸(2)、中压缸(3)及低压缸(4)的转轴同轴连接，共同驱动发电机(5)发电。
7.根据权利要求1所述的适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，其特征在于，所述淡水输送泵(16)通过第六阀门组(23)与减温减压器(13)相连。
8.根据权利要求1所述的适用于海水淡化和供热的宽背压汽轮机梯级利用系统，其特征在于，所述热网加热器(24)的热侧出口通过疏水泵(25)连接主机凝汽器。
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