CN113565579A - 一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统及工作方法 - Google Patents

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王春燕
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Abstract

本发明公开了一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统及工作方法，本发明设置背压式小汽轮机，机组抽汽首先进入背压式小汽轮机做功，拖动发电机或空气压缩机运转，排汽再进入乏汽冷却器加热海水升温。本发明与直接采用抽汽加热海水相比，实现了抽汽热量的合理梯级利用，增加机组电/气产品产出。本发明设置有乏汽冷却器，能够对淡化产品水进行加热后输送至用户端，采用高温产品水实现水、热共送。对于同时有热、水外供的机组，大大简化了系统配置，降低管道建设和维护成本。

Description

一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统及工作方法
技术领域
本发明属于发电厂和海水利用技术领域，具体涉及一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统及工作方法。
背景技术
随着风、光等清洁能源发电的快速发展，火电机组正在逐渐由电力系统中电量供应的主体地位向保供托底地位转型。为提升电厂盈利能力及生存竞争能力，火电机组需要从单一的电能供应向电、热、汽、冷、水等综合能源供应基地转型，丰富外供产品多样性，从而提升电厂盈利能力。
对于滨海电厂，将海水淡化与发电热力循环相结合，利用电厂低品位乏汽提供海水淡化所需蒸汽，可大大降低海水淡化成本。对于具有多样产品用户的电厂，如何优化耦合各产品生产工艺流程，降低机组能耗，是提升电厂盈利能力的有效途径。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统及工作方法，通过设置背压式小汽轮机，实现对机组抽汽能量的合理梯级利用。机组抽汽首先进入背压式小汽轮机拖动发电机或空气压缩机运转，排汽再进入乏汽换热器加热产品水。
为了达到上述目的，一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统，包括锅炉，锅炉的蒸汽出口通过管路连接汽轮机组，汽轮机组连接第一发电机，汽轮机的排汽出口通过管路连接凝汽器和多效蒸馏海水淡化装置，凝汽器采用海水冷却，汽轮机组的抽汽出口通过管路连接背压式小汽轮机，背压式小汽轮机的排汽出口连接乏汽冷却器，背压式小汽轮机连接第二发电机和空气压缩机，凝汽器的冷却水出口连接多效蒸馏海水淡化装置，多效蒸馏海水淡化装置用于将海水分离为浓盐水和产品水，多效蒸馏海水淡化装置的产品水出口连接乏汽冷却器和输送管道，乏汽冷却器中升温后的产品水通过输送管道送入用户侧。
汽轮机组与背压式小汽轮机的连接管路上设置有第一阀门。
汽轮机与多效蒸馏海水淡化装置的连接管路上设置有第二阀门。
凝汽器的冷却水出口与多效蒸馏海水淡化装置的连接管路上设置有第三阀门。
多效蒸馏海水淡化装置与乏汽冷却器的连接管路上设置有第四阀门。
多效蒸馏海水淡化装置与输送管道的连接管路上设置有第五阀门。
用户侧包括换热装置，换热装置连接输送管道，换热装置用于将高温产品水与城市热网回水进行换热，将热量传递给城市热网回水，高温产品水成为常温产品水，常温产品水供给水厂或其他淡水用户。
输送管道与换热装置的连接管路上设置有第六阀门，输送管道与水厂的连接管路上设置有第七阀门。
多效蒸馏海水淡化装置的凝结水出口连接机组凝结水系统；
凝汽器的冷凝水出口连接机组凝结水系统；
乏汽冷却器的凝结水出口连接机组凝结水系统。
背压式小汽轮机通过第一离合器连接第二发电机，背压式小汽轮机通过第二离合器连接空气压缩机。
一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统的工作方法，包括以下步骤：
当启动海水淡化装置时，凝汽器冷却水出口的部分升温海水进入多效蒸馏海水淡化装置中，汽轮机组的部分排汽进入多效蒸馏海水淡化装置中，多效蒸馏海水淡化装置中排汽与海水完成多效蒸馏后，分离为浓盐水及产品水；
当机组同时对外供热时，多效蒸馏海水淡化装置的产品水进入乏汽冷却器中，产品水在乏汽冷却器中吸收乏汽热量升温后送入输送管道；
当机组不对外供热时，多效蒸馏海水淡化装置的产品水进入输送管道输送至用户侧。
当启动海水淡化装置时，打开第一阀门和第二阀门；
当机组同时对外供热时，打开第四阀门和第六阀门，关闭第五阀门和第七阀门；
当机组不对外供热时，关闭第四阀门和第六阀门，打开第五阀门和第七阀门。
与现有技术相比，本发明设置背压式小汽轮机，机组抽汽首先进入背压式小汽轮机做功，拖动发电机或空气压缩机运转，排汽再进入乏汽冷却器加热海水升温。本发明与直接采用抽汽加热海水相比，实现了抽汽热量的合理梯级利用，增加机组电/气产品产出。本发明设置有乏汽冷却器，能够对淡化产品水进行加热后输送至用户端，采用高温产品水实现水、热共送。对于同时有热、水外供的机组，大大简化了系统配置，降低管道建设和维护成本。
进一步的，本发明设置有双离合器，实现背压式小汽轮机输出功在发电机和空气压缩机之间的灵活切换。系统可根据外界电/气产品需求，灵活调整输出。
本发明的工作方法是使机组抽汽进入背压式小汽轮机拖动空气压缩机或发电机运转，排汽用于加热淡化产品水。产品水升温后对外送出，实现对外水、热同送。与水、热分送系统相比，简化了系统管道布置，降低管道建设和维护成本。同时，该系统可实现电厂对外供电、气、水，丰富电厂外供产品多样性，提升电厂盈利能力。
附图说明
图1为本发明的系统图；
其中，1、锅炉，2、汽轮机组，3、第一发电机，4、凝汽器，5、多效蒸馏海水淡化装置，6、背压式小汽轮机，7、第二发电机，8、空气压缩机，9、第一离合器，10、第二离合器，11、乏汽冷却器，12、输送管网，13、换热装置，14、第一阀门，15、第二阀门，16、第三阀门，17、第四阀门，18、第五阀门，19、第六阀门，20、第七阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统，包括锅炉1，锅炉1的蒸汽出口通过管路连接汽轮机组2，汽轮机组2连接第一发电机3，汽轮机2的排汽出口通过管路连接凝汽器4和多效蒸馏海水淡化装置5，凝汽器4采用海水冷却，汽轮机组2的抽汽出口通过管路连接背压式小汽轮机6，汽轮机组2与背压式小汽轮机6的连接管路上设置有第一阀门14，汽轮机2与多效蒸馏海水淡化装置5的连接管路上设置有第二阀门15，背压式小汽轮机6的排汽出口连接乏汽冷却器11，背压式小汽轮机6连接第二发电机7和空气压缩机8，背压式小汽轮机6通过第一离合器9连接第二发电机7，背压式小汽轮机6通过第二离合器10连接空气压缩机8。凝汽器4的冷却水出口连接多效蒸馏海水淡化装置5，凝汽器4的冷却水出口与多效蒸馏海水淡化装置5的连接管路上设置有第三阀门16，多效蒸馏海水淡化装置5用于将海水分离为浓盐水和产品水，多效蒸馏海水淡化装置5的产品水出口连接乏汽冷却器11和输送管道12，乏汽冷却器11中升温后的产品水通过输送管道12送入用户侧，多效蒸馏海水淡化装置5与乏汽冷却器11的连接管路上设置有第四阀门17；多效蒸馏海水淡化装置5与输送管道12的连接管路上设置有第五阀门18。多效蒸馏海水淡化装置5的凝结水出口连接机组凝结水系统；凝汽器4的冷凝水出口连接机组凝结水系统；乏汽冷却器11的凝结水出口连接机组凝结水系统。
用户侧包括换热装置13，换热装置13连接输送管道12，换热装置13用于将高温产品水与城市热网回水进行换热，将热量传递给城市热网回水，高温产品水成为常温产品水，常温产品水供给水厂或其他淡水用户。输送管道12与换热装置13的连接管路上设置有第六阀门19，输送管道12与水厂的连接管路上设置有第七阀门20。
一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统的工作方法包括以下步骤：
锅炉1出口新蒸汽进入汽轮机组2做功驱动第一发电机3发电，汽轮机2排汽进入凝汽器4冷凝后返回机组凝结水系统。凝汽器4采用海水冷却。
打开第一阀门14，引汽轮机组某级抽汽进入背压式小汽轮机6中推动汽轮机做功，背压式小汽轮机6排汽进入乏汽冷却器11中。
背压式小汽轮机6通过第一离合器9与第二发电机7连接，通过第二离合器10与空气压缩机8连接。通过第一离合器9、第二离合器10开闭状态的变化，可实现背压式小汽轮机6输出功在第二发电机7与空气压缩机8之间的切换。
当启动海水淡化装置时，打开第一阀门15和第二阀门16，引凝汽器4出口部分升温海水进入多效蒸馏海水淡化装置5中。汽轮机组2部分排汽进入多效蒸馏海水淡化装置5中，与海水完成多效蒸馏后，凝结放热返回机组凝结水系统。海水在多效蒸馏海水淡化装置5中被分离为浓盐水及产品水。
当机组同时对外供热时，打开第四阀门17和第六阀门19，关闭第五阀门18和第七阀门20，多效蒸馏海水淡化装置5出口产品水进入乏汽冷却器11中，吸收乏汽热量升温后送入输送管道12。乏汽冷却凝结后返回机组凝结水系统。在用户侧，高温产品水在换热装置13中与城市热网回水进行换热，将热量传递给热网水，之后作为常温产品水供给水厂或其他淡水用户。
输送管道12外设置保温层以减少高温产品水在输送过程中的热量损失。
当机组不对外供热时，关闭第四阀门17和第六阀门19，打开第五阀门18和第七阀门20，多效蒸馏海水淡化装置5出口产品水直接进入输送管道12输送至用户侧。在用户侧，产品水经第七阀门20输送至水厂或其他淡水用户。

Claims (10)

1.一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统，其特征在于，包括锅炉(1)，锅炉(1)的蒸汽出口通过管路连接汽轮机组(2)，汽轮机组(2)连接第一发电机(3)，汽轮机(2)的排汽出口通过管路连接凝汽器(4)和多效蒸馏海水淡化装置(5)，凝汽器(4)采用海水冷却，汽轮机组(2)的抽汽出口通过管路连接背压式小汽轮机(6)，背压式小汽轮机(6)的排汽出口连接乏汽冷却器(11)，背压式小汽轮机(6)连接第二发电机(7)和空气压缩机(8)，凝汽器(4)的冷却水出口连接多效蒸馏海水淡化装置(5)，多效蒸馏海水淡化装置(5)用于将海水分离为浓盐水和产品水，多效蒸馏海水淡化装置(5)的产品水出口连接乏汽冷却器(11)和输送管道(12)，乏汽冷却器(11)中升温后的产品水通过输送管道(12)送入用户侧。
2.根据权利要求1所述的一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统，其特征在于，汽轮机组(2)与背压式小汽轮机(6)的连接管路上设置有第一阀门(14)。
3.根据权利要求1所述的一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统，其特征在于，汽轮机(2)与多效蒸馏海水淡化装置(5)的连接管路上设置有第二阀门(15)；
凝汽器(4)的冷却水出口与多效蒸馏海水淡化装置(5)的连接管路上设置有第三阀门(16)。
4.根据权利要求1所述的一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统，其特征在于，多效蒸馏海水淡化装置(5)与乏汽冷却器(11)的连接管路上设置有第四阀门(17)；
多效蒸馏海水淡化装置(5)与输送管道(12)的连接管路上设置有第五阀门(18)。
5.根据权利要求1所述的一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统，其特征在于，用户侧包括换热装置(13)，换热装置(13)连接输送管道(12)，换热装置(13)用于将高温产品水与城市热网回水进行换热，将热量传递给城市热网回水，高温产品水成为常温产品水，常温产品水供给水厂或其他淡水用户。
6.根据权利要求5所述的一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统，其特征在于，输送管道(12)与换热装置(13)的连接管路上设置有第六阀门(19)，输送管道(12)与水厂的连接管路上设置有第七阀门(20)。
7.根据权利要求1所述的一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统，其特征在于，多效蒸馏海水淡化装置(5)的凝结水出口连接机组凝结水系统；
凝汽器(4)的冷凝水出口连接机组凝结水系统；
乏汽冷却器(11)的凝结水出口连接机组凝结水系统。
8.根据权利要求1所述的一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统，其特征在于，背压式小汽轮机(6)通过第一离合器(9)连接第二发电机(7)，背压式小汽轮机(6)通过第二离合器(10)连接空气压缩机(8)。
9.权利要求1所述的一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
当启动海水淡化装置时，凝汽器(4)冷却水出口的部分升温海水进入多效蒸馏海水淡化装置(5)中，汽轮机组(2)的部分排汽进入多效蒸馏海水淡化装置(5)中，多效蒸馏海水淡化装置(5)中排汽与海水完成多效蒸馏后，分离为浓盐水及产品水；
当机组同时对外供热时，多效蒸馏海水淡化装置(5)的产品水进入乏汽冷却器(11)中，产品水在乏汽冷却器(11)中吸收乏汽热量升温后送入输送管道(12)；
当机组不对外供热时，多效蒸馏海水淡化装置(5)的产品水进入输送管道(12)输送至用户侧。
10.根据权利要求9所述的一种与背压机耦合的海水淡化和输送系统的工作方法，其特征在于，当启动海水淡化装置时，打开第一阀门(15)和第二阀门(16)；
当机组同时对外供热时，打开第四阀门(17)和第六阀门(19)，关闭第五阀门(18)和第七阀门(20)；
当机组不对外供热时，关闭第四阀门(17)和第六阀门(19)，打开第五阀门(18)和第七阀门(20)。
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