CN114856739B - 一种基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水热电联产技术领域,具体涉及一种基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统。包括汽轮机组、海水淡化系统和采暖供热系统,海水淡化系统包括第一蒸汽喷射器、多效蒸发器组及淡水管道,采暖供热系统包括第二蒸汽喷射器、蒸汽加热器及尖峰加热器,第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器的驱动蒸汽进口皆与汽轮机组的蒸汽出口连通、引射蒸汽进口皆与末效蒸发器的蒸汽出口连通,第一蒸汽喷射器的蒸汽出口与首效蒸发器的蒸汽进口连通,第二蒸汽喷射器的蒸汽出口与蒸汽加热器的蒸汽进口连通。本发明提供的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,能够将火电机组应用于淡水和供热上,同时能回收利用末效蒸发器所产生蒸汽中的余热,达到节能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及水热电联产技术领域,具体涉及一种基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统。
背景技术
随着风力、太阳能等可再生能源大规模并网发电,并网发电成为电量的主要来源。传统火电机组从电量主体向调峰、调频、稳压等保障电网运行安全的主体转型。与此同时,随着城镇化和工业化的进程加快,居民采暖、淡水等多种形式的能源需求快速增长,这为火电机组未来发展提供了指向。
采暖主要通过将热网来水加热,形成温度较高的热网供水,然后将热网供水通至需供暖处实现供暖。热网来水的加热需要耗费较大的热量。
淡水制备的一个重要途径是海水淡化。海水淡化是解决水资源危机、开拓新的安全水源的必然选择。其中,低温多效蒸发技术由于操作温度低,避免或减缓了设备的腐蚀和结垢,且系统的热效率高等优势,近年发展迅速,成为了海水淡化的一种主流方式。然而低温多效蒸发海水淡化工艺过程中会产生大量余热,这些低品位余热往往通过冷却系统或自然散失方式被浪费。
现有缺乏一种将上述电、热、水三者联合且能够同时克服三者各自缺陷的装置。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中缺乏一种将电、热、水三者联合且能够同时克服三者各自缺陷的装置的缺陷,从而提供一种基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统。
本发明提供的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,包括:
汽轮机组;
海水淡化系统,包括第一蒸汽喷射器、多效蒸发器组及淡水管道,所述第一蒸汽喷射器的驱动蒸汽进口与所述汽轮机组的蒸汽出口连通、蒸汽出口与首效蒸发器的蒸汽进口连通、引射蒸汽进口与末效蒸发器的蒸汽出口连通;
采暖供热系统,包括第二蒸汽喷射器、蒸汽加热器及尖峰加热器,所述第二蒸汽喷射器的驱动蒸汽进口与所述汽轮机组的蒸汽出口连通、蒸汽出口与所述蒸汽加热器的蒸汽进口连通、引射蒸汽进口与末效蒸发器的蒸汽出口连通,所述蒸汽加热器的进口适于引入热网回水、出口与所述尖峰加热器的进口连通,所述尖峰加热器的热源端与所述汽轮机组的蒸汽出口连通、输出口适于引出热网供水。
可选的,所述第一蒸汽喷射器的驱动蒸汽进口、第二蒸汽喷射器的驱动蒸汽进口和尖峰加热器的热源端皆与汽轮机组中匹配蒸汽参数需求的抽汽口连通。
可选的,所述蒸汽加热器的疏水出口和尖峰加热器的疏水出口皆与所述汽轮机组的凝汽器连通。
可选的,所述多效蒸发器组设有至少四效。
可选的,所述采暖供热系统还包括第一类吸收式热泵,所述第一类吸收式热泵设有两个驱动热源端,且其中一个驱动热源端与所述汽轮机组的蒸汽出口连通,另一个驱动热源端与与所述淡水管道相连形成闭合回路,所述第一类吸收式热泵的低温热源端适于引入热网回水、输出口与所述尖峰加热器的进口连通。
可选的,所述第一类吸收式热泵的其中一个驱动热源端与汽轮机组中匹配蒸汽参数需求的抽汽口连通。
可选的,所述第一类吸收式热泵的疏水出口与所述汽轮机组的凝汽器连通。
可选的,所述海水淡化系统还包括冷凝器,所述冷凝器设有两个海水出口,其中一个与所有蒸发器的海水进口连通,另一个与外界连通。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,包括汽轮机组、海水淡化系统和采暖供热系统。在海水淡化系统中增设有第一蒸汽喷射器,并将汽轮机组产生的高温蒸汽作为第一蒸汽喷射器的驱动蒸汽,将末效蒸发器产生的蒸汽作为第一蒸汽喷射器的引射蒸汽,这样为火电机组的转型提供了一个可行的方向;同时能够将末效蒸发器所产生蒸汽中的余热回收利用,转化为多效蒸发器所需热能,从而节省高品位蒸汽的消耗,达到节能的目的。在采暖供热系统中增设有第二蒸汽喷射器,并将汽轮机组产生的高温蒸汽作为第二蒸汽喷射器的驱动蒸汽,将末效蒸发器产生的蒸汽作为第二蒸汽喷射器的引射蒸汽,这样为火电机组的转型提供了另一个可行的方向;同时能够将末效蒸发器所产生蒸汽中的余热回收利用,转化为采暖供热系统所需热能,从而进一步节省高品位蒸汽的消耗,达到进一步节能的目的。
2.本发明提供的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,蒸汽加热器和尖峰加热器的疏水出口皆与所述汽轮机组的凝汽器连通,来自汽轮机组的高温蒸汽在释放热能后能够再次回到汽轮机组,参与汽轮机组的水循环,避免因疏水外排导致的汽轮机组中水量的减少,从而避免汽轮机组耗水量的增加。
3.本发明提供的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,采暖供热系统增设有第一类吸收式热泵,并将汽轮机组产生的高温蒸汽和淡水管道中的淡水作为第一类吸收式热泵的驱动热源,一方面为火电机组的转型提供了一个可行的方向,另一方面能够将淡水中的余热回收利用,转化为采暖供热系统所需热能,从而节省高品位蒸汽的消耗,达到节能的目的。
4.本发明提供的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,第一类吸收式热泵的疏水出口与所述汽轮机组的凝汽器连通,来自汽轮机组的高温蒸汽在释放热能后能够再次回到汽轮机组,参与汽轮机组的水循环,避免因疏水外排导致的汽轮机组中水量的减少,从而避免汽轮机组耗水量的增加。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中水热电联产系统的结构示意图。
附图标记说明:
1、第一蒸汽喷射器;2、首效蒸发器;3、末效蒸发器;4、淡水管道;5、第二蒸汽喷射器;6、蒸汽加热器;7、尖峰加热器;8、第一类吸收式热泵;9、冷凝器;10、浓海水出口管道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
结合图1所示,本实施例提供的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,包括:
汽轮机组;
海水淡化系统,包括第一蒸汽喷射器1、多效蒸发器组及淡水管道4,第一蒸汽喷射器1的驱动蒸汽进口与汽轮机组的蒸汽出口连通、蒸汽出口与首效蒸发器2的蒸汽进口连通、引射蒸汽进口与末效蒸发器3的蒸汽出口连通;
采暖供热系统,包括第二蒸汽喷射器5、蒸汽加热器6及尖峰加热器7,第二蒸汽喷射器5的驱动蒸汽进口与汽轮机组的蒸汽出口连通、蒸汽出口与蒸汽加热器6的蒸汽进口连通、引射蒸汽进口与末效蒸发器3的蒸汽出口连通,蒸汽加热器6的进口适于引入热网回水、出口与尖峰加热器7的进口连通,尖峰加热器7的热源端与汽轮机组的蒸汽出口连通、输出口适于引出热网供水。
上述水热电联产系统,在海水淡化系统中增设有第一蒸汽喷射器1,并将汽轮机组产生的高温蒸汽作为第一蒸汽喷射器1的驱动蒸汽,将末效蒸发器3产生的蒸汽作为第一蒸汽喷射器1的引射蒸汽,这样为火电机组的转型提供了一个可行的方向;同时能够将末效蒸发器3所产生蒸汽中的余热回收利用,转化为多效蒸发器所需热能,从而节省高品位蒸汽的消耗,达到节能的目的。在采暖供热系统中增设有第二蒸汽喷射器5,并将汽轮机组产生的高温蒸汽作为第二蒸汽喷射器5的驱动蒸汽,将末效蒸发器3产生的蒸汽作为第二蒸汽喷射器5的引射蒸汽,这样为火电机组的转型提供了另一个可行的方向;同时能够将末效蒸发器3所产生蒸汽中的余热回收利用,转化为采暖供热系统所需热能,从而进一步节省高品位蒸汽的消耗,达到进一步节能的目的。
容易理解的,汽轮机组为火电机组的组成部分,主要作用是为发电机提供能量来源,由蒸汽的内能转化为机械能进而转化为电能。汽轮机组包括高压缸、中压缸和低压缸,每个压缸皆设有多个蒸汽抽汽口,本实施例中第一蒸汽喷射器1的驱动蒸汽进口、第二蒸汽喷射器5的驱动蒸汽进口和尖峰加热器7的热源端皆与汽轮机组中匹配蒸汽参数需求的抽汽口连通,具体根据所需蒸汽参数需求选择中压缸或低压缸或高压缸的蒸汽抽汽口进行连通。
容易理解的,多效蒸发器包括至少两效蒸发器,首效蒸发器2即第一效蒸发器,末效蒸发器3即最后一效蒸发器。优选将多效蒸发器设有至少四效,这样利于较大程度的实现热能的梯级利用。为便于描述多效蒸发器的具体结构,从首效蒸发器2至末效蒸发器3依次命名为1效蒸发器、2效蒸发器...n效蒸发器,则:1-n效蒸发器的冷凝水出口连通淡水管道4,1-(n-1)效蒸发器的浓海水出口分别连通2-n效蒸发器的浓海水进口,1-(n-1)效蒸发器的二次蒸汽出口分别连通2-n效蒸发器的蒸汽进口,n效蒸发器的浓海水出口与浓海水出口管道10相连接,n效蒸发器的二次蒸汽出口分为三路,一路连通冷凝器9的蒸汽进口,一路连通第一蒸汽喷射器1的引射蒸汽进口,一路连通第二蒸汽喷射器5的引射蒸汽进口。
基于多效蒸发器组的海水淡化过程如下:
海水进入多效蒸发器组后,第一蒸汽喷射器1的蒸汽进入1效蒸发器后凝结放热,海水被加热,温度升高,进而部分汽化,产生一定流量的二次蒸汽,1效蒸发器的二次蒸汽在2效蒸发器内凝结放热,加热流入其中的物料海水,进而产生用于3效蒸发器的蒸汽,1-n效蒸发器内换热之后被冷凝的蒸汽流入淡水管道4。由于后一效的压力低于前一效,剩余的未被蒸发的海水在不需要原料泵的情况下逐级流入下一效蒸发器内,由前一效而来的浓海水可以在后一效内发生闪蒸,这个过程一直重复进行,直至n效。n效蒸发器的二次蒸汽一部分通往冷凝器9,通过冷凝器9对进料海水进行初次加热,一部分被第一蒸汽喷射器1利用驱动蒸汽引射,混合后作为热源蒸汽进入1效蒸发器,一部分被第二蒸汽喷射器5利用驱动蒸汽引射,混合后作为热源蒸汽进入蒸汽加热器6。
进一步的,蒸汽加热器6的疏水出口和尖峰加热器7的疏水出口皆与汽轮机组的凝汽器连通。这样,来自汽轮机组的高温蒸汽在释放热能后能够再次回到汽轮机组,参与汽轮机组的水循环,避免因疏水外排导致的汽轮机组中水量的减少,从而避免汽轮机组耗水量的增加。
结合图1所示,作为水热电联产系统的一种改进结构:采暖供热系统还包括第一类吸收式热泵8,第一类吸收式热泵8设有两个驱动热源端,且其中一个驱动热源端与汽轮机组的蒸汽出口连通,另一个驱动热源端与淡水管道4相连形成闭合回路,第一类吸收式热泵8的低温热源端适于引入热网回水、输出口与尖峰加热器7的进口连通。
上述水热电联产系统,一方面为火电机组的转型提供了一个可行的方向,另一方面能够将淡水中的余热回收利用,转化为采暖供热系统所需热能,从而节省高品位蒸汽的消耗,达到节能的目的。
容易理解的,第一类吸收式热泵8即增热型热泵,是利用少量的高温热源为驱动热源,把低温热源的热能提高到中温,产生大量的中温有用热能,从而提高了热能的利用效率。本实施例中,第一类吸收式热泵8的驱动热源有两个,分别是汽轮机组产生的高温蒸汽和淡水管道4中的淡水。
本实施例中,第一类吸收式热泵8的其中一个驱动热源端与汽轮机组中匹配蒸汽参数需求的抽汽口连通。当然,其他实施例中,第一类吸收式热泵8的该驱动热源端也可部分或全部的与高压缸的蒸汽出口连通。
细节的,结合图1所示,第一类吸收式热泵8的其中一个驱动热源端伸入其泵体内,并通过管道再引出泵体外,然后连接在淡水管道4上,如此形成闭合回路。图1中所示的为连接在部分淡水管道4上,当然也可以连接在整个淡水管道4的两端。具体的,在该闭合回路上设有循环水泵。
基于第二蒸汽喷射器5、蒸汽加热器6、尖峰加热器7及第一类吸收式热泵8的采暖供热系统的供热过程如下:
热网回水分为两路,分别进入蒸汽加热器6和第一类吸收式热泵8中吸热,然后在尖峰加热器7中吸热后对外采暖供热;蒸汽加热器6的热源蒸汽为第二蒸汽喷射器5利用驱动蒸汽引射n效蒸发器的二次蒸汽后的混合蒸汽;第一类吸收式热泵8的其中一个驱动热源为汽轮机组中匹配蒸汽参数需求的抽汽口抽出的蒸汽,第一类吸收式热泵8的另一个驱动热源为淡水管道4中的部分淡水。
进一步的,第一类吸收式热泵8的疏水出口与汽轮机组的凝汽器连通。这样,来自汽轮机组的高温蒸汽在释放热能后能够再次回到汽轮机组,参与汽轮机组的水循环,避免因疏水外排导致的汽轮机组中水量的减少,从而避免汽轮机组耗水量的增加。
具体的,海水淡化系统还包括冷凝器9,冷凝器9设有两个海水出口,其中一个与所有蒸发器的海水进口连通,另一个与外界连通。末效蒸发器的二次蒸汽冷凝为淡水需要大量海水来冷却,部分预热后的海水进入蒸发器,减少需要在蒸发器中消耗的热量。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,其特征在于,包括:
汽轮机组;
海水淡化系统,包括第一蒸汽喷射器(1)、多效蒸发器组及淡水管道(4),所述第一蒸汽喷射器(1)的驱动蒸汽进口与所述汽轮机组的蒸汽出口连通、所述第一蒸汽喷射器(1)的蒸汽出口与首效蒸发器(2)的蒸汽进口连通、所述第一蒸汽喷射器(1)的引射蒸汽进口与末效蒸发器(3)的蒸汽出口连通;
采暖供热系统,包括第二蒸汽喷射器(5)、蒸汽加热器(6)、第一类吸收式热泵(8)及尖峰加热器(7),所述第二蒸汽喷射器(5)的驱动蒸汽进口与所述汽轮机组的蒸汽出口连通、所述第二蒸汽喷射器(5)的蒸汽出口与所述蒸汽加热器(6)的蒸汽进口连通、所述第二蒸汽喷射器(5)的引射蒸汽进口与末效蒸发器(3)的蒸汽出口连通,所述蒸汽加热器(6)的进口适于引入热网回水、所述蒸汽加热器(6)的出口与所述尖峰加热器(7)的进口连通,所述第一类吸收式热泵(8)设有两个驱动热源端,且其中一个驱动热源端与所述汽轮机组的蒸汽出口连通,另一个驱动热源端与所述淡水管道(4)相连形成闭合回路,所述第一类吸收式热泵(8)的低温热源端适于引入热网回水、所述第一类吸收式热泵(8)的输出口与所述尖峰加热器(7)的进口连通,所述尖峰加热器(7)的热源端与所述汽轮机组的蒸汽出口连通、所述尖峰加热器(7)的输出口适于引出热网供水。
2.根据权利要求1所述的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,其特征在于,所述第一蒸汽喷射器(1)的驱动蒸汽进口、第二蒸汽喷射器(5)的驱动蒸汽进口和尖峰加热器(7)的热源端皆与汽轮机组中匹配蒸汽参数需求的抽汽口连通。
3.根据权利要求1所述的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,其特征在于,所述蒸汽加热器(6)的疏水出口和尖峰加热器(7)的疏水出口皆与所述汽轮机组的凝汽器连通。
4.根据权利要求2或3所述的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,其特征在于,所述多效蒸发器组设有至少四效。
5.根据权利要求1所述的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,其特征在于,所述第一类吸收式热泵(8)的其中一个驱动热源端与汽轮机组中匹配蒸汽参数需求的抽汽口连通。
6.根据权利要求1所述的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,其特征在于,所述第一类吸收式热泵(8)的疏水出口与所述汽轮机组的凝汽器连通。
7.根据权利要求1所述的基于低温多效蒸发技术的水热电联产系统,其特征在于,所述海水淡化系统还包括冷凝器(9),所述冷凝器(9)设有两个海水出口,其中一个与所有蒸发器的海水进口连通,另一个与外界连通。
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