CN102040258A - 火力发电和蒸馏海水淡化联产的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火力发电和蒸馏海水淡化联产的方法，从发电厂汽轮机中压缸末级抽出部分蒸汽，首先进入后置汽轮机发电，发完电后排出，进入蒸馏法海水淡化装置作为加热蒸汽进行海水淡化。本发明还公开了一种火力发电和蒸馏海水淡化联产的设备，包括发电厂汽轮机及其驱动的发电厂发电机，发电厂汽轮机与发电厂凝汽器相连，该设备还包括后置汽轮机及其驱动的发电机，后置汽轮机的进气口与发电厂汽轮机的中压缸末级相连，后置汽轮机的排气口与蒸馏法海水淡化装置相连。本发明能够降低供应给蒸馏法淡化厂蒸汽的成本，最终降低海水淡化的造水成本；同时，可以根据需要确定海水淡化的规模，通过调整蒸汽抽出量来实现，造水量不受汽轮机规模的限制。

Description

火力发电和蒸馏海水淡化联产的方法及设备

技术领域

本发明涉及电水联产技术领域，特别涉及一种火力发电和蒸馏海水淡化联产的方法及设备。

背景技术

一、蒸馏淡化技术

海水淡化又称为海水脱盐，也就是从海水中提取淡水的技术和过程。按分离方法的不同，又可以将海水淡化技术分成热法和膜法两大类。膜法主要包括反渗透和电渗析；而热法淡化包括太阳能淡化、冷冻法、多级闪蒸、多效蒸馏等。到目前为止，研究开发出来的海水淡化方法不下数十种之多，但是真正工业化应用还仅局限于低温多效蒸馏、多级闪蒸、反渗透等为数不多的几种技术。多级闪蒸和低温多效蒸馏是两种常用的淡化技术。

对于多级闪蒸技术，原料海水先被加热，然后引入闪蒸室进行闪蒸，闪蒸室的压力控制在低于进料海水温度对应的饱和蒸汽压下，当热海水进入闪蒸室后由于过热而急速部分气化，从而使热海水温度降低，产生的蒸汽冷凝后即为淡水。多级闪蒸过程中加热面和蒸发面分开，这样使得传热面上的结垢减少，垢层的积累缓慢。

多效蒸馏是在单效蒸馏的基础上发展起来的，又叫多效蒸发。上世纪70年代出现了低温多效蒸馏技术，克服了早期多效蒸馏结垢问题，使多效蒸馏恢复了在海水淡化领域的主流地位，目前已成为极具发展前途的一种淡化技术。对于多效蒸馏装置，海水经冷凝器预热后，被分布在各效的传热管上，吸收管内蒸汽的潜热而蒸发，管内蒸汽被冷凝成淡水，管外蒸发得到的二次蒸汽进入下一效传热管被冷凝，而浓缩海水则被排出，后一效的蒸发温度均低于前一效，因此一定量的蒸汽输入通过多次蒸发和冷凝，得到多倍于输入蒸汽量的蒸馏水。

二、火力发电技术

火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

汽轮机是火力发电厂主要设备之一，它接受锅炉送来的蒸汽，将蒸汽的热能转换为机械能，驱动发电机发电。汽轮机热力***是使汽轮机的热力循环和热功装换得以继续进行的所有设备和***的组合。汽轮机热力***主要是主蒸汽和再热蒸汽***、凝结水和给水回热***、凝汽***，与之相辅的还有疏水***、轴封汽***和循环水***等。汽轮机的热力***由蒸汽管道、凝结水和给水管道以及与之相连的加热器、水泵、阀门等设备组成。

三、电水联产技术

电水联产主要是指海水淡化水和电力联产联供。海水淡化的成本在很大程度上取决于消耗的电力和蒸汽的成本，电水联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。大部分大型海水淡化厂都是和发电厂建在一起的，这是当前大型海水淡化工程的主要建设模式。

火电厂汽轮机与蒸馏法淡化装置结合有以下两种方式：

一)利用从汽轮机抽取蒸汽的潜热，作为淡化的热源进行海水淡化，这种结合方式以发电为主，生产一定量的淡化水供给锅炉及电厂其他部分使用。能够进行负荷调节，对于用电和用水波动较大的情况适用。

二)高压蒸汽用于发电，排出的低压蒸汽用于淡化，这种方法适合大规模生产淡水。其特点是热利用效率高，排出的蒸汽全部用于海水淡化，淡化的成本很低，此法最适合用于连续用电、负荷变化比较小的场合，缺点是不能达到互相调节的目的。

四、大型火电厂汽轮机与蒸馏法淡化装置结合技术的缺陷

为提高火力发电效率，采用大型发电机组已经成为新建火力发电厂的发展趋势。大型发电机组对运行稳定性要求相对较高，蒸汽循环量相对较大，进入凝汽器冷凝的蒸汽量也较大，压力较低，一股情况，不宜将此部分蒸汽作为热源进行淡化。大型发电机组汽轮机低压缸设计紧凑，难以抽出大量蒸汽。一股情况，采用中压缸抽汽末级的方式为蒸馏法海水淡化厂供汽。

但上述供汽方式存在缺陷，不宜抽出过多蒸汽，抽气量过大将显著影响电厂发电效率。因此此种供汽方式适宜作为小型蒸馏法海水淡化厂的供汽方式。

对于大型火力发电机组汽轮机的中压缸末级抽汽，其压力一股为0.5～1.0MPa，温度一股为300～400℃，其焓值明显高于拟进入凝汽器蒸汽的焓值，具有一定的发电潜能。如果从汽轮机抽出大量此品位蒸汽供给海水淡化厂，则此部分蒸汽不能在汽轮机中做功，从而显著影响发电。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种降低海水淡化的造水成本并且造水量可调的火力发电和蒸馏海水淡化联产的方法及设备。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种火力发电和蒸馏海水淡化联产的方法，从发电厂汽轮机中压缸末级抽出部分蒸汽，首先进入后置汽轮机发电，发完电后排出，进入蒸馏法海水淡化装置作为加热蒸汽进行海水淡化。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一技术方案是：一种火力发电和蒸馏海水淡化联产的设备，包括发电厂汽轮机及其驱动的发电厂发电机，所述发电厂汽轮机与发电厂凝汽器相连，该设备还包括后置汽轮机及其驱动的发电机，所述后置汽轮机的进气口与所述发电厂汽轮机的中压缸末级相连，所述后置汽轮机的排气口与蒸馏法海水淡化装置相连。

所述后置汽轮机为一台，所述后置汽轮机的排气口与至少两台并联蒸馏法海水淡化装置相连。

所述后置汽轮机包括并联设置的至少两台，每台后置汽轮机连接一台蒸馏法海水淡化装置。

本发明具有的优点和积极效果是：利用从汽轮机抽出的较高品位的蒸汽发电，补充由于抽汽造成的发电厂供电能力下降，从而降低供应给蒸馏法淡化厂蒸汽的成本，最终降低海水淡化的造水成本；同时，可以根据需要确定海水淡化的规模，通过调整蒸汽抽出量来实现，造水量不受汽轮机规模的限制。

附图说明

图1是本发明火力发电和蒸馏海水淡化联产设备的示意图；

图2是本发明火力发电和蒸馏海水淡化联产设备采用一台后置汽轮机服务多台蒸馏法海水淡化装置的示意图；

图3是本发明火力发电和蒸馏海水淡化联产设备采用一台后置汽轮机服务一台蒸馏法海水淡化装置的示意图。

图中：1、发电厂凝汽器，2、发电厂汽轮机，3、后置汽轮机，4、蒸馏法海水淡化装置，5、发电厂发电机，6、发电机。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1，一种火力发电和蒸馏海水淡化联产的设备，包括发电厂汽轮机2及其驱动的发电厂发电机5，发电厂汽轮机2与发电厂凝汽器1相连，该设备还包括后置汽轮机3及其驱动的发电机6，后置汽轮机3的进气口与发电厂汽轮机2的中压缸末级相连，后置汽轮机3的排气口与蒸馏法海水淡化装置4相连。

一种火力发电和蒸馏海水淡化联产的方法，后置汽轮机3从发电厂汽轮机2的中压缸末级抽汽用于发电，后置汽轮机3排出的低压蒸汽用于蒸馏法海水淡化装置进行海水淡化。

本发明主要有两种具体实施方式，分别为一台后置汽轮机服务多台并联蒸馏法海水淡化装置和一台后置汽轮机服务一台蒸馏法海水淡化装置。

请参见图2，本发明采用一台后置汽轮机服务多台并联蒸馏法海水淡化装置，在发电厂汽轮机2的中压缸的末级设置一个抽气口，抽出的蒸汽进入后置汽轮机3并驱动后置汽轮机发电机6发电。后置汽轮机3排出的蒸汽通过管道输送到各个蒸馏法海水淡化装置4。由于采取集中供汽方式，后置汽轮机3的排气口到各个蒸馏法海水淡化装置4进气口有一定的距离，需要考虑到输送距离对***设计的影响，主要有两个方面。首先需要充分考虑到蒸汽在输送过程中温度和压力的下降；另外要考虑到对蒸汽输送投资，即低温低压蒸汽需要使用较大直径的管道输送，工程投资较大，为降低工程投资，可适当选用较高的后置汽轮机3的排汽温度压力，以降低管径，节约投资。

请参见图3，本发明采用一台后置汽轮机服务一台蒸馏法海水淡化装置，在发电厂汽轮机2的中压缸的末级设置一个抽气口，抽出的蒸汽进入多个并联的后置汽轮机3，每个后置汽轮机3驱动一个发电机6发电。每个后置汽轮机3排出的蒸汽进入与其对应的一个蒸馏法海水淡化装置4。对于此种实施方式，后置汽轮机3和蒸馏法海水淡化装置4一一对应，直接或通过短管相连，基本没有蒸汽输送热损失。发电厂汽轮机2排出的蒸汽进入多个并联的后置汽轮机3，输送的蒸汽压力较高，需要选用的管径较小，工程投资较低。

综上所述，从发电厂汽轮机2抽出部分蒸汽，首先进入后置汽轮机3发电。后置汽轮机3发出的电力补充发电厂汽轮机2供汽造成的发电能力下降。蒸汽在后置汽轮机3中发完电后排出，进入蒸馏法海水淡化装置4作为加热蒸汽进行海水淡化。发电厂凝汽器1与电厂汽轮机2相连，用于凝结电厂汽轮机2排出的低温低压蒸汽。

后置汽轮机3的进汽参数应与发电厂汽轮机2提供的蒸汽参数相适应，排汽参数应与蒸馏法海水淡化装置4的需求相适应。对于低温多效蒸馏海水淡化装置，需要的蒸汽为约70℃饱和蒸汽；对于多级闪蒸还海水淡化装置，需要的蒸汽为约120℃饱和蒸汽。后置汽轮机3的排汽参数应考虑到蒸汽输送过程中的热损失，应略高于蒸馏法海水淡化装置4的设计进汽参数。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种火力发电和蒸馏海水淡化联产的方法，其特征在于，从发电厂汽轮机中压缸末级抽出部分蒸汽，首先进入后置汽轮机发电，发完电后排出，进入蒸馏法海水淡化装置作为加热蒸汽进行海水淡化。

2.一种火力发电和蒸馏海水淡化联产的设备，其特征在于，包括发电厂汽轮机及其驱动的发电厂发电机，所述发电厂汽轮机与发电厂凝汽器相连，该设备还包括后置汽轮机及其驱动的发电机，所述后置汽轮机的进气口与所述发电厂汽轮机的中压缸末级相连，所述后置汽轮机的排气口与蒸馏法海水淡化装置相连。

3.根据权利要求2所述的火力发电和蒸馏海水淡化联产的设备，其特征在于，所述后置汽轮机为一台，所述后置汽轮机的排气口与至少两台并联蒸馏法海水淡化装置相连。

4.根据权利要求2所述的火力发电和蒸馏海水淡化联产的设备，其特征在于，所述后置汽轮机包括并联设置的至少两台，每台后置汽轮机连接一台蒸馏法海水淡化装置。

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