CN106348369B - 一种柴油发电机耦合多效蒸馏的电水联产*** - Google Patents
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Abstract
本发明实际涉及一种柴油发电机耦合多效蒸馏的电水联产***，包括，柴油发电机、发电机缸套水冷却***、海水淡化***，通过在发电机缸套水冷却***和海水淡化***中不同位置分别设置相应的泄负荷和节能待机装置，即温度检测控制器、流量控制阀和冷却器等，实现了在柴油发电机处于超负荷或低负荷下，海水淡化***与柴油发电机的良好适应性，保证了发电设备和海水淡化设备的稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及能源、海水淡化领域，具体涉及一种柴油发电机耦合多效蒸馏的电水联产***。
背景技术
在一些远离大陆的岛屿、边防哨所、海上作业平台、远洋渔船等，由于大陆电网不能覆盖，一般需要配备柴油发电机，以解决电力需求。对于柴油机而言，燃油的能量转化效率非常低，仅有约40％转变成内燃机的机械功，其余60％是废热。其中约30％的废热量被废气带走，约25％的废热量被缸套冷却水带走，其他废热量损失约占5％。这就造成柴油机正常工作时能量浪费。
此外，海岛、海上平台、远洋渔船的淡水一般通过船运解决，但也存在成本高昂、水质差的问题。作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。而当前主流成熟的低温多效蒸馏和反渗透海水淡化技术，都存在高能耗、高成本的问题。
因此，利用柴油发电机组工作发电同时，回收柴油发电机组废热结合低温多效蒸馏技术进行海水淡化，可提高柴油发电机组的热效率和发电效率，并降低海水淡化***的能耗，进而构建一体化的水电联产***，将产生巨大的经济和社会效益。
由于一年四季和每天不同时段用电负荷的巨大波动，柴油发电机组的总装机容量要比平均用电负荷大得多；为满足柴油发电机组处于20-80％的经济运行负荷，单台柴油发电机组的功率一般不会太大；此外，为保证柴油发电机组的使用寿命，各台柴油发电机组会定期工作及保养。因此，柴油发电机组的运行需结合用电负荷特性，保证经济运行负荷或轮休状态。
而作为与柴油发电机组配套的废热多效蒸馏海水淡化***，产水容量、负荷调节受发电机组负荷波动影响非常大，容易造成柴油发电机缸套冷却水热负荷与蒸馏海水淡化的热能需求不匹配，进而影响海水淡化装置工作稳定性。
综上所述，现有技术存在较大不足。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种柴油发电机耦合多效蒸馏的电水联产***。实现柴油发电机组和海水淡化***的负荷适应性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种柴油发电机耦合多效蒸馏的电水联产***，包括，柴油发电机、发电机缸套水冷却***、海水淡化***；
发电机缸套水冷却***包括：1号柴油发电机缸套、1号温度检测控制器、1号三通流量调节阀、1号冷却水散热装置、1号冷却水循环泵；1号柴油发电机缸套、1号温度检测控制器、1号三通流量调节阀、1号冷却水散热装置、1号冷却水循环泵依次串联成回路；1号冷却水散热装置包括1号柴油发电机冷却水箱和1号冷却水换热器，1号柴油发电机冷却水箱和1号冷却水换热器并联设置；1号温度检测控制器和1号三通流量调节阀电连接；
海水淡化***包括：热源供水管、海水淡化装置、热源水循环泵、热源排水管、过滤器、真空泵和海水泵；所述冷却水换热器、热源供水管、海水淡化装置、热源排水管依次串联，热源水循环泵设置在热源排水管上；所述真空泵和海水泵分别开放式串联于海水淡化装置上，所述过滤器与海水淡化装置串联成回路；
发电机缸套水冷却***与海水淡化***通过1号冷却水换热器进行热传递。
进一步的，所述海水淡化***还包括常开电磁阀；所述常开电磁阀设置于热源供水管上，位于冷却水换热器和海水淡化装置之间；所述常开电磁阀与所述1号温度检测控制器电连接。
进一步的，所述海水淡化***还包括第一温度检测控制器和流量调节阀；所述第一温度检测控制器设置于热源供水管上，位于常开电磁阀和海水淡化装置之间；所述流量调节阀设置于过滤器连接海水淡化装置的回路上；所述第一温度检测控制器和所述流量调节阀电连接。
进一步的，所述海水淡化***还包括冷却器和供水泵，所述冷却器设置于热源水循环泵和冷却水换热器之间的热源排水管上，所述供水泵开放式串联于所述冷却器上。
进一步的，所述海水淡化***还包括第二温度检测控制器，所述第二温度检测控制器设置于热源水循环泵和冷却器之间的热源排水管上；所述第二温度检测控制器分别与真空泵、海水泵和供水泵电连接。
进一步的，所述电水联产***的发电机至少一台。
进一步的，所述电水联产***的发电机不少于两台，不少于两台的所述发电机并联连接。
进一步的，上述任一电水联产***，还包括风扇，所述风扇设置于发电机冷却水箱中。
本发明有益效果：
本发明通过设置温度检测控制器，在柴油发电机处于超负荷或低负荷下，设置相应的泄负荷和节能待机装置，实现海水淡化***与柴油发电机在不同负荷条件下的适应。
本发明各台柴油发电机组的缸套冷却水***可独立工作，保证余热回收和柴油发电机组的安全运行。
相比一台柴油发电机组配备一台海水淡化***，设备投资成本降低；由于海水淡化***利用率高，产能利用充分，可降低***运行维护成本，产水量大大提高。海水淡化***与热源回路***联动控制，实现柴油发电机组和海水淡化***的负荷适应性。
附图说明
图1本发明电水联产***实施例一示意图；
图2本发明电水联产***实施例二示意图。
附图标记说明：
1-1号柴油发电机；101-1号柴油发电机缸套；102-1号柴油发电机缸套冷却水出口；103-1号风扇；104-1号温度检测控制器；105-1号柴油发电机冷却水箱；106-1号三通流量调节阀；107-1号冷却水换热器；108-1号常开电磁阀；109-1号冷却水循环泵；01-第一温度检测控制器；02-热源水循环泵；03-海水淡化装置；04-流量调节阀；05-过滤器；06-真空泵；07-海水泵；08-第二温度检测控制器；09-冷却器；010-供水泵；011-热源供水管；012-热源排水管；032-淡水出口；033-浓海水出口；
2-2号柴油发电机；201-2号柴油发电机缸套；202-2号柴油发电机缸套冷却水出口；203-2号风扇；204-2号温度检测控制器；205-2号柴油发电机冷却水箱；206-2号三通流量调节阀；207-2号冷却水换热器；208-2号常开电磁阀；209-2号冷却水循环泵；
N-N号柴油发电机；N01-N号柴油发电机缸套；N02-N号柴油发电机缸套冷却水出口；N03-N号风扇；N04-N号温度检测控制器；N05-N号柴油发电机冷却水箱；N06-N号三通流量调节阀；N07-N号冷却水换热器；N08-N号常开电磁阀；N09-N号冷却水循环泵。
具体实施方式
为了更清楚地阐述本发明所要解决的问题、所采用的技术方案和达到的有益效果，现结合权利要求、发明内容实施例及附图进一步说明本发明的实施方法。需要说明的是，以下实施例及附图仅为本发明的个例，本发明包含但不限于以下实施方式及附图。
实施例一柴油发电机耦合多效蒸馏的电水联产***
所述电水联产***，包括，1号柴油发电机1、发电机缸套水冷却***、海水淡化***；
发电机缸套水冷却***包括：1号柴油发电机缸套101、1号温度检测控制器104、1号三通流量调节阀106、冷却水散热装置、1号冷却水循环泵109；1号柴油发电机缸套101、1号温度检测控制器104、1号三通流量调节阀106、冷却水散热装置、1号冷却水循环泵109依次串联成回路；冷却水散热装置包括1号柴油发电机冷却水箱105和1号冷却水换热器107，1号柴油发电机冷却水箱105和1号冷却水换热器107并联设置；1号温度检测控制器104和1号三通流量调节阀106电连接；1号温度检测控制器104控制1号三通流量调节阀106开合。
海水淡化***包括：1号冷却水换热器107、热源供水管011、海水淡化装置03、热源水循环泵02、热源排水管012、过滤器05、真空泵06和海水泵07；所述1号冷却水换热器107、热源供水管011、海水淡化装置03、热源排水管012依次串联成一个回路，热源水循环泵02设置在热源排水管012上；所述真空泵06和海水泵07分别开放串联于海水淡化装置03上，所述过滤器05与海水淡化装置03串联成回路。
缸套水冷却***和海水淡化***通过所述1号冷却水换热器107连接，并进行热量传递。
所述电水联产***还包括常开电磁阀108；所述常开电磁阀108设置于热源供水管011上，用于控制热源供水管011的流量；常开电磁阀108位于冷却水换热器107和海水淡化装置03之间；所述常开电磁阀108与所述1号温度检测控制器104电连接；1号温度检测控制器104控制常开电磁阀108开合。
所述海水淡化***还包括第一温度检测控制器01和流量调节阀04；所述第一温度检测控制器01设置于热源供水管011上，位于常开电磁阀108和海水淡化装置03之间；所述流量调节阀04设置于过滤器05连接海水淡化装置03的回路上，流量调节阀04控制进入海水淡化装置03的预热海水的流量；所述第一温度检测控制器01和所述流量调节阀04电连接。
所述海水淡化***还包括冷却器09和供水泵010，所述冷却器09设置于热源水循环泵02和冷却水换热器107之间的热源排水管012上，所述供水泵010开放式串联于所述冷却器09上。
所述海水淡化***还包括第二温度检测控制器08，所述第二温度检测控制器08设置于热源水循环泵02和冷却器09之间的热源排水管012上；所述第二温度检测控制器08分别与真空泵06、海水泵07和供水泵010电连接。
柴油机发电机1由流过1号柴油发电机缸套101的冷却水冷却。1号柴油机发电机缸套101流出的冷却水经1号三通流量调节阀106可流入1号柴油发电机冷却水箱105和冷却水换热器107。1号柴油发电机冷却水箱105中的冷却水通过风扇103进行冷却，流过冷却水换热器107的冷却水热量被交换到海水淡化***热源水中，降温后的冷却水在冷却水循环泵109作用下进入柴油发电机缸套101进行冷却水循环。三通流量调节阀106可合理分配流入柴油发电机冷却水箱105的冷却水流量，即可间接控制进入海水淡化循环管路的柴油发电机废热量。
1号温度检测控制器104通过控制三通流量调节阀106进行冷却水流量的分配。柴油发电机缸套101流出的冷却水温度较高时，通过1号温度检测控制器104控制三通流量调节阀106进行流量分配，使得冷却水流入冷却水换热器107的流量减少，柴油发电机冷却水箱105的流量变大，保证冷却水的温度降低至适宜的温度。同样1号柴油发电机缸套冷却水出口102流出的冷却水温度较低时，通过三通流量调节阀106的流量分配，使得柴油发电机冷却水箱105的流量变小，冷却水换热器107的流量变大。
1号温度检测控制器104与常开电磁阀108连接。1号柴油发电机1正常工作时，常开电磁阀108处于打开状态。1号柴油发电机1停止工作时，1号柴油发电机缸套冷却水出口102的冷却水温度将低于1号温度检测控制器104设定的最小温度值，此时常开电磁阀108将处于关闭状态。
海水淡化装置03排出的热源水在热源水循环泵02作用下进入热源排水管012后流入对应冷却水换热器吸热，升温后热源水在热源供水管011中汇流后进入海水淡化装置03换热降温。
海水泵07作用下，原料海水进入海水淡化装置03冷凝蒸汽，升温后的原料海水分成两支路，一路经过滤器05进入海水淡化装置03蒸发，另一路直接排放。未蒸发浓海水经浓海水出口033排出，凝结淡水经淡水出口032排出。真空泵06用于维持海水淡化装置03真空度。
第一温度检测控制器01通过流量调节阀04控制海水淡化装置海水进口031的海水流量。第一温度检测控制器01检测到进入海水淡化装置03的热源水温度较低时，通过控制流量调节阀04降低海水淡化装置海水进口031的海水流量，保证海水淡化***高效地运转。进入海水淡化装置03的热源水温度较高时，第一温度检测控制器01通过调节流量调节阀04增大海水淡化装置海水进口031的海水流量。
第二温度检测控制器08用于检测海水淡化装置03出口处热源水温度和控制供水泵010,海水泵07和真空泵06的开关。热源水温度处于第二温度检测控制器08设定的工作温度范围时，海水泵07和真空泵06正常工作，供水泵010关闭；热源水温度高于第二温度检测控制器08设定的最高工作温度时，供水泵010，海水泵07和真空泵06都正常工作；热源水温度低于第二温度检测控制器08设定的最低工作温度时，供水泵010，海水泵07和真空泵06都停止工作。
这样可以实现：当柴油发电机运行负荷较高时，废热首先保证多效蒸馏淡化***在最大负荷正常工作，多余的热量通过冷却器09对外输出热量，避免海水淡化***超负荷，以及柴油发电机冷却***正常工作；当柴油发电机运行处于常规负荷，海水淡化***在额定负荷的40-120％正常工作；当柴油发电机运行处于低负荷时，通过关闭海水淡化***的海水泵及真空泵，使海水淡化***处于节能待机状态，减少频繁启停对***的冲击。
实施例二多台柴油发电机耦合多效蒸馏的电水联产***
所述电水联产***的发电机不少于两台，且多台发电机并联连接形成并联式柴油发电机组，该并联式柴油发电机组与海水淡化***串联。
参见图2，并联式柴油发电机组包括：N组柴油发电机分别为：1号柴油发电机1，2号柴油发电机2……N号柴油发电机N；1号柴油发电机1连有对应的1号温度检测控制器104、三通流量调节阀106、柴油发电机冷却水箱105、冷却水换热器107、常开电磁阀108和冷却水循环泵109；2号柴油发电机2连有对应的2号温度检测控制器204、2号三通流量调节阀206、2号柴油发电机冷却水箱205、2号冷却水换热器207、2号常开电磁阀208和2号冷却水循环泵209；以此类推，其他柴油发电机也连有同样对应装置，N号柴油发电机N连有对应的N号温度检测控制器N04、N号三通流量调节阀N06、N号柴油发电机冷却水箱N05、N号冷却水换热器N07、N号常开电磁阀N08和N号冷却水循环泵N09。
参见图2，，热源排水管012和热源供水管011用于连接海水淡化装置03和N组冷却水换热器，1号冷却水换热器107、2号冷却水换热器207……N号冷却水换热器N07。
各并联柴油发电机及其缸套水冷却水循环***是可以独立运行的。每一台发电机及其缸套水冷却水循环***运作原理和流程与1号柴油发电机及其缸套水冷却水循环***相同。
第一温度检测控制器01、热源水循环泵02、海水淡化装置03、流量调节阀04、过滤器05、真空泵06、海水泵07、第二温度检测控制器08、冷却器09、供水泵010、淡水出口032以及033-浓海水出口，上述部件结构、连接方式及运作原理均与实施例一相同。各个冷却水换热器并联，各冷却水换热器内经过吸热的热源水汇集于热源供水管011、热源排水管012内经过放热的冷却水分别进入各个冷却水换热器中待吸热。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种柴油发电机耦合多效蒸馏的电水联产***,包括,柴油发电机、发电机缸套水冷却***、海水淡化***；
发电机缸套水冷却***包括：1号柴油发电机缸套、1号温度检测控制器、1号三通流量调节阀、1号冷却水散热装置、1号冷却水循环泵；1号柴油发电机缸套、1号温度检测控制器、1号三通流量调节阀、1号冷却水散热装置、1号冷却水循环泵依次串联成回路；
1号冷却水散热装置包括1号柴油发电机冷却水箱和1号冷却水换热器,1号柴油发电机冷却水箱和1号冷却水换热器并联设置；1号温度检测控制器和1号三通流量调节阀电连接；
海水淡化***包括：热源供水管、海水淡化装置、热源水循环泵、热源排水管、过滤器、真空泵和海水泵；所述冷却水换热器、热源供水管、海水淡化装置、热源排水管依次串联,热源水循环泵设置在热源排水管上；所述真空泵和海水泵分别开放式串联于海水淡化装置上,所述过滤器与海水淡化装置串联成回路；
发电机缸套水冷却***与海水淡化***通过1号冷却水换热器进行热传递；
所述电水联产***还包括常开电磁阀；所述常开电磁阀设置于热源供水管上,位于冷却水换热器和海水淡化装置之间；所述常开电磁阀与所述1号温度检测控制器电连接；
所述海水淡化***还包括冷却器和供水泵,所述冷却器设置于热源水循环泵和冷却水换热器之间的热源排水管上,所述供水泵开放式串联于所述冷却器上。
2.根据权利要求1所述的电水联产***,其特征在于,所述海水淡化***还包括第一温度检测控制器和流量调节阀；所述第一温度检测控制器设置于热源供水管上,位于常开电磁阀和海水淡化装置之间；所述流量调节阀设置于过滤器连接海水淡化装置的回路上；所述第一温度检测控制器和所述流量调节阀电连接。
3.根据权利要求1所述的电水联产***,其特征在于,所述海水淡化***还包括第二温度检测控制器,所述第二温度检测控制器设置于热源水循环泵和冷却器之间的热源排水管上；所述第二温度检测控制器分别与真空泵、海水泵和供水泵电连接。
4.根据权利要求1所述的电水联产***,其特征在于,所述电水联产***的发电机至少一台。
5.根据权利要求1所述的电水联产***,其特征在于,所述电水联产***的发电机不少于两台,所述不少于两台的发电机并联连接。
6.根据权利要求1-5任一所述的电水联产***,其特征在于,还包括风扇,所述风扇设置于发电机冷却水箱中。
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