一种利用燃机余热的海水淡化系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种利用燃机余热的海水淡化系统。所述利用燃机余热的海水淡化系统包括相连的发电模块及海水淡化模块，所述发电模块包括压气机、燃机、余热锅炉、汽轮机、发电机，所述压气机、燃机、余热锅炉、汽轮机依次相连设置，所述燃机、汽轮机分别与发电机相连用以发电，所述海水淡化模块利用发电模块产生的余热以制备淡水。本实用新型专利技术通过将燃机与海水淡化系统相耦合，利用燃气轮机或内燃机的高温烟气或内燃机缸套水余热，来驱动蒸馏法海水淡化系统进行水电联产，实现能源梯度利用。

A desalination system of sea water using waste heat of gas turbine

【技术实现步骤摘要】
一种利用燃机余热的海水淡化系统
本技术涉及燃机余热利用领域，具体涉及一种利用燃机余热的海水淡化系统。
技术介绍
分布式能源系统是美国于1978年颁布公共事业政策后正式开始推广建设，然后被其他先进国家接受，是直接面向用户提供各种形式能量的中小型终端供能系统，符合吴仲华先生提倡的“温度对口，梯级利用”科学用能原则，具有较高能源利用率、低能源成本、较高供能安全性以及更好的环保性能等优点而被推广。冷热电联产系统是分布式能源系统中前景最为明朗，也是最具实用性和发展活力的系统，直接面向用户，按用户需求提供电、冷、热以及生活热水等，同时解决多重用能需求和实现多重供能目标。目前，燃气轮机和内燃机是冷热电联产系统中动力系统主要采用设备，1MW以下冷热电联产系统，内燃机占据了绝对主导地位，对1～5MW的冷热电联产系统，燃气轮机数量大约为内燃机的一半。内燃机工作时，气缸内的燃气温度高达2000～2500℃，特别是直接与燃烧气体接触的缸盖、活塞、缸套和气门等零件受热强烈，在发动机运转过程中，这些零件会因为工作温度太高导致材料强度下降或热疲劳破坏，从而影响发动机寿命及工作可靠性。因此，需要发动机冷却系统将受热部件所传导出来的热及时带走，以保证发动机在最适宜温度范围工作，需要用缸套水对内燃机的内部部件进行循环冷却。缸套水出口温度一般低于100℃，这部分能量品位较低，但数量较大，随着缸套水排出的余热量占输入燃料的30％～40％，可以用于提供生活热水，或吸收式热泵。但在南方非供热地区，低品位的缸套水余热往往无法利用，这样大量的热量就被白白排放掉。<br>另一方面，随着全球经济发展和人口的增加，人类对淡水资源的需求也在不断增长。淡水资源的短缺，已然制约了全球经济的发展。有专家预测，未来淡水资源的短缺，不仅将影响全球经济的发展，还是关系到人类持续发展的重大社会问题。利用将来越来越多出现的燃机分布式能源项目的余热，包括烟气余热、汽机排汽余热、缸套水余热作为热源，对海水进行蒸馏式海水淡化、多级闪蒸海水淡化或多效蒸发海水淡化，是一种新的节能减排的海水淡化技术措施。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的主要目的旨在利用燃机余热，特别是利用燃气轮机或内燃机的高温烟气或内燃机缸套水余热，用来驱动蒸馏法海水淡化系统。本技术的另一目的在于，在此基础上，进一步利用电蒸汽锅炉产生蒸汽以驱动海水淡化系统，将余热利用、海水淡化有机结合起来。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种利用燃机余热的海水淡化系统，包括相连的发电模块及海水淡化模块，所述发电模块包括压气机、燃机、余热锅炉、汽轮机、发电机，所述压气机、燃机、余热锅炉、汽轮机依次相连设置，所述燃机、汽轮机分别与发电机相连用以发电，所述海水淡化模块利用发电模块产生的余热以制备淡水，所述发电模块产生的余热包括烟气余热、缸套水余热、排汽余热、压气机余热中的至少一种。进一步的，所述燃机包括燃气轮机或内燃机中的任意一种。进一步的，所述海水淡化模块采用低温多效蒸发技术或多级闪蒸技术中的任意一种。更进一步的，所述海水淡化模块为采用低温多效蒸发技术的4效、5效、6效、7效、8效、9效或10效蒸发装置中的任意一种。进一步的，更进一步的，所述烟气余热来自于燃气轮机、余热锅炉、内燃机中的任意一种。进一步的，所述利用燃机余热的海水淡化系统还包括电蒸汽锅炉，所述电蒸汽锅炉分别与发电机、电开关及海水淡化模块相连，所述蒸汽电锅炉的功率在0％-100％内无极调节。本技术还提供了一种利用燃机余热的海水淡化系统的方法，包括以下步骤：S1、根据燃机余热所能利用的能量Q总，及现场实际条件选择海水淡化技术路线，若选择低温多效蒸发工艺则执行S2；若选择多级闪蒸工艺则执行S3；S2、根据燃机余热利用的余热类型，设计低温多效蒸发工艺流程；S3、根据燃机余热利用的余热类型，设计多级闪蒸蒸发工艺流程；S4、根据余热温度高低，合理设计蒸发级数为4效/级到10效/级区间范围，总的原则为余热温度越高，蒸发级数设置越多，但不要超过10效/级。S5：选择量大但温度低的余热，例如缸套水或汽机排汽余热直接与原料海水海水进行换热，进行大流量原料海水的预热加热；S6、海水进入海水淡化模块进行多效蒸发以产生淡水，根据需要将淡水存储或供给燃气轮机或余热锅炉以产生蒸汽。进一步的，所述步骤S4中蒸发级数为4-6级。进一步的，所述蒸发工艺的热量平衡方程如下，可以指导蒸发工艺流程设计：Q总＝Q烟气余热+Q缸套水余热+Q汽余热Q烟气余热＝Q燃机高温烟气+Q余热锅炉低温烟气Q缸套水余热＝F缸套水*Cp水*(T2-T1)Q汽余热＝Q余热锅炉蒸汽+Q汽机抽汽+Q汽机排汽蒸发工艺效/级数A＝Q总/q效级其中，Q总为发电装置产生的余热的总热量，KJ/h，包括烟气余热Q烟气余热,KJ/h、燃机的缸套水携带的热量Q缸套水余热,KJ/h、以及燃机、汽轮机、余热锅炉产生蒸汽所携带的热量Q汽余热,KJ/h；Q燃机高温烟气、Q余热锅炉低温烟气分别为燃机、余热锅炉产生的高温烟气的热量，KJ/h；F缸套水为缸套水在内燃机内的循环流量，kg/h；Cp水为水的比热容，kJ/kg℃；T2为缸套水从内燃机流出的温度，℃；T1为缸套水进入内燃机的温度，℃；Q余热锅炉蒸汽、Q汽机抽汽、Q汽机排汽分别为余热锅炉产生蒸汽、汽轮机的抽汽、汽轮机的排汽所携带的热量，KJ/h；q效级为每效级利用热量，KJ/h。本技术的有益效果：(1)本技术利用烟气余热、排汽余热、缸套水余热、压气机余热，以满足海水淡化装置的热量需求，实现水电联产。(2)本技术将燃机与低温多效海水淡化工艺相耦合，可实现能量的梯度利用，从而实现高效低能耗的生产淡水。(3)本技术的余热锅炉利用燃机产生的高温烟气做功以驱动发电机进行发电，汽轮机排汽连接的冷凝器耦合海水淡化装置，不但实现汽机排汽冷凝的功能，而且利用排汽热量实现海水淡化功能，提高能源利用率，降低生产成本。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术所述的利用燃机余热的海水淡化系统的示意图；图2为本技术中实施例所述的利用燃机余热的海水淡化系统的一种示意图；图3为本技术中实施例所述的利用燃机余热的海水淡化系统的又一种示意图；图4为本技术所述的利用燃机余热的海水淡化系统中海水淡化模块的一种结构示意图。附图标记说明电网控制模块-1、电网调度中心-101、电厂集控中心-102、电开关-103、发电模块-2、燃机-3、燃机轮机-301、内燃机-302、压气机-4、发电机-5、余热锅炉-6、汽轮机-7、电蒸汽锅炉-8、升压站-9、冷凝器-10、低压加热器-11、除氧器-12、给水泵-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用燃机余热的海水淡化系统，其特征在于，包括相连的发电模块(2)及海水淡化模块(15)，所述发电模块(2)包括压气机(4)、燃机(3)、余热锅炉(6)、汽轮机(7)、发电机(5)，所述压气机(4)、燃机(3)、余热锅炉(6)、汽轮机(7)依次相连设置，所述燃机(3)、汽轮机(7)分别与发电机(5)相连用以发电，所述海水淡化模块(15)利用发电模块(2)产生的余热以制备淡水，所述发电模块(2)产生的余热包括烟气余热、缸套水余热、余热锅炉(6)产生蒸汽余热及汽轮机(7)产生排汽余热中的任意一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用燃机余热的海水淡化系统，其特征在于，包括相连的发电模块(2)及海水淡化模块(15)，所述发电模块(2)包括压气机(4)、燃机(3)、余热锅炉(6)、汽轮机(7)、发电机(5)，所述压气机(4)、燃机(3)、余热锅炉(6)、汽轮机(7)依次相连设置，所述燃机(3)、汽轮机(7)分别与发电机(5)相连用以发电，所述海水淡化模块(15)利用发电模块(2)产生的余热以制备淡水，所述发电模块(2)产生的余热包括烟气余热、缸套水余热、余热锅炉(6)产生蒸汽余热及汽轮机(7)产生排汽余热中的任意一种。


2.根据权利要求1所述的一种利用燃机余热的海水淡化系统，其特征在于，所述燃机(3)包括燃气轮机(301)或内燃机(302)中的任意一种。


3.根据权利要求1所述的一种利用燃机余热的海水淡化系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉，杨豫森，崔华，
申请(专利权)人：赫普能源环境科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11