一种水热电联产系统及其运行方法

1.本发明涉及水热电联产技术领域，具体涉及一种水热电联产系统及其运行方法。


背景技术：

2.自然界的淡水资源是有限的。随着农业和工业生产的发展，全球的用水量急剧上升。开发海水淡化技术，向大海要淡水是解决沿海地区水资源紧缺的重要途径。低温多效蒸馏技术由于操作温度低，避免或减缓了设备的腐蚀和结垢，可以产生高纯度的产品水，热能消耗低，操作与维护轻松，装置的规模日益扩大，具有广阔的推广价值。
3.海水淡化需要蒸汽，而电厂恰恰能提供这种条件，节约了能源。随着居民采暖、淡水等多种形式的能源需求快速增长，火电机组联合供热系统及低温多效蒸馏海水淡化技术成为水热电联产的一种新方法。但是现有技术中的大型火电机组在与低温多效蒸馏海水淡化系统耦合时，由于火电机组输出的蒸汽温度和压力都远高于低温多效蒸馏海水淡化系统能够承受的蒸汽的温度和压力的最大值，使得火电机组输出的高温高压蒸汽需要降温降压后再输入海水淡化系统中，导致蒸汽的能量大量被浪费，使得水热电联产系统的能量利用效率较低，实际的应用价值较低。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的水热电联产系统的能量利用效率低缺陷，从而提供一种水热电联产系统及其运行方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种水热电联产系统，包括：
6.预热器组，其冷侧出口端连通有多效蒸发器组；
7.冷凝器，其蒸汽入口与多效蒸发器组的蒸汽出口连通，其海水出口与预热器组的冷侧入口连通；
8.加热器组，其末端连通有尖峰加热器，尖峰加热器的疏水出口与预热器组的热侧进口连通；
9.冷凝器与多效蒸发器组之间还并联连通有第一喷射器和第二喷射器，第一喷射器的出口端与多效蒸发器组的蒸汽入口连通，第二喷射器的出口端与加热器组的蒸汽入口连通。
10.可选地，加热器组的疏水入口与多效蒸发器组中第一效蒸发器本体的凝结水出口连通。
11.可选地，加热器组的冷凝水出口连通有淡水出口管道，多效蒸发器组中第二效至末效蒸发器本体的凝结水出口与淡水出口管道连通。
12.可选地，预热器组包括依次串联的多级预热器本体，多级预热器本体的冷侧通道串联连通，预热器本体与蒸发器本体之间一一对应设置，对应设置的预热器本体与蒸发器本体之间连通有海水支路。
13.可选地，多效蒸发器组中前一效蒸发器本体的浓海水出口与后一效蒸发器本体的
浓海水入口连通，末效蒸发器本体上连通有浓海水出口管道。
14.可选地，第二喷射器蒸汽入口端连通有第二蒸汽管道，第二蒸汽管道与尖峰加热器之间连通有蒸汽支路。
15.可选地，加热器组包括串联设置的第一加热器和第二加热器，第二喷射器的蒸汽出口与第一加热器的蒸汽入口连通，第二加热器的疏水入口与第一效蒸发器本体的凝结水出口连通。
16.可选地，多效蒸发器组的级数不小于4。
17.本发明还提供一种水热电联产系统运行方法，应用于本发明所述的水热电联产系统，包括：
18.控制海水在预热器组的冷侧中预热后进入到多效蒸发器组中部分汽化，形式水蒸汽；
19.控制第一部分水蒸汽进入到冷凝器冷凝形成淡水，第二部分水蒸气作为引射蒸汽进入第一喷射器，剩余部分水蒸气作为引射蒸汽进入第二喷射器；
20.控制第一喷射器的出口喷射蒸汽进入至多效蒸发器组，控制第二喷射器的出口喷射蒸汽进入至加热器组，控制尖峰加热器的疏水进入到预热器组的热侧。
21.可选地，控制第一效蒸发器本体的凝结水进入到加热器组的疏水入口降温后输出。
22.本发明技术方案，具有如下优点：
23.1.本发明提供的水热电联产系统，包括：预热器组，其冷侧出口端连通有多效蒸发器组；冷凝器，其蒸汽入口与多效蒸发器组的蒸汽出口连通，其海水出口与预热器组的冷侧入口连通；加热器组，其末端连通有尖峰加热器，尖峰加热器的疏水出口与预热器组的热侧进口连通；冷凝器与多效蒸发器组之间还并联连通有第一喷射器和第二喷射器，第一喷射器的出口端与多效蒸发器组的蒸汽入口连通，第二喷射器的出口端与加热器组的蒸汽入口连通。
24.通过将第一喷射器与多效蒸发器组的蒸汽出口连通，对末效蒸发器本体产生的蒸汽循环利用来对海水升温蒸发，同时利用第二喷射器与多效蒸发器组的蒸汽出口连通，来为加热器组提供热源，对蒸汽中的热能充分利用，同时将尖峰加热器与预热器组连通，利用预热器组对尖峰加热器中的低品位余热进行梯级利用。充分利用了海水淡化过程中的低品位余热，能够大大降低供热成本，提升水热电联产系统的能量利用效率。
25.2.本发明提供的水热电联产系统，加热器组的疏水入口与多效蒸发器组中第一效蒸发器本体的凝结水出口连通。第一效蒸发器本体输出的凝结水中还有大量余热，通过将第一效蒸发器本体中输出的凝结水输入到加热器组中对热量进行利用，能够提升系统整体的能量利用效率。
26.3.本发明提供的水热电联产系统，加热器组包括串联设置的第一加热器和第二加热器，第二喷射器的蒸汽出口与第一加热器的蒸汽入口连通，第二加热器的疏水入口与第一效蒸发器本体的凝结水出口连通。第一加热器对多效蒸发器组输出的蒸汽中的余热进行利用，第二加热器对第一效蒸发器本体凝结水中的余热进行利用，对不同品级的余热进行梯级利用，能够提升余热的利用效率。
附图说明
27.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。
28.图1为本发明的实施方式中提供的水热电联产系统的结构示意图。
29.附图标记说明：1、第一喷射器；2、多效蒸发器组；3、冷凝器；4、预热器组；5、浓海水出口管道；6、淡水出口管道；7、第二喷射器；8、第一加热器；9、第二加热器；10、尖峰加热器；11、进料海水管道；12、第一效蒸发器本体；13、第二效蒸发器本体；14、末效蒸发器本体；15、首级预热器本体；16、末级预热器本体。
具体实施方式
30.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。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.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。
34.实施例1
35.如图1所示为本实施例提供的一种水热电联产系统，包括：预热器组4、冷凝器3、加热器组、第一喷射器1和第二喷射器7。
36.预热器组4的冷侧出口端连通有多效蒸发器组2，多效蒸发器组2的级数不小于4。冷凝器3的蒸汽入口与多效蒸发器组2的蒸汽出口连通，冷凝器3的海水出口与预热器组4的冷侧入口连通。加热器组的末端连通有尖峰加热器10，尖峰加热器10的疏水出口与预热器组4的热侧进口连通。第一喷射器1的蒸汽入口和第二喷射器7的蒸汽入口并联连通在冷凝器3与多效蒸发器组2之间的蒸汽管路上，第一喷射器1的出口端与多效蒸发器组2的蒸汽入口连通，第二喷射器7的出口端与加热器组的蒸汽入口连通。
37.加热器组的疏水入口与多效蒸发器组2中第一效蒸发器本体12的凝结水出口连通。加热器组的冷凝水出口连通有淡水出口管道6，多效蒸发器组2中第二效蒸发器本体13至末效蒸发器本体14的凝结水出口与淡水出口管道6连通。
38.预热器组4包括依次串联的多级预热器本体，多级预热器本体的冷侧通道串联连通，预热器本体与蒸发器本体之间一一对应设置，对应设置的预热器本体与蒸发器本体之间连通有海水支路。多效蒸发器组2中前一效蒸发器本体的浓海水出口与后一效蒸发器本体的浓海水入口连通，末效蒸发器本体14上连通有浓海水出口管道5。第二喷射器7蒸汽入口端连通有第二蒸汽管道，第二蒸汽管道与尖峰加热器10之间连通有蒸汽支路。加热器组包括串联设置的第一加热器8和第二加热器9，第二喷射器7的蒸汽出口与第一加热器8的蒸汽入口连通，第二加热器9的疏水入口与第一效蒸发器本体12的凝结水出口连通。
39.在水热电联产系统中，第一喷射器1、多效蒸发器组2、冷凝器3和预热器组4组成海水淡化系统，第二喷射器7、第一加热器8、第二加热器9和尖峰加热器10(10)组成采暖供热系统；多效蒸发器组2包括多级蒸汽通道依次串联设置的蒸发器本体；预热器组4包括多级冷侧通道依次串联的预热器本体。
40.第一效蒸发器本体12的蒸汽进口连通第一喷射器1蒸汽出口，第一效蒸发器本体12的冷凝水出口连通第二加热器9蒸汽进口，第二加热器9疏水出口连通淡水出口管道6，第二效蒸发器本体13至末效蒸发器本体14的冷凝水出口连通淡水出口管道6；前一效蒸发器本体的浓海水出口连通后一效蒸发器本体的浓海水进口。前一效蒸发器本体的二次蒸汽出口分别连通后一效蒸发器本体的蒸汽进口。末效蒸发器本体14的浓海水出口与浓海水出口管道5相连接。末效蒸发器本体14的二次蒸汽出口分为三路，一路连通冷凝器3的蒸汽进口，一路连通第一喷射器1的引射蒸汽进口，一路连通第二喷射器7的引射蒸汽进口。冷凝器3的海水进口连通进料海水管道11，冷凝器3的海水出口连通预热器组4中首级预热器本体15的海水进口，预热器组4中，除末级预热器本体16外，其余预热器本体的海水出口分为两路，一路连通后一级预热器本体的海水进口，另一路连通多效蒸发器中蒸发器本体的海水进口，末级预热器本体16的海水出口连通第一效蒸发器本体12的海水进口。冷凝器3的冷凝水出口连通淡水出口管道6。
41.热网回水连通第一加热器8的热网水进口，第一加热器8热网水出口连通第二加热器9热网水进口，第二喷射器7的蒸汽出口连通第一加热器8的蒸汽进口，第二加热器9热网水出口连通尖峰加热器10热网水进口，尖峰加热器10疏水出口连通末级预热器本体16的热侧通道进口，前一级预热器本体的热端出口连通后一级预热器本体的热端进口。
42.本实施例中第一喷射器1、第二喷射器7的驱动蒸汽来源于汽轮机组中匹配蒸汽参数需求的抽汽口，尖峰加热器10的热源端蒸汽来源于汽轮机组中匹配蒸汽参数需求的抽汽口。原料海水在冷凝器3中被预热后分成两部分，一部分被排放回环境中，另一部分作为原料海水以几乎相等的流量进入多效蒸发器。多效蒸发器组2的级数不小于4。第一加热器8疏水、首级预热器本体15热侧出口水经过精处理后汇入汽轮机组凝汽器。热网水通过管路分别在第一加热器8、第二加热器9、尖峰加热器10中吸热后对外采暖供热。
43.通过将第一喷射器1与多效蒸发器组2的蒸汽出口连通，对末效蒸发器本体14产生的蒸汽循环利用来对海水升温蒸发，同时利用第二喷射器7与多效蒸发器组2的蒸汽出口连通，来为加热器组提供热源，对蒸汽中的热能充分利用，同时将尖峰加热器10与预热器组4连通，利用预热器组4对尖峰加热器10和加热器组中的低品位余热进行梯级利用。充分利用了海水淡化过程中的低品位余热，能够大大降低供热成本，提升水热电联产系统的能量利用效率。
44.实施例2
45.本发明还提供一种水热电联产系统运行方法，应用于本发明所述的水热电联产系统，包括：
46.控制海水在预热器组4的冷侧中预热后进入到多效蒸发器组2中部分汽化，形式水蒸汽；控制第一部分水蒸汽进入到冷凝器3冷凝形成淡水，第二部分水蒸气作为引射蒸汽进入第一喷射器1，剩余部分水蒸气作为引射蒸汽进入第二喷射器7；控制第一喷射器1的出口喷射蒸汽进入至多效蒸发器组2，控制第二喷射器7的出口喷射蒸汽进入至加热器组，控制尖峰加热器10的疏水进入到预热器组4的热侧。为了提升系统的能量利用效率，控制第一效蒸发器本体12的凝结水进入到加热器组的疏水入口降温后输出。
47.具体地，在水热电联产系统工作时，海水依次在多级预热器本体中预热后分别进入多效蒸发器组2中的不同蒸发器本体中，第一喷射器1的蒸汽进入第一效蒸发器本体12后凝结放热，海水被加热，温度升高，进而部分汽化，产生一定质量流量的二次蒸汽，第一效蒸发器本体12的二次蒸汽在第二效蒸发器本体13内凝结放热，加热流入到第二效蒸发器本体13中的物料海水，进而产生用于第三效蒸发器本体的蒸汽。第一效蒸发器本体12内换热之后被冷凝的蒸汽流经第二加热器9中放热后流入淡水出口管道6，第二效蒸发器本体13至末效蒸发器本体14内换热之后被冷凝的蒸汽流入淡水出口管道6。由于后一效蒸发器本体中的蒸汽压力低于前一效蒸发器本体中的蒸汽压力，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，由前一效蒸发器本体而来的浓海水可以在后一效蒸发器本体内发生闪蒸，这个过程一直重复进行，直至末效蒸发器本体14的水蒸汽一部分通往冷凝器3，通过冷凝器3对进料海水进行初次加热。剩余的水蒸气中一部分被第一喷射器1利用驱动蒸汽引射，混合后作为热源蒸汽进入第一效蒸发器本体12。
48.热网回水依次进入第一加热器8、第二加热器9和尖峰加热器10中吸热后对外采暖供热。第一加热器8的热源蒸汽为第二喷射器7利用驱动蒸汽引射末效蒸发器本体14的二次蒸汽后的混合蒸汽。第二加热器9的热源为第一效蒸发器本体12内换热之后被冷凝的凝结水。尖峰加热器10的热源端蒸汽为汽轮机组中匹配蒸汽参数需求的抽汽口。
49.通过将第一喷射器1与多效蒸发器组2的蒸汽出口连通，对末效蒸发器本体14产生的蒸汽循环利用来对海水升温蒸发，同时利用第二喷射器7与多效蒸发器组2的蒸汽出口连通，来为加热器组提供热源，对蒸汽中的热能充分利用，同时将尖峰加热器10与预热器组4连通，利用预热器组4对尖峰加热器10和加热器组中的低品位余热进行梯级利用。充分利用了海水淡化过程中的低品位余热，能够大大降低供热成本，提升水热电联产系统的能量利用效率。
50.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。