[發明專利]耦合煤電的低溫多效海水淡化系統最佳熱源確定方法及系統

有效

• 申請號: 202110997288.4
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113666446B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 馬汀山;呂凱;王妍;居文平;程東濤;謝天;石慧;薛朝囡;張建元;鄧佳;許朋江
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;西安西熱節能技術有限公司
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F1/16;F22B1/18;G06Q10/04;G06Q50/06;C02F103/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

1.耦合煤電的低溫多效海水淡化系統最佳熱源確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立與煤電機組耦合的低溫多效海水淡化系統可選熱源，具體方法如下：

根據煤電機組熱力循環汽水流程，可選熱源如下：

熱源1：自汽輪機1段抽汽母管打孔引蒸汽，在海水淡化系統放熱后回凝汽器；

熱源2：自汽輪機冷再母管打孔引蒸汽，在海水淡化系統放熱后回凝汽器；

熱源3：自汽輪機熱再母管打孔引蒸汽，在海水淡化系統放熱后回凝汽器；

熱源4：自汽輪機3段抽汽母管打孔引蒸汽，在海水淡化系統放熱后回凝汽器；

熱源5：自中低壓連通管母管打孔引蒸汽，在海水淡化系統放熱后回凝汽器；

熱源6：自汽輪機5段抽汽母管打孔引蒸汽，在海水淡化系統放熱后回凝汽器；

熱源7：自汽輪機6段抽汽母管打孔引蒸汽，在海水淡化系統放熱后回凝汽器；

熱源8：煤電機組汽輪機高背壓改造，低壓缸乏汽直供海水淡化系統，放熱后回凝汽器；

熱源9：自汽輪機熱再母管打孔引蒸汽，先進入背壓汽輪發電機組回收蒸汽余壓后做功發電后，背壓汽輪機排汽進入海水淡化系統，放熱后回凝汽器；

熱源10：自汽輪機中低壓連通管母管打孔引蒸汽，先進入背壓汽輪發電機組回收蒸汽余壓后做功發電后，背壓汽輪機排汽進入海水淡化系統，放熱后回凝汽器；

設計與煤電機組耦合的低溫多效海水淡化系統可選熱源方案，具體步驟如下：

統計煤電機組最近3年的運行數據，統計出30％N_net,0、40％N_net,0、50％N_net,0、60％N_net,0、70％N_net,0、80％N_net,0、90％N_net,0和100％N_net,0分布下的運行時長占比α₁、α₂、α₃、α₄、α₅、α₆、α₇、α₈，且α₁+α₂+α₃+α₄+α₅+α₆+α₇+α₈＝1，以及利用小時H，平均供電負荷N_net,a；

其中，N_net,a為煤電機組銘牌供電負荷；

統計煤電機組附近的原海水源的近三年的水溫監測數據，以煤電機組凝汽器入水溫度為表征，統計原海水溫度平均值t_i，作為低溫多效海水淡化裝置的設計參數；

熱源方案1-8，根據煤電機組在平均供電負荷N_net,a的運行數據，確定熱源蒸汽焓值h_s＝f₁(P，T)，其中P和T分別為煤電機組至海水淡化系統的蒸汽壓力和溫度，由煤電機組運行數據查取；由低溫多效裝置設計單位根據熱源蒸汽焓值h_s、原海水溫度平均值t_i進行低溫多效裝置設計，得出制水比GOR_i、蒸汽流量m_si，其中下標i為第i種方案；

其中，制水比GOR定義為生產的蒸餾水量m_w與消耗的加熱蒸汽量m_s的比值，表示為：

熱源方案9和10中設置背壓汽輪發電機組，故水電聯產系統對外供電負荷由煤電機組和背壓汽輪發電機組共同提供；背壓發電汽輪機排汽壓力P_ex為

P_ex＝P_lt+δP (3)

式中，P_lt和δP分別為低溫多效裝置設計入口蒸汽壓力和背壓發電汽輪機排汽至低溫多效入口的管道阻力；

制造廠家根據進口蒸汽參數、出口蒸汽壓力參數確定背壓發電汽輪機效率η，其排汽溫度T_ex為

T_ex＝f₂(P,T,P_ex,η) (4)

式中，P和T分別為熱再或中排蒸汽壓力和溫度；

海水淡化入口熱源蒸汽溫度T_lt為

T_lt＝T_ex-δT (5)

式中，δT為背壓發電汽輪機排汽至低溫多效入口的管道溫降；

根據P_lt和T_lt進行海水淡化設計，得出GOR和m_s；

進行背壓汽輪發電機電出力N_st,net為

式中，η_e為背壓汽輪發電機的發電機效率；N_sf為背壓汽輪發電機輔機設備諸如油泵的耗功；

根據低溫多效海水淡化裝置GOR_i、熱源蒸汽流量m_si參數，進行包含蒸汽管路系統、凝結水回水系統、低溫多效海水淡化系統的設備及管路設計選型，確定熱源方案的靜態投資C₁--C₁₀，單位為元；

針對可選熱源方案，計算給定總平均供電負荷和總制水負荷下的供電煤耗變化，具體方法如下：

根據淡水用戶提供的水量m_w1需求和煤電機組自身生產用淡水量m_w2，海水淡化系統的總制水負荷m_w為：

m_w＝m_w1+m_w2 (7)

給定總平均供電負荷N_net,a和總制水負荷m_w條件下，得到可選熱源的熱源蒸汽流量m_si、煤電機組供電負荷N_net,i邊界數據，進行運行工況調整，測量并計算鍋爐熱效率η_b、汽輪機熱耗率q及廠用電率η_e，計算供電煤耗b為

式中，B為水電聯產機組標煤總消耗量：

式中，h_ms、h_rh、h_rc、h_gs、h_zj和h_gj分別為鍋爐過熱器出口主蒸汽焓值、鍋爐再熱器出口和進口蒸汽焓值、鍋爐入口給水焓值、鍋爐再熱器和過熱器減溫水焓值；可通過現場壓力和溫度測量值計算得出；

η_b為鍋爐熱效率，不同鍋爐各不相同，根據現場專項試驗得出；

η_b＝f₃(D_ms) (10)

其中，η_p為管道效率，取定值0.99；

D_ms、D_rh、D_rc、D_gs、D_zj和D_gj分別為鍋爐過熱器出口主蒸汽流量、鍋爐再熱器出口和進口蒸汽流量、鍋爐入口給水流量、鍋爐再熱器和過熱器減溫水流量；上述參數并不是各自獨立，而是遵循一定關聯性；

式中，D_ex1、D_ex2和D_leak分別為高壓缸1段抽汽、2段抽汽和軸封外漏量；其中D_ex1和D_ex2可根據1段抽汽和2段抽汽對應的回熱系統高壓加熱器熱平衡和物質平衡計算得出；其中，D_leak是主蒸汽流量D_ms和主蒸汽壓力P_ms的二元函數，由汽輪機制造廠給出；

D_leak＝f₄(D_ms,P_ms) (12)

以投資最小的熱源方案為對比基準，以靜態回收期最低為目標函數，確定最佳熱源。