[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

本發明公開了一種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，給定外供電負荷和制水負荷，以增設海水淡化系統靜態投資回收期最低為目標函數，根據原海水溫度平均值、總制水負荷、總供電負荷平均值以及各熱源方案蒸汽參數等邊界參數，進行海水淡化系統及熱源系統的方案設計及投資確定，在總平均供電負荷和總制水負荷雙變量約束下，計算得出各熱源方案供電煤耗值。以投資最小的熱源方案為對比基準，其他熱源方案與基準熱源進行供熱煤耗值對比：若大于，該熱源不能作為最優方案；若小于，則選取靜態回收期最小值對應的方案，作為最佳熱源。本發明以靜態投資回收期最低為目標函數，獲取最佳熱源，實現運行成本最低和盈利能力最大化。

技術領域

本發明屬于節能技術領域，涉及一種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。

背景技術

隨著能源結構轉型及升級工作的推進，火電機組傳統火電從電量主體向調峰、調頻、穩壓、托底保供等保障電網運行安全的主體轉型。與此同時，隨著城鎮化和工業化的進程加快，居民采暖、工業供汽、集中供冷等清潔熱力以及壓縮空氣等多種形式的能源需求快速增長。這為火電機組未來發展指明了方向，也為火電機組提升盈利能力拓展了空間。

海水淡化是沿海地區水資源的重要保障。海水淡化主要技術路線有膜法和熱法。膜法技術路線成熟，但存在占地面積大、化學品消耗量大、性能受海水溫度影響較大等問題。熱法主要分為低溫多效和多級閃蒸兩種，其中低溫多效技術成熟，應用業績多。

低溫多效蒸餾海水淡化技術，將一系列的水平管噴淋降膜蒸發器串聯起來，熱源蒸汽進入第一效蒸發器，與進料海水熱交換后，冷凝成淡化水，海水蒸發，蒸汽進入第二效蒸發器，并使幾乎同量的海水以比第一效更低的溫度蒸發，自身又被冷凝。這一過程一直重復到最后一效，連續產出淡化水。傳統工藝對海水淡化熱源的要求為壓力25～35kPa.a、溫度65～70℃的低品質蒸汽。煤電機組汽水熱力循環，存在不同品質、不同量級的熱源，低溫多效海水淡化與煤電機組耦合，利用煤電余熱進行淡水制取，實現水電聯產，一方面降低煤電機組冷源損失，提升能源整體利用效率，另一方面拓展煤電機組外供產品種類，提升其盈利能力，促進綜合能源服務基地的建設。

目前，低溫多效海水淡化與煤電機組耦合的水電聯產系統，熱源多取自中壓缸排汽，驅動蒸汽減溫減壓后進入低溫多效海水淡化裝置，其凝結水回至煤電機組凝汽器。在汽輪機中低壓連通管設置三通，引中排蒸汽至低溫多效海水淡化系統，此種熱源配置方案應用業績較多，其原因主要有：1)參考煤電機組采暖熱電聯產改造，技術成熟；2)改造范圍小、投資低。

分析低溫多效海水淡化裝置的技術原理及熱力系統，可知水電聯產低溫多效海水淡化系統的變工況性能指標主要為制水比，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，以GOR表示。

原海水溫度t_i給定，影響制水比GOR的主要變量為熱源蒸汽的品質：熱源蒸汽品質越高，制水比GOR隨之增大，總制水量m_w給定時熱源蒸汽耗量m_s降低，定供電負荷N_net和制水負荷m_w條件下機組總能耗降低，但是熱源蒸汽品質越高，表明該部分蒸汽在煤電機組做功發電份額越小，反過來又抬升了機組總能耗；熱源蒸汽品質越低，制水比GOR隨之降低，總制水量m_w給定時熱源蒸汽耗量m_s升高，定供電負荷N_net和制水負荷m_w條件下機組總能耗升高，但是熱源蒸汽品質越低，表明該部分蒸汽在煤電機組做功發電份額越大，反過來又降低了機組總能耗。總之，煤電機組是一個容量巨大、多種形式、多種品質等級的熱載體，從煤電機組汽水熱力循環的具體哪一處提取熱量，作為海水淡化系統的加熱熱源，使得低溫多效海水淡化耦合煤電的水電聯產機組整體經濟性最優。

利用燃煤電站余熱進行海水淡化，相關領域的學者、科研及技術管理人員已展開了相關研究，取得了一定成果。簡述如下：