[发明专利]联合生产电、蒸汽和脱盐水的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及电、蒸汽和脱盐水的联合生产。

该发明涉及其中利用热和/或电联产(CHP)技术的脱盐水生产设施。

背景技术

现有技术中已知这种设施。在US 5 096 543和US 5 346 592所述的海水淡化设备中，从排出汽轮机(steam turbine)的蒸汽中获得处理海水所需的热量。

GB 1 182 021描述了一种发电的汽轮机，在蒸发器中使用来自该汽轮机的蒸汽来用海水生产蒸馏水。在蒸发器出口，蒸汽凝结物被引入锅炉以生产用于供给汽轮机的蒸汽。

现有技术的设施的问题在于，这些设施设计成生产预定量的电、脱盐水和/或蒸汽。事实上，对这些原料的需求、尤其是对电的需求会随时间变化。现有技术的设施不允许根据各自的需求对三种不同的产量进行调整。另外，不能储存超出需求生产的多余的电。

因此，本发明的目的在于提出一种用于联合生产电、脱盐水和蒸汽的方法，该方法能适应对这三种产品、尤其是对电的需求的改变。

发明内容

为此，本发明涉及一种利用蒸汽发生单元、汽轮机和海水淡化单元生产电、蒸汽和脱盐水的方法，其中：

-蒸汽发生单元产生蒸汽；

-汽轮机利用至少部分由蒸汽发生单元产生的蒸汽，并产生电和蒸汽；

-海水淡化单元通过与至少一部分由汽轮机产生的蒸汽进行热交换来使海水蒸发以生产脱盐水；

其中，根据对电的需求、对脱盐水的需求和对蒸汽的需求对由回收单元产生的待供给汽轮机的蒸汽的量进行控制。

本发明的方法包括利用蒸汽发生单元或锅炉。这种单元通常包括产生热量以将水转化为蒸汽的燃烧装备，该燃烧装备包括一系列热交换器如盘管，水在热交换器中流动并与燃烧产生的热量相接触。由该蒸汽发生单元产生的蒸汽是高压蒸汽，即具有适于供给汽轮机的压力。该压力值还取决于所需的电能。通常，该压力取决于热法淡化所需的温度，该温度的最小值对应于表压为2bar的饱和蒸汽。

由蒸汽发生单元产生的蒸汽被用于供给汽轮机，这样，由锅炉产生的蒸汽在汽轮机中压力降低，以达到发电的目的。从该汽轮机中抽出较低压力的蒸汽：对于背压式汽轮机(在P＞Patm时产生蒸汽)，从最后一级抽取蒸汽；对于生产热水(或蒸汽，在P＜Patm时)的凝汽式汽轮机，从中间级抽取蒸汽。蒸汽以低于进口压力的压力从汽轮机排出。优选地，所用汽轮机为背压式汽轮机。

离开汽轮机的蒸汽随后被用于热法海水淡化过程中使海水蒸发。上述蒸发利用热交换器在蒸汽和低温海水之间进行热交换来进行。通常，在一系列容器中使海水蒸发，每一容器的压力低于前一容器。因为蒸发温度随压力的降低而降低，所以，在一个容器中蒸发的蒸汽可用于对下一个容器进行加热。只有压力最高的第一容器需要外部热量输入；该热量输入由汽轮机排出的蒸汽供给。

根据本发明，按照对电的需求、对脱盐水的需求和对蒸汽的需求，对由蒸汽发生单元产生的待供给汽轮机的蒸汽的量进行控制。因此，如果对电的需求减少，则向汽轮机中引入较少量的蒸汽。由蒸汽发生单元产生的不供给汽轮机的那部分蒸汽与在汽轮机中膨胀的蒸汽混合。因此，海水淡化单元通过与该部分由蒸汽发生单元产生的蒸汽和汽轮机产生的蒸汽组成的混合物进行热交换而使海水蒸发生产脱盐水。因此，多余的蒸汽并未损失掉，而是在海水淡化单元中加以利用。

如果对电的需求增加，则向汽轮机中引入较大量的从蒸汽发生单元排出的蒸汽。

通常，为了使该过程的能量回收最优化，采用下列可选方案：

-由汽轮机产生的蒸汽在使海水蒸发后变成蒸汽凝结物，该蒸汽凝结物用作蒸汽发生单元的辅助水源；

-部分脱盐水用作蒸汽发生单元的辅助水源；

-该方法利用燃气轮机(gas turbine)产生部分的电，蒸汽发生单元利用该燃气轮机废气中的热量。术语“燃气轮机”是指一种包括至少一个空气压缩机、一燃烧室和一膨胀式涡轮(expansion turbine)的装备。在燃气轮机中，所制得的压缩空气与至少一种燃料一起被引入该燃气轮机的燃烧室中，产生的废气通过膨胀式涡轮经由发电机发电。通常，这些气体随后通过废热锅炉来产生蒸汽。燃气轮机的燃料通常是天然气或液态碳氢化合物燃料。蒸汽发生单元可回收燃气轮机废气中的热量；

-海水淡化单元可部分地通过反渗透技术利用由汽轮机产生的电来生产脱盐水。

本发明还涉及一种用于生产电、蒸汽和脱盐水的设备，该设备包括：

-蒸汽发生单元；

-汽轮机；

-海水淡化单元；