[发明专利]结合冷冻法的冷热水电四联产系统

说明书

技术领域

本发明属于海水淡化技术和分布式能源技术范围，特别是涉及一种结合冷冻法的冷热水电四联产系统。

背景技术

能源的合理利用及提高其利用效率不仅关系到资源节约和经济发展，而且影响到生态环境和人类前途，因此世界各国均把建立可靠、安全、稳定、高效的能源供应保障体系作为国民经济可持续发展的战略。分布式能源系统立足于现有的能源-资源配置条件和成熟的技术组合，追求资源利用效率的最大化、最优化、以减少中间环节损耗，降低对环境的污染和破坏。分布式能源系统的主要形式是冷热电联产系统(CCHP),由于对输入燃料的能量进行了梯级利用，冷热电联产系统具有很强的节能优势；使用燃料量的减少以及采用低排放的技术，使系统的污染物排放大为降低，从而减轻了对环境的压力，同时产生多种能量输出，可以有效应对用户的特殊需求。

另一方面，海水淡化是解决淡水资源短缺问题的有效的战略途径，它是世界范围内涉及人类生存和社会发展的长远而重大的问题。目前海水淡化方法主要是蒸馏法、膜法、冷冻法等。利用冷冻法进行海水淡化即海冰淡化，与其他海水淡化方法相比，具有能耗低、成本低、对设备的腐蚀和结垢轻等优点而具有广阔的发展前景。其中丁烷冷冻法最为方便可靠，在目前的大、中型海水淡化工厂中应用较普遍。但丁烷冷冻法中采用低压丁烷蒸汽经电动压缩机加压后再融化冰晶的工艺过程，不仅造成所得淡水因含有少量丁烷而受到污染，而且丁烷蒸汽所具有的热量和冰晶储存的大量冷量直接相互抵消，两者都没有得到最合理的利用，由此造成很大的能量浪费。

若考虑将丁烷冷冻法和冷热电联产系统之间进行相耦合，由冷冻法中冰晶储存的大量冷量替代冷热电联产系统中溴化锂制冷机所提供的制冷量，则利用单项能耗就能同时实现完成制冷和制取淡水的双重功能。另外冷热电联产系统的蒸汽可以考虑作为丁烷冷冻法的驱动力能源，而丁烷冷冻法的高压丁烷蒸汽可以考虑对冷热电联产系统释放出热量。若上述举措得以实施将有利于使新耦合系统的资源利用效率比冷热电联产系统得到进一步优化，同时得到新的产品-淡水，新系统将更为经济节能。因此研究丁烷冷冻法和冷热电联产系统的耦合问题，实现冷热水电四联产的分布式能源系统，具有非常广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将丁烷冷冻法和冷热电联产系统相耦合、同时获取冷量和淡水、能量利用效率高的结合冷冻法的冷热水电四联产系统。

本发明的目的是通过下述的技术方案加以实现的：

本发明是一种结合冷冻法的冷热水电四联产系统，它包括燃气轮机发电机组、热电联产系统、海水制冰系统、制冷制水联产系统组成；燃气轮机发电机组的排气出口通过管道与热电联产系统的余热锅炉的烟气进口连接；热电联产系统的小背压机与海水制冰系统的压缩机同轴连接，热电联产系统的加热器入口通过管道与海水制冰系统的压缩机出口连接；海水制冰系统的洗涤室与制冷制水联产系统的融化室连通，海水制冰系统洗涤室的喷嘴进口与制冷制水联产系统循环泵出口的支路管道连接。

所述的热电联产系统包括余热锅炉、背压汽轮机发电机组、小背压机、热负载、凝结水泵、加热器；所述的余热锅炉的蒸汽出口通过管道分别与背压汽轮机发电机组的蒸汽进口和小背压机的蒸汽进口连接；所述的背压汽轮发电机组的排汽出口和小背压机的排汽出口通过管道汇合在一起连接热负载的进口，对热负载直接供热，热负载出口通过管道依次连接凝结水泵和加热器，该管道曲折或盘旋穿过加热器后连接余热锅炉。

所述的海水制冰系统包括预冷器、蒸发室、压缩机、节流阀、洗涤室、调节阀；所述的预冷器的入口连通海水进料管道，其出口通过管道连接蒸发室，来自洗涤室的排污水管道曲折或盘旋地穿过预冷器后排向环境；所述的蒸发室的工质为正丁烷，操作压力为0.9个标准大气压，蒸发室的工质出口通过管道与压缩机的入口连接，蒸发室的冰水混合物出口通过管道与洗涤室连通；所述的压缩机与热电联产系统的小背压机同轴连接，压缩机的出口通过管道与热电联产系统的加热器的入口连接，加热器的出口通过管道与蒸发室连通，在该管道上设置节流阀。所述的洗涤室内腔的上方安装有洗涤水喷嘴，喷嘴的进口与制冷制水联产系统循环泵出口的支路管道连接，在该支路管道上设有调节阀。