[实用新型]一种CCPP发电和海水淡化耦合的多层级余热利用系统

说明书

一种CCPP发电和海水淡化耦合的多层级余热利用系统，包括煤气混合器、湿式电除尘器、煤气压缩机、煤气冷却器、空气过滤器、燃气轮发电机、空气压缩机、燃烧室、燃机透平、第一海水淡化装置、烟气喷水冷却器、余热锅炉、高压汽包、低压汽包、除氧器、汽轮机、汽轮发电机、抽汽管道喷水冷却器和第二海水淡化装置；本实用新型可以实现“拉参数”过程中蒸汽热量的回收，提高循环的经济性。此外，在主汽、补汽旁路管道上均设计有喷水冷却器，可以将进入蒸馏发生器的蒸汽温度控制在高限以下，保证第二海水淡化装置的安全运行。

技术领域

本实用新型属于余热利用技术领域，特别涉及一种CCPP发电和海水淡化耦合的多层级余热利用系统。

背景技术

钢铁行业是国民经济的支柱产业，同时也是工业耗能大户。据统计，我国钢铁行业耗能占全社会总能耗的10％左右，其中有1/3转换为高炉煤气(Blast Furnace Gas，简称BFG)、焦炉煤气(Coke Oven Gas，简称COG)等副产煤气。在过去相当一段历史时期内，钢铁企业副产煤气的利用率很低，甚至多数煤气被直接放散。而钢铁企业又是用电、用水大户，吨钢耗电500kW左右、耗新水2.8t左右，需要支出大量经费用于购电、制水，这不仅增加了钢铁行业的能耗和碳排放，还直接推高了企业成本，降低了企业竞争力。

目前钢铁行业面临着节能减排、产能过剩、环保要求日益严格等复杂形势，这导致企业一方面要应对市场因素带来的效益下滑，另一方面又不得不斥巨资进行环保改造，进一步增加生产成本。

此外，由于各地陆续新建大型天然气发电机组，并推出“煤改气”等清洁能源替代政策，我国冬季的天然气消耗量大幅增加，天然气供应出现巨大缺口，多地面临“气荒”。

在此背景下，如何对钢铁企业余热余能进行高效利用逐渐成为学术界和工程界的研究热点。这不仅关系到钢铁企业的能耗和成本，而且对缓解我国冬季天然气供应紧张局面及保障能源安全有着积极作用。

目前，我国钢铁企业对余热的利用主要有以下途径：厂内及附近居民供热、发电自用及外供。由于供热需求具有显著的季节性分布特征，因此余热发电是更有潜力的利用形式。利用副产富余煤气发电又主要包括以下方式：燃煤锅炉掺烧煤气、燃气锅炉及燃气-蒸汽联合循环(Combined Cycle Power Plant，简称CCPP)。其中，CCPP具有高效率、低污染等明显优点，是将来的行业发展趋势。

据计算，当前先进CCPP发电机组的热效率可达60％左右，与传统燃煤发电类似，CCPP的循环热损失也主要集中在汽轮机凝汽器处的热交换，即冷源损失。冷源损失的存在，不仅浪费了大量余热，而且为了将汽轮机排汽冷凝，还不得不配置循环水泵、冷却塔等设备，推高工程造价的同时，也必然造成较高的厂用电率。

基于环境保护、运输成本等方面的考虑，近年来，钢铁企业纷纷由资源型布局向临港临海型布局转型，越来越多地开始了临海搬迁或建设。据统计，目前我国五大钢企在沿海基地的产业布局已达1亿吨，这使得利用低品质余热进行海水淡化处理成为可能。

为此，现有技术公开了一种燃气蒸汽联合循环联合热膜耦合海水淡化系统，将汽轮机乏汽作为热源引入低温多效蒸发装置，同时该蒸发装置冷凝汽轮机乏汽，代替凝汽器，而其产生的浓水作为反渗透装置的进水，并与反渗透装置的排水掺混，经过矿化设备后作为饮用水供给用水设备。

该专利虽可一定程度上提高系统的热效率，但无法解决以下问题：

①由于燃气轮机高温排气全部进入余热锅炉加热给水，因此当余热锅炉发生故障、需要停运时，为避免受热面干烧而导致泄漏或爆管等问题，燃气轮机也不得不停机，直到锅炉问题解决才可以重新启动，即：燃气轮机和余热锅炉之间无法解耦，锅炉单方面出现问题将导致联合循环机组整体停机，这期间将产生重大经济损失。