基于联合循环机组余热利用的综合能源利用系统及方法与流程

本发明涉及能源综合利用，具体涉及一种基于联合循环机组余热利用的综合能源利用系统及方法。

背景技术：

1、沿海地区淡水资源缺乏，主流南水北调工程成本相对较高且供不应求，因此，海水淡化成为当地水资源的重要保障。海水淡化是一种利用能源获得淡水资源的技术，根据淡化过程中能源形式的不同，海水淡化可分为以消耗热能为主的多级闪蒸和多效蒸馏热法技术以及消耗电能为主的反渗透膜技术，俗称热法和膜法。然而膜法由于占地面积大、化学品消耗量大、性能受海水温度影响大等缺点，应用前景低于热法。目前热法工艺中低温多效海水淡化装置应用较多，该装置的热源需求主要为不高于75℃的微过热或饱和蒸汽。

2、目前，大部分的联合循环发电机组余热锅炉的尾部烟气以80℃～110℃的温度直接排放至大气，这部分烟气余热能量未得到充分利用，降低了全厂热效率，影响了联合循环机组运行的经济性。

3、另外，随着全球经济、能源和环保形势的发展，以及双碳目标的提出和新能源的大力发展，当前发电企业面临更为严格的环保要求和严峻的市场经营形势，发电企业正在探索新的发展或转型的方向，其中一个方向是发电企业由纯发电企业向包括电、热、汽、气、冷、水等综合能源供应基地转型。

4、有鉴于此，针对部分建设在沿海地区的联合循环机组，本发明提出一种基于联合循环机组余热利用的水电冷综合能源系统，以实现联合循环机组能量高效梯级利用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于联合循环机组余热利用的综合能源利用系统及方法；该系统利用联合循环机组的余热锅炉尾部烟气余热，为低温多效海水淡化装置提供所需热源，进行淡化制水；同时，海水淡化过程中产生的混合水回流至冷热水机组，参与室内中央空调系统的制冷或制热，从而实现联合循环机组能量高效梯级利用。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种基于联合循环机组余热利用的综合能源利用系统，包括发电模块、海水淡化模块、冷热水机组和中央空调系统；

4、所述发电模块包括燃气轮机、压气机、余热锅炉、蒸汽轮机、发电机；所述余热锅炉包括蒸汽发生系统和烟水换热器；所述海水淡化模块包括闪蒸装置和低温多效海水淡化装置；所述冷热水机组包括冷凝器、压缩机和蒸发器；

5、燃气轮机、压气机、蒸汽轮机共同驱动发电机发电；所述海水淡化模块中的闪蒸装置利用所述发电模块产生的余热产生低压蒸汽；低压蒸汽进入低温多效海水淡化装置中，对海水进行淡化；闪蒸装置产生的低温水与低温多效海水淡化装置产生的凝结水混合后进入冷热水机组中换热；冷热水机组中的制冷剂在蒸发器中吸热，为中央空调系统提供制冷用冷冻水；或者冷热水机组中的制冷剂在冷凝器中放热，为中央空调系统提供制热用升温水。

6、进一步的，所述燃气轮机的烟气出口与余热锅炉连接；烟气依次通过蒸汽发生系统和烟水换热器后排出；蒸汽发生系统、蒸汽轮机和凝汽器形成回路。

7、进一步的，所述烟水换热器的出水口与所述闪蒸装置连接。

8、更进一步的，所述闪蒸装置的低压蒸汽出口通过第一电动阀与低温多效海水淡化装置的热源入口连接。

9、更进一步的，所述闪蒸装置的低温水出口连接有低温水出口管路，该低温水出口管路又通过并联的第一低温水管路和第二低温水管路与冷热水机组连接；第一低温水管路上设有第二电动阀，第二低温水管路上设有第三电动阀。

10、更进一步的，所述冷热水机组中的蒸发器、压缩机和冷凝器之间依次连接形成制冷剂回路。

11、更进一步的，所述冷凝器的进水口与所述第一低温水管路连接，所述冷凝器的出水口通过第一水循环管路与所述烟水换热器的进水口连接，第一水循环管路上设有第四电动阀；所述蒸发器的出水口通过冷冻水进路与所述中央空调系统的进水口连接，冷冻水进路上设有第五电动阀；所述中央空调系统的出水口通过冷冻水回路与所述蒸发器的进水口连接；冷冻水管路上设有第六电动阀。

12、更进一步的，所述蒸发器的进水口与所述第二低温水管路连接；所述蒸发器的出水口通过第二水循环管路与所述烟水换热器的进水口连接，第二水循环管路上设有第七电动阀；所述冷凝器的出水口通过制热水进路与所述中央空调系统的进水口连接，制热水进路上设有第八电动阀；中央空调系统的出水口通过制热水回路与所述冷凝器的进水口连接，制热水回路上设有第九电动阀。

13、更进一步的，所述低温水出口管路还通过低温水回路与所述烟水换热器的进水口连接；低温水回路上设有第十电动阀。

14、更进一步的，所述低温水出口管路还通过低温水回路与所述第二水循环管路连接；低温水回路上设有第十电动阀。

15、基于上述系统，本发明进一步提供了一种基于联合循环机组余热利用的综合能源利用方法，具体为：

16、当中央空调系统进行制冷时：

17、关闭第三电动阀、第十电动阀、第九电动阀、第七电动阀、第八电动阀，开启第二电动阀、第六电动阀、第五电动阀、第四电动阀；利用烟水换热器将余热锅炉的尾部烟气余热进行回收，换热后热水进入闪蒸装置产生低压蒸汽，低压蒸汽进入低温多效海水淡化装置，将海水进行淡化；产生的淡水进入淡水用户；低温多效海水淡化装置产生的凝结水与闪蒸装置产生的低温水混合后通过第一低温水管路进入冷热水机组中的冷凝器中与压缩的制冷剂进行换热，换热后冷凝水经第一水循环管路重新进入烟水换热器进行吸热；冷热水机组中的制冷剂在蒸发器中蒸发吸热，将中央空调系统输出的冷冻水进行降温，降温后冷冻水通过冷冻水进路进入中央空调系统中，进行制冷；

18、当中央空调系统进行制热时：

19、开启第三电动阀、第十电动阀、第九电动阀、第七电动阀、第八电动阀，关闭第二电动阀、第六电动阀、第五电动阀、第四电动阀；利用烟水换热器将余热锅炉的尾部烟气余热进行回收，换热后热水进入闪蒸装置产生低压蒸汽，低压蒸汽进入低温多效海水淡化装置，将海水进行淡化，产生的淡水进入淡水用户；低温多效海水淡化装置产生的凝结水与闪蒸装置产生的低温水混合；混合后的一部分水通过第二低温水管路进入冷热水机组中的蒸发器中进一步降温，产生冷凝水；混合后的另一部分水通过第十电动阀，再与蒸发器输出的冷凝水混合后进入烟水换热器进行吸热；冷热水机组中的制冷剂在冷凝器中冷凝放热，将中央空调系统输出的空调水进行升温，升温后的空调水通过制热水进路和第八电动阀进入中央空调系统中，进行制热。

20、本发明的有益效果是：

21、本发明通过在联合循环机组中的余热锅炉尾部区域加装烟水换热器，利用尾部烟气与水在烟水换热器中换热产生的热量驱动低温多效海水淡化装置制取淡水，同时海水淡化过程中产生的低温水与凝结水混合后进入冷热水机组中，参与室内中央空调系统的制冷/制热，满足室内人员正常工作生活需求。

22、本发明一方面不仅实现了联合循环机组余热锅炉尾部烟气的余热利用，提高了联合循环机组的全厂热效率，另一方面，也构建了水电冷综合能源系统的产业布局，实现了能量高效梯级利用，增强了新形势下发电企业的生存可持续发展能力。