一種電、熱、水聯產方法及系統的製作方法
2023-10-18 16:46:14
一種電、熱、水聯產方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種電、熱、水聯產方法及系統，包括風能發電機、電解單元、垃圾焚燒單元、汽輪發電機、海水淡化蒸發器及海水淡化單元。風能發電機分別與電解單元及海水淡化單元連接；風能發電機產生第一電能用於外圍電網供電、淡化海水及電解水產生H2和O2。電解單元分別與垃圾焚燒單元及汽輪發電機連接；H2和O2傳輸至垃圾焚燒單元對垃圾焚燒單元中的垃圾進行焚燒，將產生的高溫燃燒氣體作為熱能回收並轉化為蒸汽。垃圾焚燒單元與汽輪發電機連接；蒸汽傳輸至汽輪發電機驅動汽輪發電機產生第二電能；汽輪發電機發電的過程中還產生乏汽用於低溫多效蒸餾海水淡化及外部供熱。本發明提供的電、熱、水聯產方法及系統能持續的產生電能、熱能以及淡水資源供生產、生活使用。
【專利說明】 一種電、熱、水聯產方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及能源【技術領域】，特別涉及一種電、熱、水聯產方法及系統。
【背景技術】
[0002]當前，以煤炭、石油作為主要燃料的國家，已面臨嚴重的環境汙染，我國是世界上少數幾個以煤為主要能源的國家，一次性能源生產和消費65%左右為煤炭，大量使用煤炭，使66%的中國城市大氣中顆粒物含量以及22%的城市空氣二氧化硫含量超過國家空氣品質二級標準。長期以來這種以煤炭為主的能源結構和單一的能源消費模式帶來了嚴重的環境汙染。面對當前化石能源消耗帶來的嚴重環境危機，調整能源結構已迫在眉睫。新能源與二次能源比重的提升傳遞著「綠色經濟」正在興起的信息，2012年《京都議定書》到期後，溫室氣體減排機制將進一步促進綠色經濟的全面發展。如何面對「後京都議定書時代」，新能源與二次能源利用成了我們勢在必行的發展之路。為了發展國內海水淡化產業，國務院於2012年2月初下發了《關於加快發展海水淡化產業的意見》。意見明確了「十二五」期間我國海水淡化的發展目標，也就是到2015年，淡化能力達到220至260萬立方米/日，是現在淡化能力的四倍。制約海水淡化發展的因素之一為制水成本高，電價、蒸汽價格決定製水成本，如何降低電和蒸汽價格便成了降低淡化成本的關鍵因素。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠將新能源(如風能)和二次能源(如垃圾)綜合利用，可持續的產生電能、熱能以及淡水資源的電、熱、水聯產方法及系統。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供了一種電、熱、水聯產方法，包括:利用風能發電產生第一電能，將所述第一電能分別用於外圍電網供電、海水淡化以及電解水產生H2和O2;將所述H2和O2分別作為燃燒劑和助燃劑，並採用富氧燃燒技術對垃圾進行焚燒，將產生的高溫燃燒氣體作為熱能回收並轉化為蒸汽；利用所述蒸汽驅動汽輪發電機發電產生第二電能，將所述第二電能分別用於外部電網供電、海水淡化以及電解水產生4和O2;在所述汽輪發電機發電的過程中還產生乏汽用於外部供熱；將海水淡化後得到的淡水輸出，作為正常的淡水資源使用。
[0005]進一步地，還包括:將所述乏汽通往海水淡化蒸發器蒸餾海水生產除鹽水，利用所述除鹽水電解水產生H2和O2。
[0006]進一步地，所述海水淡化採用RO膜法。
[0007]本發明還提供了一種電、熱、水聯產系統，包括:風能發電機、電解單元、垃圾焚燒單元、汽輪發電機、海水淡化蒸發器及海水淡化單元；所述風能發電機分別與所述電解單元及海水淡化單元連接；所述風能發電機產生第一電能分別用於外圍電網供電、所述海水淡化單元淡化海水以及在所述電解單元中電解水產生4和O2 ;所述電解單元分別與所述垃圾焚燒單元及所述汽輪發電機連接；所述H2和O2傳輸至所述垃圾焚燒單元，並對所述垃圾焚燒單元中的垃圾進行焚燒，將產生的高溫燃燒氣體作為熱能回收並轉化為蒸汽；所述垃圾焚燒單元與所述汽輪發電機連接；所述蒸汽傳輸至所述汽輪發電機並驅動所述汽輪發電機產生第二電能；所述汽輪發電機發電的過程中還產生乏汽用於外部供熱；所述汽輪發電機與所述海水淡化單元連接；所述第二電能分別用於外部電網供電、所述海水淡化單元淡化海水以及在所述電解單元中電解水產生H2和02。
[0008]進一步地，還包括:海水淡化蒸發器；所述海水淡化蒸發器分別與所述汽輪發電機及所述電解單元連接；所述乏汽還傳輸至所述海水淡化蒸發器，帶動所述海水淡化蒸發器蒸餾海水生產除鹽水，所述除鹽水傳輸至所述電解單元，電解水產生H2和02。
[0009]進一步地，所述海水淡化單元為RO膜海水淡化設備。
[0010]本發明提供的電、熱、水聯產方法及系統，將新能源(如風能)和二次能源(如垃圾)綜合利用，能夠持續的產生電能、熱能以及淡水資源供生產、生活使用。此外，本發明提供的電、熱、水聯產方法及系統，採用了焚燒垃圾發電的技術，焚燒垃圾發電既可對垃圾進行無害化、減量化處理，又可以利用垃圾焚燒產生高溫蒸汽發電，實現了廢棄資源的綜合利用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明實施例提供的電、熱、水聯產系統結構示意圖；
[0012]圖2為本發明實施例提供的電、熱、水聯產方法流程圖。
【具體實施方式】
[0013]參見圖2，本發明實施例提供了一種電、熱、水聯產方法，包括以下步驟:
[0014]步驟10:利用風能發電產生第一電能，將第一電能分別用於外圍電網供電(外圍電網供電是指根據生產、生活的實際需要對第一電能進行使用)、海水淡化(即將海水轉化成可以直接使用的淡水)以及電解水產生H2和02。其中,海水淡化採用RO膜法。
[0015]步驟20:將電解水產生的H2和O2分別作為燃燒劑和助燃劑，並採用富氧燃燒技術對垃圾進行焚燒，將產生的高溫燃燒氣體作為熱能回收並轉化為蒸汽。
[0016]步驟30:利用蒸汽驅動汽輪發電機發電產生第二電能，將第二電能分別用於外部電網供電(外圍電網供電是指根據生產、生活的實際需要對第一電能進行使用)、海水淡化(將海水轉化成可以使用的淡水)以及電解水產生H2和O2;在汽輪發電機發電的過程中還產生乏汽分別用於外部供熱和將乏汽通往海水淡化蒸發器蒸餾海水生產除鹽水，利用除鹽水電解水產生H2和O2。
[0017]步驟40:將海水淡化後得到的淡水輸出，作為正常的淡水資源使用。
[0018]基於上述電、熱、水聯產方法，本發明實施例還提供了一種電、熱、水聯產系統，參見圖2，包括:風能發電機、電解單元、垃圾焚燒單元、汽輪發電機、海水淡化蒸發器及海水淡化單元。風能發電機分別與電解單元及海水淡化單元連接；風能發電機發電產生第一電能，第一電能分別用於外圍電網供電(外圍電網供電是指根據生產、生活的實際需要對第一電能進行使用)、海水淡化單元淡化海水以及在電解單元中電解水產生&和02。電解單元分別與垃圾焚燒單元及汽輪發電機連接；電解單元中電解水產生的H2和O2傳輸至垃圾焚燒單元，並採用富氧燃燒技術對垃圾焚燒單元中的垃圾進行焚燒，將產生的高溫燃燒氣體作為熱能回收並轉化為蒸汽。垃圾焚燒單元與汽輪發電機連接；焚燒垃圾所產生的蒸汽傳輸至汽輪發電機並驅動汽輪發電機產生第二電能；汽輪發電機發電的過程中還產生乏汽用於外部供熱(這裡的外部供熱是指根據生產、生活的實際需要對產生的熱能進行利用)。汽輪發電機與海水淡化單元連接；汽輪發電機產生的第二電能分別用於外部電網供電、海水淡化單元淡化海水以及在電解單元中電解水產生H2和O2。海水淡化蒸發器分別與汽輪發電機及電解單元連接；乏汽還傳輸至海水淡化蒸發器，帶動海水淡化蒸發器蒸餾海水生產除鹽水，除鹽水傳輸至電解單元，電解水產生H2和O2。本發明實施例中,海水淡化單元採用RO膜海水淡化設備。
[0019]本發明實施例提供的電、熱、水聯產方法應用於沿海鋼鐵或火電企業。沿海地區海風資源豐富，通過風能發電機發電，將產生的第一電能用於外圍電網供電、海水淡化單元淡化海水以及在電解單元中電解水產生H2和02。第一電能通過電解水制H2和O2調節電能的能耗，使外圍電網供電始終處於較經濟的狀態下運轉。電解單元中電解水產生H2和O2可作為燃劑與助燃劑，使用富氧燃燒技術進行垃圾焚燒。將垃圾作為固體燃料送入垃圾焚燒單元內燃燒，在800?1000°C的高溫條件下，垃圾中的可燃組分與富氧進行劇烈的化學反應，燃燒後的垃圾轉化成高溫氣體和少量的土體殘渣，其燃燒產生的高溫燃燒氣可作為熱能回收利用轉為蒸汽，利用蒸汽驅動汽輪發電機發電產生第二電能。產生的第二電能又可以用於電解水制H2和02、RO法海水淡化以及外部電網供電。RO膜法產生的水可直接併入水網供水，作為正常的淡水資源使用。發電過程中汽輪發電機產生的乏汽可用於帶動海水淡化蒸發器(用於蒸餾海水，達到海水淡化的目的)生產除鹽水，除鹽水傳輸至電解單元，電解水產生4和02。
[0020]本發明實施例提供的電、熱、水聯產方法及系統，將新能源(如風能)和二次能源(如垃圾)綜合利用，能夠持續的產生電能、熱能以及淡水資源供生產、生活使用。與傳統風能發電應用相比，本發明實施例提供的電、熱、水聯產方法及系統將風能發電產生的電能直接用於生活、生產，與發電機產生的電能結合使用，可調節外部電網的電能能耗峰值(即在谷段時可通過電解水制H2、O2及RO膜產水將電能儲存起來，峰段時，降低電解幅度或RO膜法產水的生產負荷)。電解單兀和風力發電機組聯合使用制氫，產氫成本從24?41USD/GJ降低至11?20USD/GJ。由於普通垃圾的燃點很高，普通空氣助燃下不易燃燒，將富氧燃燒技術應用於垃圾焚燒爐中，能夠降低燃料的燃點，加快燃燒速度、促進燃燒完全、提高火焰溫度、減少燃燒後的煙氣量、提高熱利用率和降低過量空氣係數，是一種資源創造性技術。垃圾中的二次能源物質(有機可燃物)所含熱量多、熱值高，每燃燒2噸垃圾可獲得相當於燃燒I噸煤的熱量。而且垃圾焚燒處理後的灰渣呈中性，無氣味，不會引發二次汙染，且體積約減少75%以上，明顯減容減量。利用I噸垃圾，可獲得約300?400千瓦的電力生產能力。垃圾焚燒發電既可對垃圾進行無害化、減量化處理，又可以利用垃圾焚燒產生高溫蒸汽發電，實現廢棄資源的綜合利用。通過海水淡化蒸發器代替汽輪機凝汽器，發電後的低品質乏汽作為海水淡化動力蒸汽，提高了全系統的熱量利用率，降低了海水淡化成本，同時節省了為發電機組凝汽器設置直流冷卻設施的投資及運行費用。
[0021]最後所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種電、熱、水聯產方法,其特徵在於,包括: 利用風能發電產生第一電能，將所述第一電能分別用於外圍電網供電、海水淡化以及電解水產生H2和O2 ； 將所述H2和O2分別作為燃燒劑和助燃劑，並採用富氧燃燒技術對垃圾進行焚燒，將產生的高溫燃燒氣體作為熱能回收並轉化為蒸汽； 利用所述蒸汽驅動汽輪發電機發電產生第二電能，將所述第二電能分別用於外部電網供電、海水淡化以及電解水產生H2和O2;在所述汽輪發電機發電的過程中還產生乏汽用於外部供熱； 將海水淡化後得到的淡水輸出，作為正常的淡水資源使用。
2.根據權利要求1所述的電、熱、水聯產方法，其特徵在於，還包括: 將所述乏汽通往海水淡化蒸發器蒸餾海水生產除鹽水，利用所述除鹽水電解水產生H2和O2O
3.根據權利要求2所述的電、熱、水聯產方法，其特徵在於，所述海水淡化採用RO膜法。
4.一種電、熱、水聯產系統，其特徵在於，包括:風能發電機、電解單元、垃圾焚燒單元、汽輪發電機、海水淡化蒸發器及海水淡化單元； 所述風能發電機分別與所述電解單元及海水淡化單元連接；所述風能發電機產生第一電能分別用於外圍電網供電、所述海水淡化單元淡化海水以及在所述電解單元中電解水產生H2和O2 ； 所述電解單元分別與所述垃圾焚燒單元及所述汽輪發電機連接；所述H2和O2傳輸至所述垃圾焚燒單元，並對所述垃圾焚燒單元中的垃圾進行焚燒，將產生的高溫燃燒氣體作為熱能回收並轉化為蒸汽； 所述垃圾焚燒單元與所述汽輪發電機連接；所述蒸汽傳輸至所述汽輪發電機並驅動所述汽輪發電機產生第二電能；所述汽輪發電機發電的過程中還產生乏汽用於外部供熱； 所述汽輪發電機與所述海水淡化單元連接；所述第二電能分別用於外部電網供電、所述海水淡化單元淡化海水以及在所述電解單元中電解水產生H2和02。
5.根據權利要求4所述的電、熱、水聯產系統，其特徵在於，還包括:海水淡化蒸發器； 所述海水淡化蒸發器分別與所述汽輪發電機及所述電解單元連接；所述乏汽還傳輸至所述海水淡化蒸發器，帶動所述海水淡化蒸發器蒸餾海水生產除鹽水，所述除鹽水傳輸至所述電解單元，電解水產生H2和02。
6.根據權利要求5所述的電、熱、水聯產系統，其特徵在於，所述海水淡化單元為RO膜海水淡化設備。
【文檔編號】F01D15/10GK103912452SQ201410102641
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月19日 優先權日:2014年3月19日
【發明者】吳禮雲, 孫雪, 李楊, 吳剛, 唐智新 申請人:首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司