将发电和淡化相结合的设备以及相关方法 |
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申请号 | CN200410045778.0 | 申请日 | 2004-05-28 | 公开(公告)号 | CN100448785C | 公开(公告)日 | 2009-01-07 |
申请人 | 通用电气公司; | 发明人 | E·M·L·芒然; | ||||
摘要 | 一种发电并同时将盐 水 转换成 淡水 的方法,其包括:a)从用来发电的燃气 涡轮 供应排放气体到位于燃气涡轮下游和燃气涡轮排放烟囱上游的 锅炉 ;b)在锅炉和 淡化 设备之间采用循环闭式 传热 流体 回路,以便在锅炉内第一 热交换器 和淡化设备内的第二热交换器之间循环传热流体,在淡化设备中传热流体以与 海水 处于热交换的关系通过,以便作为蒸馏过程中的第一步骤来加热海水。 | ||||||
权利要求 | 1.一种发电并同时将盐水转换成淡水的方法,其包括: a)从用来发电的燃气涡轮供应排放气体到位于燃气涡轮下游和燃气涡轮第一排放烟囱下游的锅炉; b)在锅炉和淡化设备之间采用循环闭式传热流体回路,以便在锅炉内第一热交换器和淡化设备内的第二热交换器之间循环传热流体,在淡化设备中传热流体以与海水处于热交换的关系通过,以便作为蒸馏过程中的第一步骤来加热海水;和 在所述回路中在所述淡化设备上游设置蓄能装置。 |
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说明书全文 | 将发电和淡化相结合的设备以及相关方法技术领域背景技术市场上可得到的淡化技术通常可分成两类。第一类包括主要需要 热量以及用于辅助设备的电力的蒸馏方法。第二类包括反渗透方法。 在蒸馏方法中,将海水加热到接近沸腾温度以产生蒸气,并将蒸气在 逐渐减小的压力下输送到一系列阶段上,以便产生闪蒸。产生的蒸气 接着作为馏分凝结并冷却。 在反渗透方法中,强迫纯水在压力下通过特殊的半渗透薄膜,同 时排出盐分。压差必须足够高以便克服由渗透压力确定的水从薄膜的 盐浓度低的一侧运动到浓度高一侧的自然趋势。 本发明特别适用于通常使用低压蒸气加热海水以作为蒸馏过程中 的笫一步骤的蒸馏方法。 当蒸馏设备结合到燃气涡轮发电设备时,它们可永久地结合成为 使用气体和蒸气涡轮的组合式循环发电设备。在组合式循环发电设备 中,采用高压蒸气产生电力,蒸气通过与燃气涡轮的排放气体热交换 来产生,以便运行涡轮,继而运行发电装置。在典型的实例中,锅炉 产生约5401C ( 1000° F)的高压蒸气。当蒸气在涡轮内膨胀时,其温 度和能量水平减小。蒸馏设备需要大约1201C ( 248° F)或更低温度的 蒸气,并且在其大部分能量用来发电之后该蒸气可通过在涡轮低压端 处汲取低温蒸气来获得。该低温蒸气接着通过蒸馏设备的盐水加热器, 由此增加流入海水的温度。来自萃取蒸气的冷凝物接着返回到锅炉重 新加热。 发明内容本发明使用燃气涡轮排放气体的热量而不借助于组合式循环发电 设备那样的复杂和高成本的设施。更特别是,传热流体(例如软化水) 通过燃气涡轮排放气体加热并代替低压蒸气进行使用以便在蒸馏过程的初始步骤中加热海水。 在示例性实施例中,锅炉放置在燃气涡轮排放气体的流动路径内 式分流到锅炉内。排放气体的热量通过锅炉内的热交换器传递到传热 流体(软化水)内,并且该流体供应到淡化设备,其中它以海水成热 交换的关系通过,以便以相当传统的蒸馏方式加热后者。在热交换之 后,排放气体释放到大气中。 使用热水作为传热流体以便通过蒸馏来淡化的优点包括: a) 锅炉及其设施的简化; b) 与使用蒸气加热海水的设施相比,成本低; c) 循环泵的压力低;以及 d) 不消耗传热流体。 使用热水作为传热流体以便通过蒸馏来淡化的一个缺陷是与低压 蒸气所需数量相比在回路中需要大量水流(以便传导相同的热量)。但 是,所述优点的优势超过了此缺陷。 因此,在其更广的方面,本发明涉及一种发电并同时将海水转换 成淡水的方法,其包括:a)从用来发电的燃气涡轮供应排放气体到位 于燃气涡轮下游和燃气涡轮第一排放烟自下游的锅炉;b)在锅炉和淡 化设备之间采用循环闭式传热流体回路,以便在锅炉内的第 一热交换 器和淡化设备内的第二热交换器之间循环传热流体,在淡化设备中传 热流体以与海水处于热交换的关系通过,以便作为蒸馏过程中的第一 步骤来加热海水,和在所述回路中在所述淡化设备上游设置蓄能装置。 在另一方面,本发明涉及一种组合式发电设备和海水淡化设备, 从 备之间的闭式热流体回路,该回路包括布置成通过来自燃气涡轮排放 气体的热量加热传热流体的并将加热的传热流体供应到淡化设备以便 与海水进行热交换的第一热交换器,其中,第一排放气体烟自位于锅 炉的上游,并且第二排放烟囟位于锅炉的下游,并且其中在挡板布置 成在所述第一排放气体烟自和所述锅炉之间控制排放气体流动。 现在本发明将结合下面的附图进行说明。 附图说明该附图是按照本发明示例性实施例的组合式燃气涡轮发电/淡化 设备的示意流程图。 部件列表 设备IO、燃气涡轮12、排放导管14、第一排放烟自16、挡板18、 控制装置20、锅炉22、热交换器24、第二排放烟囱或导管26、淡化 设备28、流体流30、蓄能装置31、出口 32、热交换器34、入口 36、 出口流体流38、流体流40、循环泵42。 具体实施方式参考唯一的附图,设备IO包括传统构造的燃气涡轮12,它用来产 生电力。燃气涡轮设置有通向第一排放烟囱16的排放导管14,第一排 放烟囱在涡轮以开式模式操作时进行使用。由控制装置20操作的挡板 18布置成开启或闭合通向烟囟16的入口 。当烟自16被挡板闭合时, 燃气涡轮将以热电联合的模式操作,并且排放气体将流入设置有热交 换器24的锅炉22内。排放气体将流过热交换器并通过第二排放烟囱 26释放到大气。来自排放气体的热量传导到在热交换器24内流动的传 热流体内,并且加热的传热流体接着通过流体流30供应到淡化设备 28。 一种令人满意的传热流体是软化水,但可以采用其他适当的流体。 在淡化设备28的上游的流体流30内采用蓄能装置31,以便补偿传热 流体的膨胀。设备28是采用商业上使用的蒸馏方法使海水脱盐的传统 单元。流体流30将热量供应到设备28内的热交换器34内。海水通过 入口 36流入淡化设备28并流过热交换器34以便将海水的温度增加到 蒸馏所需的水平。在蒸馏过程完成之后,盐水返回到海水中并通过出 口 32排出,由蒸馏过程产生的淡水通过出口流体流38从设备取出。 通过与海水热交换而冷却的传热流体通过流体流40回到锅炉22。 因此,形成闭合传热流体回路,其包括绝热管道(用于流体流30、 40)、 热交换器24和34、蓄能装置31和泵42。 简单和有效的设备可有效地利用燃气涡轮的排放气体以便在蒸馏 过程中加热海水。 虽然本发明已经结合被认为是当前最实用和优选的实施例进行说 明,将理解到本发明不局限于所披露的实施例,相反本发明打算覆盖 包括在本发明请求保护范围内的不同变型和改型。 |