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摘要：本文提出生物质-太阳能多源互补一体化水电联产系统。通过对槽式太阳能集热器与中温中压循环流化床生物质锅炉的有机集成，利用两种可再生能源的高度互补性提供热能加热做功工质进行发电，能够实现生物质-太阳能集成系统的出口工质参数稳定，同时充分利用凝汽器、低温多效蒸馏海水淡化装置中冷凝器、烟气-水换热装置对海水进行三次预热，提高其预热量，可提高海水淡化的产水率及生物质锅炉效率，同时有效回收利用循环冷却水余热、低温多效蒸馏海水淡化装置末效二次蒸汽、以及生物质锅炉排烟余热；并将槽式太阳能蒸汽发生系统汽水分离器出口蒸汽作为主工作蒸汽驱动蒸汽喷射式热泵抽吸除氧器排汽，高效实现生物质-太阳能多源互补水电联产。
关键词：水电联产；低温多效；蒸汽驱动蒸汽喷射式热泵；生物质-太阳能多源互补
1 前言
太阳辐照的间歇性以及不稳定性问题，以水为集热工质的太阳能集热系统的出口温度易出现不稳定问题，导致单纯太阳能热发电投资成本以及运行稳定性问题；生物质发电技术已趋成熟，其中中温中压循环流化床生物质锅炉具有可靠性高、适应性强、运行控制容易且产生的可燃气体品位较高等特点。
本文针对现有技术之弊端，构建一种生物质-太阳能多源互补水电联产系统，以保证系统稳定性，提高能源的综合利用率[1]。通过对太阳能集热装置与中温中压循环流化床生物质锅炉的有机集成，利用两种可再生能源的高度互补性提供热能加热做功工质进行发电，高效实现生物质-太阳能多源互补水电联产，有望成为解决能源与环境协调相容以及一次能源短缺、水资源匮乏问题的一条有效途径。
图1生物质-太阳能多源互补水电联产系统
2 多源互补一体化水电联产系统
一种多源互补水电联产装置，构成中包括中温中压循环流化床生物质锅炉、汽轮机高中压缸、汽轮机低压缸、槽式太阳能蒸汽发生装置、汽水分离器、再循环泵、加压泵、汽轮机回热系统、除氧器排汽回收装置、低温多效蒸馏海水淡化系统、海水循环水泵、烟气-水换热装置、凝汽器、热井，海水循环水泵的进水口为低温冷却海水，出水口接凝汽器；加压泵的进水口接汽轮机回热系统的给水管路第一级高压加热器出水口，出水口接槽式太阳能蒸汽发生装置预热段的进水口；预热段的出水口接汽水分离器进水口；汽水分离器的蒸汽出口分两路，一路接槽式太阳能蒸汽发生装置过热段进口，一路接蒸汽喷射式热泵的驱动蒸汽进口，汽水分离器底部疏水出口接再循环泵的进水口；再循环泵的出水口接加压泵的进水口。
槽式太阳能蒸汽发生装置由预热段、过热段、加压泵、再循环泵、汽水分离器组成，预热段以及过热段是由多个槽式太阳能集热器串并联连接而成。过热段出口接中温中压循环流化床生物质锅炉主蒸汽管路。
除氧器排汽回收装置包括蒸汽喷射式热泵、驱动蒸汽、逆止阀、闸阀、排气阀。蒸汽喷射式热泵由喷嘴、接受室、混合室、扩压室、驱动蒸汽进口、低压蒸汽进口、混合蒸汽出口组成，驱动蒸汽进口接槽式太阳能蒸汽发生装置汽水分离器出汽口，第二级抽汽作为其辅助驱动蒸汽。逆止阀、闸阀安装在除氧器排汽管道上，低压蒸汽进口与除氧器排汽管道连接，混合蒸汽出口接低温多效蒸馏海水淡化系统的首效蒸发管进口。
汽轮机回热系统包括第一级高压加热器、第二级高压加热器、第一级低压加热器、第二级低压加热器、凝汽器、除氧器、给水泵、凝结水泵。凝汽器海水出口分两路，一路接低温多效蒸馏海水淡化系统的冷凝器进水口冷却末效二次蒸汽，二次蒸汽凝结成水后进去淡水储水箱，另一路接海水排水干管；凝汽器出口凝结水经凝结水泵加压后依次经过第二级低压加热器、第一级低压加热器、除氧器、第二级高压加热器、第一级高压加热器加热后分两路送到中温中压循环流化床生物质锅炉进水以及槽式太阳能蒸汽发生装置进水；各级加热器间采用逐级自流方式。
低温多效蒸馏海水淡化系统[2]包括蒸发器组成的若干效组、冷凝器、分凝器、真空泵、过滤器反冲洗水箱、真空脱气塔、多介质过滤器。多介质过滤器上端海水进口接冷凝器海水出口，其出口接烟气-水换热装置进水口；烟气-水换热装置安装在静电除尘器进口垂直烟道上，采用H型翅片式省煤器结构，排烟与海水的相对流向为逆流，水走管内，烟气走管外，其出水口与真空脱气塔进水口相连；真空脱气塔气相部分与分凝器相连，其出水口接低温多效蒸馏海水淡化装置海水进料口；过滤器反冲洗水箱进水口与在烟气-水换热装置与多介质过滤器之间管路相连，出水口接多介质过滤器下端海水进口；真空泵与分凝器相连。
图1是生物质-太阳能多源互补水电联产装置连接示意图。
图中各标号清单为：1、中温中压循环流化床生物质锅炉；2、加压泵；3、汽水分离器；4、槽式太阳能集热器；5、逆止阀；6、第一级低压加热器；7、凝汽器；8、第二级低压加热器；9、第一级高压加热器；10、第二级高压加热器；11、烟气-水换热装置；12、静电除尘器；13、引风机；14、蒸汽喷射式热泵；15、过滤器反冲洗水箱；16、真空脱气塔；17、多介质过滤器；18、低温多效蒸馏海水淡化装置；19、淡水储水箱；20、热井；21、分凝器；22、真空泵；23、闸阀；24、海水循环水泵；25、进水格栅；26、再循环泵；27、除氧器。
其工作原理：海水循环水泵引水口安装在进水格栅内，出口水作为凝汽器循环冷却水，循环冷却水温升8~10℃，经一次预热后的海水其中一部分引入排水干管排入大海，另一部分引入低温多效蒸馏海水淡化装置末效冷凝器冷凝二次蒸汽，经二次预热后的海水其中一部分引入排水干管排入大海，另一部分依次通过多介质过滤器、过滤器反冲洗水箱进行反复冲洗过滤后进入烟气-水换热装置进水管路与中温中压循环流化床生物质锅炉排放出的烟气进行逆流换热，经三次预热后的海水进入真空脱气塔排除不凝结气体后作为进料海水进入低温多效蒸馏海水淡化装置首效进水口，首效加热蒸汽来自于蒸汽喷射式热泵出口混合蒸汽，其进口驱动蒸汽来自于槽式太阳能集热器预热段之后的汽水分离器出口蒸汽（第二级抽汽为辅助驱动汽源），进口低压蒸汽来自于除氧器排汽，加热蒸汽经换热后冷凝成水回收到凝汽器热井中，低温多效蒸馏海水淡化装置中各效中产生的二次蒸汽冷凝后经淡水泵进入淡水储水箱，产生的浓盐水汇入海水排水干管。第一级高压加热器出口给水分两路分别进入中温中压循环流化床生物质锅炉与槽式太阳能集热器经其加热后的过热蒸汽进入汽轮机高中压缸、汽轮机低压缸做功。
3 结论
本文提出太阳能-生物质多源互补水电联产系统，采用烟气-水换热装置对进料海水进行预热，可提高进料海水的预热量，充分利用生物质锅炉的排烟余热，提高锅炉效率；同时采用蒸汽喷射式热泵有效回收利用除氧器排汽余热及工质，槽式太阳能蒸汽发生装置中汽水分离器出口部分蒸汽作为其主驱动蒸汽，二段高压抽汽作为其辅助驱动蒸汽，其出口混合蒸汽作为低温多效海水淡化装置的首效加热蒸汽，其换热后的冷凝水返回热井，从而充分回收利用除氧器排汽以及生物质锅炉排烟余热；生物质锅炉与槽式太阳能蒸汽发生系统采用并联连接，其进口工质均为主给水，出口过热蒸汽汇合于主蒸汽管路，进入汽轮机内做功，高效实现生物质-太阳能多源互补水电联产。
参考文献：
[1]李崇超.大型低温多效蒸发海水淡化装置的设计分析[J].电站辅机，2011，32（1）：16-17.
[2]田禾.太阳能闪蒸_多效蒸发海水淡化系统研究[J].工业水处理，2010，30（7）：35-36.
论文作者:于鑫玮
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/1
标签：蒸汽论文; 装置论文; 喷射式论文; 生物论文; 加热器论文; 海水论文; 太阳能论文; 《基层建设》2016年9期论文;