一种兼具海水淡化的组合发电系统

本发明涉及能源利用，特别是涉及一种兼具海水淡化的组合发电系统。

背景技术：

1、在现有的海水淡化技术中，蒸发器是核心设备，其作用是通过加热海水，使水分蒸发，再通过冷凝过程回收蒸汽，从而实现海水中盐分和杂质的去除，得到可供人类使用的高质量淡水。然而产生蒸发是海水淡化过程中能耗最高的部分，目前较多依赖于化石燃料来提供蒸发所需的能源，但这种方式同样会带来环境污染等问题。这一问题在很大程度上限制了海水淡化技术的可持续性。同时燃料电池发电技术中，电池堆出口处的气体混合物具有很大的能量，不加以利用会造成能源的浪费。因此需要设计一种能源利用系统，该系统能够回收并再利用来自固体氧化物燃料电池排出废气的热能，以供发电系统和蒸发器使用，从而减少对传统能源的依赖，降低能耗并减轻环境污染，实现能源效率的最大化利用。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种兼具海水淡化的组合发电系统，该系统能够对电池堆出口处气体的热能回收并供蒸汽轮机和蒸发器使用，实现能源效率的最大化利用。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明所述的一种兼具海水淡化的组合发电系统，包括燃料电池发电模块、蒸汽轮机发电模块、海水淡化模块；其中蒸汽轮机发电模块对燃料电池发电模块排出的废气余热进行回收，以加热水产生蒸汽进行发电；海水淡化模块对蒸汽轮机发电模块排出的剩余蒸汽余热进行回收，以进行海水淡化，产生的蒸馏水被循环利用，作为蒸汽轮机发电模块生成蒸汽的水源。

3、其中，所述燃料电池发电模块包括固体氧化物燃料电池及与其烟囱出口连通的后燃室，后燃室对烟囱排出的废气进一步燃烧，产生大量高温高压气体，所述高温高压气体被引入蒸汽轮机发电模块中进行余热回收利用。

4、其中，所述高温高压气体先经过热交换再被引入蒸汽轮机发电模块中，所述的热交换是指，将高温高压气体依次引入换热器a和换热器b中，分别对换热器a中的高压空气和换热器b中的高压燃料气体进行加热，被加热后的空气和燃料气体则分别被引入固体氧化物燃料电池中进行反应发电。

5、其中，所述高压空气通过空气压缩机引入到换热器a中，高压燃料气体通过燃料气体压缩机引入到换热器b中。

6、其中，所述蒸汽轮机发电模块包括锅炉、蒸汽轮机，在锅炉内利用燃料电池发电模块排出的废气余热加热从外部引入的水以产生蒸汽，蒸汽进入到蒸汽轮机使其膨胀做功产生电能。

7、其中，所述海水淡化模块包括依次串联的第一效蒸发器、第二效蒸发器、第三效蒸发器、凝气器；其中，蒸汽轮机蒸汽出口与第一效蒸发器蒸汽入口相连，第一效蒸发器蒸汽出口连接第二效蒸发器蒸汽入口，第二效蒸发器蒸汽出口连接第三效蒸发器蒸汽入口，第三效蒸发器蒸汽出口连接凝汽器蒸汽入口，从而使蒸汽轮机排出的蒸汽加热第一效蒸发器中的海水，前一效蒸发器产生的蒸汽来加热后一效蒸发器中的海水，第三效蒸发器排出的蒸汽进入凝气器冷却成蒸馏水。

8、其中，所述经过第一效蒸发器一次蒸发后的浓海水被引入第二效蒸发器中与第二效蒸发器中的海水混合后进行二次蒸发，经过二次蒸汽后的浓海水被引入到第三效蒸发器中，与第三效蒸发器中的海水混合后进行三次蒸发，三次蒸发后的浓海水被第四抽水泵抽出。

9、其中，所述在第一效蒸发器中一次蒸发出的蒸馏水、第二效蒸发器中二次蒸发出的蒸馏水、第三效蒸发器中三次蒸发出的蒸馏水，以及凝气器冷却出的蒸馏水，由第三抽水泵抽入到淡水罐中进行存储。

10、其中，淡水罐中水由第一抽水泵抽入到锅炉中作为产生蒸汽的水源。

11、其中，所述海水淡化模块中，海水由进料海水罐引入到凝汽器中，利用通入凝汽器的蒸汽对海水进行预热，同时经过热交换的蒸汽变成了蒸馏水，被预热后海水通过第二抽水泵被抽入到第一效蒸发器、第二效蒸发器、第三效蒸发器中进行海水蒸发。

12、有益效果：本发明具有如下优点：1、本系统通过蒸汽轮机发电模块回收燃料电池发电模块的废气余热，产生蒸汽进行发电，在节能减排的同时实现了能源的高效利用；

13、2、本系统充分利用蒸汽轮机发电模块的剩余蒸汽余热，进行海水淡化，产生的蒸馏水可以循环利用，作为蒸汽轮机发电模块生成蒸汽的水源，实现了能源的闭合循环利用和最大化利用；

14、3、与传统的火力发电系统相比，固体氧化物燃料电池技术具有高效率、清洁环保、噪声低等优点，同时对燃料的要求很低，有助于实现能源可持续发展需求；

15、4、本系统可以在现有的沿海火力发电设备的基础上进行改造，实用性强，同时为用户提供稳定的电力供应。

技术特征：

1.一种兼具海水淡化的组合发电系统，其特征在于，包括燃料电池发电模块、蒸汽轮机发电模块、海水淡化模块；其中蒸汽轮机发电模块对燃料电池发电模块排出的废气余热进行回收，以加热水产生蒸汽进行发电；海水淡化模块对蒸汽轮机发电模块排出的剩余蒸汽余热进行回收，以进行海水淡化，产生的蒸馏水被循环利用，作为蒸汽轮机发电模块生成蒸汽的水源。

2.根据权利要求1所述的兼具海水淡化的组合发电系统，其特征在于，所述燃料电池发电模块包括固体氧化物燃料电池(5)及与其烟囱出口连通的后燃室(6)，后燃室(6)对烟囱排出的废气进一步燃烧，产生大量高温高压气体，所述高温高压气体被引入蒸汽轮机发电模块中进行余热回收利用。

3.根据权利要求2所述的兼具海水淡化的组合发电系统，其特征在于，所述高温高压气体先经过热交换再被引入蒸汽轮机发电模块中，所述的热交换是指，将高温高压气体依次引入换热器a(3)和换热器b(4)中，分别对换热器a(3)中的高压空气和换热器b(4)中的高压燃料气体进行加热，被加热后的空气和燃料气体则分别被引入固体氧化物燃料电池(5)中进行反应发电。

4.根据权利要求3所述的兼具海水淡化的组合发电系统，其特征在于，所述高压空气通过空气压缩机(1)引入到换热器a(3)中，高压燃料气体通过燃料气体压缩机(2)引入到换热器b(4)中。

5.根据权利要求1所述的兼具海水淡化的组合发电系统，其特征在于，所述蒸汽轮机发电模块包括锅炉(8)、蒸汽轮机(9)，在锅炉(8)内利用燃料电池发电模块排出的废气余热加热从外部引入的水以产生蒸汽，蒸汽进入到蒸汽轮机(9)使其膨胀做功产生电能。

6.根据权利要求5所述的兼具海水淡化的组合发电系统，其特征在于，所述海水淡化模块包括依次串联的第一效蒸发器(12)、第二效蒸发器(13)、第三效蒸发器(14)、凝气器(15)；其中，蒸汽轮机(9)蒸汽出口与第一效蒸发器(12)蒸汽入口相连，第一效蒸发器(12)蒸汽出口连接第二效蒸发器(13)蒸汽入口，第二效蒸发器(13)蒸汽出口连接第三效蒸发器(14)蒸汽入口，第三效蒸发器(14)蒸汽出口连接凝汽器(15)蒸汽入口，从而使蒸汽轮机(9)排出的蒸汽加热第一效蒸发器(12)中的海水，前一效蒸发器产生的蒸汽来加热后一效蒸发器中的海水，第三效蒸发器(14)排出的蒸汽进入凝气器(15)冷却成蒸馏水。

7.根据权利要求5所述的兼具海水淡化的组合发电系统，其特征在于，所述经过第一效蒸发器(12)一次蒸发后的浓海水被引入第二效蒸发器(13)中与第二效蒸发器(13)中的海水混合后进行二次蒸发，经过二次蒸汽后的浓海水被引入到第三效蒸发器(14)中，与第三效蒸发器(14)中的海水混合后进行三次蒸发，三次蒸发后的浓海水被第四抽水泵(28)抽出。

8.根据权利要求5所述的兼具海水淡化的组合发电系统，其特征在于，所述在第一效蒸发器(12)中一次蒸发出的蒸馏水、第二效蒸发器(13)中二次蒸发出的蒸馏水、第三效蒸发器(14)中三次蒸发出的蒸馏水，以及凝气器(15)冷却出的蒸馏水，由第三抽水泵(27)抽入到淡水罐(29)中进行存储。

9.根据权利要求8所述的兼具海水淡化的组合发电系统，其特征在于，所述淡水罐(29)中水由第一抽水泵(11)抽入到锅炉(8)中作为产生蒸汽的水源。

10.根据权利要求5所述的兼具海水淡化的组合发电系统，其特征在于，所述海水淡化模块中，海水由进料海水罐(16)引入到凝汽器(15)中，利用通入凝汽器(15)的蒸汽对海水进行预热，同时经过热交换的蒸汽变成了蒸馏水，被预热后海水通过第二抽水泵(18)被抽入到第一效蒸发器(12)、第二效蒸发器(13)、第三效蒸发器(14)中进行海水蒸发。

技术总结本发明公开了一种兼具海水淡化的组合发电系统，包括燃料电池发电模块、蒸汽轮机发电模块、海水淡化模块；其中蒸汽轮机发电模块对燃料电池发电模块排出的废气余热进行回收，以加热水产生蒸汽进行发电；海水淡化模块对蒸汽轮机发电模块排出的剩余蒸汽余热进行回收，以进行海水淡化，产生的蒸馏水被循环利用，作为蒸汽轮机发电模块生成蒸汽的水源。本发明对电池堆出口处气体的热能回收并供蒸汽轮机和蒸发器使用，进行发电和海水淡化，实现能源效率的最大化利用。技术研发人员：陈代芬,张蓉蓉受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11