电站余热海水淡化用热力蒸汽压缩器优化设计与工程应用
本项目热力蒸汽压缩器(TVC)属于流体机械,主要用于电厂余热蒸发海水淡化系统,同时可推广至化工、能源行业的真空制备、余热回收等领域。 在电厂余热利用低温多效蒸发海水淡化系统中,汽轮机抽汽通过TVC引射海水淡化末级蒸发器内低压蒸汽,提高了系统的热经济性,其性能对产水成本起着关键作用。受国内设计水平限制,我国海水淡化用TVC长期依靠进口。以沧东电厂2.5万吨/天海水淡化工程为例,采用国产TVC较采用进口TVC制水成本提高7-8%,即每吨淡水成本增加0.2元,每年增加约179万元,因此高性能TVC的研究一直是海水淡化领域的重要课题。通过分析TVC流场特点及特征参数之间的关系;综合定压理论和等截面设计理论的优缺点,引入混合段面积比计算公式和激波简化计算方法,并以此为基础建立了两段式TVC引射系数的计算模型。通过分析研究TVC几何结构对流场流动特性的影响,得到关键结构尺寸与引射性能的关系,建立了TVC最优结构尺寸计算方法。通过研究不同形状调节锥锥顶激波能量损失和调节特性,提出了可调式TVC喷嘴流量调节锥型线设计方法。 本项目授权发明专利1项,授权实用新型3项;另出版书籍一本。2015年成果首次应用在舟山电厂1.2万吨/天海水淡化工程,TVC实测引射系数1.38,达到国外产品性能。成本从进口设备的400万元降低到80万元。2018年印尼爪哇7电厂24000吨/天海水淡化工程配套2台该成果设计的TVC。2019年沧东电厂1000吨/天海水淡化中试装置配套2台该成果设计的TVC。研究成果经中国电机工程学会的成果鉴定:设备性能达到国际先进水平,并在国资委网站、新浪网、中国电力新闻网等多家知名网站登载报道。通过自主研发高性能TVC设计方法,摆脱了我国海水淡化用TVC对国外产品的依赖,对充分掌握大型低温多效海水淡化技术知识产权、降低工程成本具有重要意义,有利于推动国内海水淡化技术国产化进程,促进产业化发展。