直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置

海水溫差發(fā)電技術(shù)，是以海洋受太陽能加熱的表層海水(25℃～28℃)作高溫?zé)嵩?，而?00米～l000米深處的海水(4℃～7℃)作低溫?zé)嵩矗脽釞C(jī)組成的熱力循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)。從高溫?zé)嵩吹降蜏責(zé)嵩?，可能獲得總溫差15℃～20℃左右的有效能量。最終可能獲得具有工程意義的11℃溫差的能量。根據(jù)所用工質(zhì)及流程的不同，一般可分為開式循環(huán)、閉式循環(huán)，目前接近實用化的是閉式循環(huán)方式。開式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主要由真空泵、冷水泵、溫水泵、冷凝器、蒸發(fā)器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組等組成。真空泵將系統(tǒng)內(nèi)抽到一定真空，起動溫水泵把表層的溫海水抽入蒸發(fā)器，由于系統(tǒng)內(nèi)已保持有一定的真空度，所以溫海水就在蒸發(fā)器內(nèi)沸騰蒸發(fā)，變?yōu)檎羝?。蒸汽?jīng)管道由噴嘴噴出推動汽輪機(jī)運轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。從汽輪機(jī)排出的廢汽進(jìn)入冷凝器，被由冷水泵從深層海水中抽上的冷海水所冷卻，重新凝結(jié)為水，并排入海中，其冷凝水基本上是去鹽水，可以做為淡水供應(yīng)需要，但因以海水作工作流體和介質(zhì)，蒸發(fā)器與冷凝器之間的壓力非常小，必須使用極大的透平，各種損耗大，目前沒有實用價值。閉式循環(huán)系統(tǒng)采用一些低沸點的物質(zhì)(如丙烷、異丁烷、氟利昂、氨等)作為工作流體，在閉合回路中反復(fù)進(jìn)行蒸發(fā)、膨脹、冷凝。因為系統(tǒng)使用低沸點工作流體，蒸汽的壓力得到提高，系統(tǒng)工作時，溫水泵把表層溫海水抽上送往蒸發(fā)器，通過蒸發(fā)器內(nèi)的盤管把一部分熱量傳遞給低沸點的工作流體，例如氨水，氨水從溫海水吸收足夠的熱量后，開始沸騰并變?yōu)榘睔?，氨氣?jīng)過汽輪機(jī)膨脹作功，推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn);汽輪機(jī)排出的氨氣進(jìn)入冷凝器，被冷水泵抽上的深層冷海水冷卻后重新變?yōu)橐簯B(tài)氨，用氨泵把冷凝器中的液態(tài)氨重新壓進(jìn)蒸發(fā)器，以供循環(huán)使用;閉式循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點是可采用小型渦輪機(jī)，整套裝置可以實現(xiàn)小型化，海水不用脫氣，免除了這一部分動力需求;其缺點是蒸發(fā)器和凝汽器采用表面式換熱器，有換熱溫差損失，靠海水流動傳熱，換熱效率不高，傳熱能力小，并且換熱器體積巨大，金屬消耗量大，維護(hù)困難。

一種直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置主要包括蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器、工質(zhì)泵等;蒸發(fā)器液態(tài)工作流體進(jìn)入管道是開放式的，液態(tài)工作流體直接與溫海水混合，蒸發(fā)器有溫海水進(jìn)出水管;冷凝器氣態(tài)工作流體進(jìn)入管道是開放式的，氣態(tài)工作流體直接與冷海水混合，冷凝器有冷海水進(jìn)出水管;它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測控制裝置;直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置有保壓裝置;蒸發(fā)器中的高壓氣態(tài)工作流體通過管道進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功發(fā)電降溫降壓，低溫低壓氣態(tài)工作流體進(jìn)入冷凝器，在冷凝器中與冷海水混合直接放熱給冷海水，同時工作流體液化，液態(tài)工作流體通過工質(zhì)泵壓入蒸發(fā)器與溫海水混合吸熱蒸發(fā)為高壓氣態(tài)，這樣形成發(fā)電循環(huán)。工作流體采用難溶于水的低沸點物質(zhì)如丙烷等。該直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置沒有換熱溫差，熱利用率高，換熱效率很高，傳熱能力很大，沒有換熱元件，結(jié)構(gòu)簡單，成本低投資小，穩(wěn)定性好，易于維護(hù)。

采用接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置，海水溫差從高溫?zé)嵩吹降蜏責(zé)嵩?，可能獲得總溫差20℃～22℃左右的有效能量，最終可能獲得具有工程意義的約16℃溫差的能量，而且系統(tǒng)非常簡單。直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置突破海水溫差發(fā)電簡單化實用化關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

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