CN110805536A - 一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冷电联产技术领域，涉及一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统。以海洋表层温海水作为主要热源，对从引射器出来的低沸点工质加热到饱和或过饱和气态，气体工质进入膨胀机并推动膨胀机做功，膨胀机带动发电机组输出电能，从膨胀机排出的乏汽由深层冷海水在冷凝器中将其冷凝为液态并流入分流器，分流器将液态工质分为两路，一路经过工质泵加压后作为引射流进入引射器，另一路工质经过膨胀阀降压进入蒸发器吸热后作为被引射流进入引射器，从引射器出来的工质进入发生器从而完成一次循环过程。本发明实现了对海洋温差能的充分利用，可以同时输出电能和冷量，且可以通过调节分流器调控产生冷量多少。
Description
技术领域
本发明属于冷电联产技术领域，涉及一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统，是一种利用海洋温差能进行发电和制冷的循环系统。
背景技术
能源是人类生存发展的重要物质基础，全球各地都在力求获得充足的能源。煤炭、石油和天然气等传统化石燃料作为不可再生能源，随着人类的不断开采，终将会被消耗殆尽，并且这些化石燃料在使用后，对全球的环境也带来了严峻的挑战。到达地球的太阳能大都被海洋所吸收，海洋是地球上巨大的储热体，海洋温差能储量巨大。同时由于海洋温差能的开发不会产生温室气体等，既是环境友好型能源又是可再生能源，对应对全球气候变化、减轻我国温室气体排放具有重大意义，所以海洋温差能被认为是最具有开发利用价值和潜力的海洋能资源。
基于有机朗肯循环的海洋温差能发电技术，是利用海洋表层温海水与深层冷海水之间的温度差驱动循环系统进行做功。我国南海地区属于热带气候，太阳能资源十分充足，海洋表层温海水全年都在25℃以上，而在500-800米以下的深海，其水温在5℃左右，其温度差可达20℃以上，蕴藏着十分丰富的温差能资源。基于有机朗肯循环的海洋温差能发电循环虽然具有设备简单，维护方便等优点，但是其热效率较低，因此该技术市场竞争力不足，一直以来很难实现商业化。
目前冰箱、空调等制冷设备的能效比大都低于4，我国南方地区高温持续时间较长，尤其夏季对空调的依赖程度很高，每年夏季空调的耗电量占总耗电量的比例很大；我国南部沿海地区渔业资源丰富，从海洋中打捞上来的海鲜需要及时放入冷库中进行保存，防止其腐烂。因此，建立大型的低运行成本的冷库是我国南海渔业储存行业的一个发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统，其利用海洋温差能这种环境友好的可再生能源，驱动R123、R134a或者R600a等低沸点工质进行冷电联供循环；该循环系统仅需要海洋温差能作为驱动，不需要太阳能、废热等其他能源就可以独立实现运转做功。
本发明的技术方案是：
一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统，包括温海水泵1、发生器2、冷海水泵3、膨胀机4、冷凝器5、发电机6、蒸发器7、需要冷量的场所8、膨胀阀9、可调节流量分流器10、工质泵11和引射器12。
所述的温海水泵1通过温海水输送管道与发生器2的温海水入口端相连，发生器2的温海水出口端与温海水排水管连接，发生器2的工质出口端与膨胀机4的工质入口端相连，膨胀机4与发电机6连接，将输出功传递给发电机6，驱动发电机6发电，且发电机6与温海水泵1、冷海水泵3以及工质泵11相连，对设备进行供电；膨胀机4的工质出口端与冷凝器5的工质入口端相连，冷海水泵3通过冷海水输送管道与冷凝器5的冷海水入口端相连，冷凝器5的冷海水出口端与冷海水排水管相连，冷凝器5的工质出口端与可调节流量分流器10的入口端相连；可调节流量分流器10的两个出口端分别与工质泵11的工质入口端和膨胀阀9的工质入口端相连，膨胀阀9的工质出口端与蒸发器7的工质入口端相连，蒸发器7的冷量输出端与需要冷量的场所8相连，蒸发器7的工质出口端与引射器12的被引射流端相连；工质泵11的工质出口端与引射器12的引射流端相连，引射器12的工质出口端与发生器2的工质入口端相连。
所述的需要冷量的场所8为冷库。
所述的可调节流量分流器10通过自动控制或者人为的方式调节两个出口端流量大小。
所述的工质为氨、R123、R134a、R32、R152a或者R600a制冷剂。
所述的基于海洋温差能的冷电联产循环系统为岸式或浮式。
工作原理如下：
温海水泵1与温海水管连接将温海水送入发生器2中，温海水在发生器2中将热量传递给从引射器12中流过来的工质；发生器2的工质出口端与膨胀机4入口端相连，经过加热后的工质变为饱和或过饱和蒸汽并进入膨胀机4中推动膨胀机4做功，膨胀机4输出的机械能带动发电机6发电，其中发出的电量一部分用于工质泵11、温海水泵2以及冷海水泵3的运转，剩余电量可以输送给用户使用；膨胀机4的工质出口与冷凝器5的工质入口端相连，从膨胀机4中出来的乏汽进入冷凝器5中，将热量传递给冷海水后变为液态工质，冷海水泵3通过冷海水管与冷凝器5的冷海水入口端相连，冷海水由冷海水泵3从深海中抽取并送入冷凝器5中。
可调节流量分流器10与冷凝器5相连，工质从冷凝器5出来后进入可调节流量分流器10进行分流，通过可调节流量分流器10控制工质进入膨胀阀9和工质泵11中的流量，进而控制整个系统制冷量的多少。
工质从膨胀阀9降压流出后进入蒸发器7吸收热量，产生冷量，从蒸发器7中出来的工质作为被引射流流入引射器12，另一部分从可调节流量分流器10中出来的工质经工质泵11加压后作为引射流进入引射器12，从引射器12中出来的工质流入发生器2，从而完成循环过程。
本发明的有益效果：
1、利用海洋温差能进行冷电联产，海洋温差能利用率得以提高，提高了
效率；
2、由于将从蒸发器中流出的工质中所携带的热量作为发电循环中的一部分热量而不是将这部分热量排出，即工质流经蒸发器，不仅为冷库提供了冷量，冷库也在此循环中作为了次要热源，为工质的后续蒸发提供了部分热量，减少了温海水的抽取量；
3、由于工质被冷海水冷却，使得该循环制冷的能效比远高于传统的利用环境温度进行冷却的压缩蒸汽制冷循环；
4、采用引射器代替传统制冷循环中的压缩机，使得循环的发电厂内耗电量降低；
5、采用可调节流量分流器，使得循环输出的制冷量可以通过调节分流器进行调节；
6、本发明不仅可以用温海水作为热源，也可以利用太阳能、废热、余热等其他热源。
附图说明
图1是本发明的一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统的结构示意图。
图中：1温海水泵、2发生器、3冷海水泵、4膨胀机、5冷凝器、6发电机、7蒸发器、8需要冷量的场所、9膨胀阀、10可调节流量分流器、11工质泵、12引射器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示，一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统包括：温海水泵1、发生器2、冷海水泵3、膨胀机4、冷凝器5、发电机6、蒸发器7、需要冷量的场所8、膨胀阀9、可调节流量分流器10、工质泵11、引射器12。
温海水泵1从海洋表层抽取温海水作为本发明的基于海洋温差能的冷电联产循环的热源，为循环源源不断提供热量，发生器2作为一个换热器，使得温海水的热量可以高效地传递给流经发生器2的工质，并使工质完全汽化，释放热量后的温海水从发生器2中排出；从发生器2中出来的气体工质进入膨胀机4推动膨胀机4做功，膨胀机4带动发电机6转动，使得发电机6可以发电，发电机6发出的电量中，除供应温海水泵1、冷海水泵3以及工质泵11使用外，其余电量可以输出给用户，从膨胀机4中出来的工质的压力应大于或者等于工质在冷凝器5中冷凝后的饱和压力，以使得工质从冷凝器5中出来后可以完全液化，冷海水泵3将从海洋深处抽取的冷海水作为本发明的基于海洋温差能的冷电联产循环的冷源输送到冷凝器5中，使得流经冷凝器5的工质在此处释放热量给冷海水并完全液化，冷海水从冷凝器5中吸收热量后流出，从冷凝器5出来后的液态工质流入可调节流量分流器10，通过自动控制系统或者人工控制的方式调节可调节流量分流器10，从而调节从可调节流量分流器10中出来后进入膨胀阀9中和工质泵11中的工质流量大小；进入膨胀阀9后的工质由于压力降低使得温度也降低，工质在膨胀阀9中降低的压力取决于需要冷量的场所8需要的温度，保证降压后的工质温度要小于等于需要冷量的场所8需要的温度，所以工质降压后的压力应该小于等于工质在需要冷量的场所8需要保持的温度下所对应的饱和压力；从膨胀阀9中出来的低温低压的工质进入蒸发器7中吸收热量，从而使得需要冷量的场所8可以保持低温环境，从蒸发器7吸热后的工质进入引射器12的被引射流端；从可调节流量分流器10另一工质出口端中出来的工质进入工质泵11中进行加压，加压后的工质进入引射器12的引射流端作为引射流在引射器12中与从被引射流端进入的工质混合，从引射器12中出来的工质的压力应该小于等于工质在发生器2中的蒸发压力，以保证工质流经发生器2后可以完全汽化，从引射器12中出来的工质流入发生器2，从而完成循环过程。
Claims (5)
1.一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统，其特征在于，所述的基于海洋温差能的冷电联产循环系统包括温海水泵(1)、发生器(2)、冷海水泵(3)、膨胀机(4)、冷凝器(5)、发电机(6)、蒸发器(7)、需要冷量的场所(8)、膨胀阀(9)、可调节流量分流器(10)、工质泵(11)和引射器(12)；
所述的温海水泵(1)通过温海水输送管道与发生器(2)的温海水入口端相连，发生器(2)的温海水出口端与温海水排水管连接，发生器(2)的工质出口端与膨胀机(4)的工质入口端相连，膨胀机(4)与发电机(6)连接，将输出功传递给发电机(6)，驱动发电机(6)发电，且发电机(6)与温海水泵(1)、冷海水泵(3)以及工质泵(11)相连，对设备进行供电；膨胀机(4)的工质出口端与冷凝器(5)的工质入口端相连，冷海水泵(3)通过冷海水输送管道与冷凝器(5)的冷海水入口端相连，冷凝器(5)的冷海水出口端与冷海水排水管相连，冷凝器(5)的工质出口端与可调节流量分流器(10)的入口端相连；可调节流量分流器(10)的两个出口端分别与工质泵(11)的工质入口端和膨胀阀(9)的工质入口端相连，膨胀阀(9)的工质出口端与蒸发器(7)的工质入口端相连，蒸发器(7)的冷量输出端与需要冷量的场所(8)相连，蒸发器(7)的工质出口端与引射器(12)的被引射流端相连；工质泵(11)的工质出口端与引射器(12)的引射流端相连，引射器(12)的工质出口端与发生器(2)的工质入口端相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统，其特征在于，所述的需要冷量的场所(8)为冷库。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统，其特征在于，所述的可调节流量分流器(10)通过自动控制或者人为的方式调节两个出口端流量大小。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统，其特征在于，所述的工质为氨、R123、R134a、R32、R152a或者R600a制冷剂。
5.根据权利要求3所述的一种基于海洋温差能的冷电联产循环系统，其特征在于，所述的工质为氨、R123、R134a、R32、R152a或者R600a制冷剂。
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| Title |
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| 黄贤坤等: "太阳能海洋热能驱动的冷电联供循环热力分析", 太阳能学报, vol. 40, no. 1, 30 April 2019 (2019-04-30), pages 906 - 912 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111912135A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-10 | 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江) | 双级引射冷电联供混合循环系统 |
| CN111912135B (zh) * | 2020-07-16 | 2021-10-15 | 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江) | 双级引射冷电联供混合循环系统 |
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