CN114013587A - 一种温差能发电冷却水综合利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温差能发电冷却水综合利用装置,其发电平台左右侧设置有养殖工作甲板,发电平台下设有养殖网箱。可以利用温差能发电后排放的冷却水与养殖网箱里的海水中和后形成的水温进行养殖高价值的洄游性鱼类,同时可以利用温差能发电为冷藏存储仓、人员生活住所和陆地供电。冷藏存储仓利用深层冷海水的低温特性,进行热交换,为冷藏存储室提供绿色、低能耗的空调制冷。温差能发电装置旁边布置有小规模海水淡化装置,由表层温海水取水管抽取的表层温海水进入闪蒸器,闪蒸出来的低压蒸汽加热低沸点工质,低压蒸汽放热液化后产出淡水。本发明通过发电平台与养殖网箱的巧妙结合,充分利用了温差能发电后排放的冷却水资源,减少冷却水的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及的是温差能发电和水产养殖工程技术领域,具体涉及一种温差能发电冷却水综合利用装置。
背景技术
在各种海洋能之中,海洋温差能属于海洋热能,其能量的主要来源是蕴藏在海洋中的太阳辐射能。海洋温差能具有储量巨大以及随时间变化相对稳定的特点,因此利用海洋温差能发电有望提供大规模的、稳定的电力;另一方面,深层冷海水具有低温、高盐、水分子小的特点,适宜用于海水养殖、制冷等。
随着养殖网箱的发展和成功利用,为养殖业带来了巨大收益。高价值的洄游性鱼类,如黄条鰤其快速生长温度为20℃-25℃,然而南海海水表面层温度普遍在25℃-27℃。这里我们可以利用温差能发电后产生的冷却水(温度约为14℃)与自然海水中和后形成适宜高价值洄游性鱼类生存的恒温海水环境,这样能够充分利用温差能发电过程中提取的深层冷海水资源。
目前国内主要采用海-陆接力的方式进行洄游性鱼类的养殖,如在冬季海水温度较低时,将网箱中养殖的洄游性鱼类移至室内养殖,这种方式使得最终的成活率较低。我们可以利用海水温差能发电后产生的冷却水与自然海水中和后形成温度适宜、恒定的养殖环境。目前缺乏利用深层冷海水和自然海水中和的养殖装备。
现有的浮式海洋平台存在以下问题:
1)消耗大量能源且有污染:常规浮式海洋平台日常生产、生活所需电能一般由大型柴油发电机组提供,会消耗大量不可再生的石油等化石能源,且排放物会对海洋环境造成污染。
2)淡水获取成本高昂:浮式海洋平台的工作海域往往在远离大陆的深远海海域,附近没有可以获得的淡水资源,平台日常生产生活所需淡水往往需要运输船定期补给,淡水运输成本高昂。
3)现有技术也有利用波浪驱动温差能发电,或将波浪能发电和风能发电结合起来,但都只是单一的发电平台,并无其他生产作业功能,导致冷却水的浪费。
4)现有技术也有依托养殖工船设计了冷水团的取水系统,但仅适用于黄海水深较浅的海域,取水深度小于50米。
综上所述,本发明设计了一种温差能发电冷却水综合利用装置。
发明内容
针对现有技术上存在的不足,本发明目的是在于提供一种温差能发电冷却水综合利用装置,实现海洋温差能发电、制冷冷藏和高价值洄游性鱼类的养殖。通过设计一种新型的发电平台结构,发电平台上布置有海洋温差能发电装置,通过深层冷海水取水管取得深层冷海水,供给温差能发电机组进行冷却,实现发电;利用深层冷海水的低温特性,进行热交换,为冷藏存储仓提供绿色、低能耗的空调制冷;同时温差能发电后排出的冷却水可以与网箱里的海水进行中和形成可调控温度的恒定养殖环境,实现深层冷海水的综合利用。
为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:一种温差能发电冷却水综合利用装置,包括发电平台,所述的发电平台包括栏杆、浮箱、甲板和过道,过道十字交叉连接养殖工作甲板和温差能发电装置,通过过道维修人员可以到达温差能发电装置处进行检查和维修;温差能发电装置可为平台上各处所供电;所述发电平台中心区域设置温差能发电装置;所述温差能发电装置与深层冷海水取水管、表层温海水取水管、冷却水排水管和温水排水管连接;所述甲板包括养殖工作甲板和温差能发电装置工作甲板;所述发电平台左右侧设置有养殖工作甲板;右侧的养殖工作甲板上设置有人员生活住所;左侧的养殖工作甲板上设置有冷藏存储仓;所述温差能发电装置产生的电量可为冷藏存储仓和陆地进行供电,冷藏存储仓可以冷藏鱼饲料及保存待运输的水产品;所述温差能发电装置发电后产生的冷却水通过冷却水排水管排入导水管骨架均匀引到养殖网箱与海水中和形成适宜高价值的洄游性鱼类生存的恒温海水环境;所述发电平台下部设有四个养殖网箱,网衣围于网箱骨架四周和底部;所述浮箱提供浮力使发电平台浮于海水表面;所述发电平台底面四个角分别设置有两条锚链,所述锚链延伸至海底,用于平台的系泊定位。
作为优选,所述的发电平台平面为“田”字形,其主体材料为钢结构。所述的浮箱呈“田”字形;浮箱用于为平台提供所需的浮力,浮箱下方设有养殖网箱。
作为优选,所述的温差能发电装置与深层冷海水取水管、表层温海水取水管、冷却水排水管和温水排水管连接;温差能发电装置旁布置有小规模海水淡化装置。为平台工作人员提供所需的饮用水;小规模海水淡化装置采用反渗透海水淡化装置。
作为优选,所述的所述温差能发电装置布置于温差能发电装置工作甲板上,位于过道十字交叉的位置;整个装置采用混合式循环,包括闪蒸器、蒸发器、汽轮机、冷凝器和工质泵;表层温海水取水管经过温海水泵及闪蒸器与蒸发器相连;蒸发器、汽轮机、冷凝器和工质泵闭式循环连接;闪蒸器中排出的表层温海水从温水排水管中排出,经过冷凝器后的深层冷海水从冷却水排水管中排出;深层冷海水取水管通过冷海水泵与冷凝器相连。具体原理如下:由表层温海水取水管抽取的表层温海水进入闪蒸器,闪蒸出来的低压蒸汽加热低沸点工质,低压蒸汽放热液化后产出淡水;由深层冷海水取水管抽取的深层冷海水在冷凝器中与工质流体进行热交换,使低沸点工质遇冷液化,如此循环;闪蒸器中排出的表层温海水从温水排水管中排出,经过冷凝器后的深层冷海水从冷却水排水管中排出;在蒸发器中产出的淡水直接进入平台生活用水供给系统。
作为优选,所述养殖网箱的横截面形状为正方形;所述网箱骨架材料为钢材,其结构以三角形结构为主。
作为优选,所述的深层冷海水取水管、表层温海水取水管和冷却水排水管两端管口均设有过滤网;所述冷却水排水管将发电后产生的冷却水通入导水管骨架以中和养殖网箱里的海水,形成适宜高价值的洄游性鱼类生存是恒温海水环境。
作为优选,所述的网衣材料为防弹衣的材质,内部是超高分子量聚乙烯纤维。
作为优选,所述的导水管骨架,立放在养殖网箱的中心位置,导水管骨架由三层交叉的导水管和中心竖立的导水管组成,交叉的管与网箱骨架的四根立柱连接固定,导水管上均布有若干排水孔,将冷却水均匀排放到养殖网箱中。
本发明的有益效果:
1)发电平台上布置温差能发电装置,通过表层温海水和深层冷海水的热交换,实现温差能发电,输出稳定、连续的电力供应,大部分可用于并网发电,小部分用于平台生产生活自己,也可作为海上船舶的充电站,为过往使用电力推进的船只充电供能,增加续驶航程。
2)发电平台下部设置有网箱养殖,利用温差能发电后排放的冷却水中和网箱里的海水用以养殖高价值洄游性鱼类,实现深层冷海水在水产养殖方面的综合利用。
3)发电平台上设置有海水淡化装置,使工作于深远海的发电平台实现能源淡水自给,这将减少平台所需补给的物资,大大减少平台日常的运营成本,同时减少碳排放和大气污染,实现绿色可持续发展。
4)温差能发电后排放的低温冷却水可用于冷藏存储仓制冷,在平台上实现低能耗、零污染的海水制冷,用以冷藏鱼饲料及保存待运输的水产品,降低平台运营成本,实现绿色可持续发展。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明;
图1为本发明的立体图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的仰视图。
图4为本发明的左视图。
图5为本发明的发电平台示意图。
图6为为本发明的养殖网箱示意图。
图7为本发明的网箱骨架示意图。
图8为本发明的导水管骨架示意图。
图9为本发明的温差发电模块原理示意图。
具体实施方式
为实现本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
参照图1-图4,本发明具体实施方式采用以下技术方案:一种温差能发电冷却水综合利用装置,其结构与常规的发电平台不同,平台主体的平面布置为“田”字形,左右两侧设有养殖工作甲板5,中心处设有温差能发电装置2,发电平台下部设有养殖网箱8;冷藏存储仓6和人员生活住所14分别为左、右侧养殖工作甲板5上;温差能发电装置2设置于过道17交叉处的温差能发电装置工作甲板11上;温差能发电装置2与深层冷海水取水管3、表层温海水取水管4、冷却水排水管16和温水排水管29连接;温差能发电装置2旁边布置有小规模海水淡化装置26,为平台工作人员提供所需的饮用水;所述发电平台1下面设有四个养殖网箱8,网衣10围于网箱骨架9底部和四周,所述浮箱12提供浮力使发电平台1浮于海水表面,发电平台1底面四个角分别设置有两条锚链15,所述锚链15延伸至海底,用于平台的系泊定位。
参照图5,发电平台1包括浮箱12、过道17、栏杆7与甲板13;发电平台主体的平面布置为“田”字形,其中,过道17十字交叉连接养殖工作甲板5和温差能发电装置2,通过过道17维修人员可以到达温差能发电装置2处进行检查和维修;温差能发电装置2为平台上各处所供电。
参照图6-图7,养殖网箱8的横截面形状为正方形,网箱骨架9采用三角形结构,网衣10围于网箱骨架9底部和四周,网衣材料为防弹衣的材质。
参照图8,导水管骨架24由三层交叉的导水管23和中心竖立的导水管23组成,交叉的导水管23与网箱骨架9的四根立柱连接固定,导水管23上均布有若干排水孔25,导水管骨架24立放在养殖网箱8的中心位置,将冷却水均匀排放到养殖网箱8中。
参照图9,温差能发电装置2布置于温差能发电装置工作甲板11上,位于过道17十字交叉的位置;整个装置采用混合式循环,包括闪蒸器18、蒸发器19、汽轮机20、冷凝器21和工质泵22;由表层温海水取水管4抽取的表层温海水进入闪蒸器18,闪蒸出来的低压蒸汽加热低沸点工质,低压蒸汽放热液化后产出淡水;由深层冷海水取水管3抽取的深层冷海水在冷凝器中与工质流体进行热交换,使低沸点工质遇冷液化,如此循环;闪蒸器18中排出的表层温海水从温水排水管29中排出,经过冷凝器后的深层冷海水从冷却水排水管16中排出;在蒸发器中产出的淡水直接进入平台生活用水供给系统。
在此实施例中,冷却水排水管16连接导水管骨架24,以将发电后排放的冷却水引入导水管骨架24均匀排到养殖网箱8中,与养殖网箱8的自然海水中和形成适宜养殖高价值洄游性鱼类所需的恒温海水环境。
下面进一步举例说明:
如图1所示,一种温差能发电冷却水综合利用装置,其主体包括发电平台1,温差能发电装置2,养殖网箱8,冷藏存储仓6和人员生活住所14;发电平台1为包括浮箱12、过道17、栏杆7与甲板13;所述温差能发电装置2与深层冷海水取水管3、表层温海水取水管4、冷却水排水管16和温水排水管29连接;发电平台1底面四个角分别设置两条锚链15,所述锚链15延伸至海底,用于平台的系泊定位。
结合图1-5,可以看出,为保证发电平台的正常工作及功能实现,该海洋平台主要包括海水抽取、冷却水排放、温差发电、海水淡化、生活办公、系泊定位等一系列功能模块。
海水抽取模块:该模块主要包括一条深层冷海水取水管和一条表层温海水取水管与温差能发电装置连接。深层冷海水取水管抽取水深800米左右的深层冷海水作为冷源、表层温海水取水管抽取表层温海水作为热源用于温差能发电。
冷却水排放模块:该模块主要包括冷却水排水管和导水管,冷却水排放管连接导水管,以将发电后排放的冷却水通过导水骨架均匀排到养殖网箱中,与养殖网箱中的海水中和形成养殖高价值洄游性鱼类所需的恒温海水环境。
温差发电模块:该模块主要包括工质泵、汽轮机和两个热交换器以及一个闪蒸器,热交换器分为蒸发器和冷凝器,其原理如图8所示。表层温海水通过闪蒸器得到低压蒸汽,低压蒸汽在蒸发器中使低沸点工质受热汽化膨胀,推动汽轮机做功发电,冷凝器利用深层冷海水使工质冷凝液化,工质泵推动工质如此循环往复。低压蒸汽在蒸发器中放热液化后可以得到初步淡化的淡水。
海水淡化模块:该模块规模较小,采用反渗透膜海水淡化装置,将混合式循环温差能发电装置中产出的小部分淡水进一步淡化精制,使其达到饮用水的标准,供平台上工作人员日常饮用。
生活办公模块:该模块包括一层的生活办公楼,楼内设有员工宿舍、办公室、餐厅、健身房等处所,可容纳至少40人生活工作。
系泊定位模块:该模块包括电平台底面四个角分别设置两条锚链,所述锚链延伸至海底,用于平台的系泊定位。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种温差能发电冷却水综合利用装置,其特征在于,包括发电平台(1),所述的发电平台(1)包括栏杆(7)、浮箱(12)、甲板(13)和过道(17),过道(17)十字交叉连接养殖工作甲板(5)和温差能发电装置(2),所述的温差能发电装置(2)设置在发电平台(1)中心区域;所述温差能发电装置(2)与深层冷海水取水管(3)、表层温海水取水管(4)、冷却水排水管(16)和温水排水管(29)连接;所述甲板(13)包括养殖工作甲板(5)和温差能发电装置工作甲板(11);所述发电平台(1)左右侧设置有养殖工作甲板(5);右侧的养殖工作甲板(5)上设置有人员生活住所(14);左侧的养殖工作甲板(5)上设置有冷藏存储仓(6);所述发电平台(1)下部设有养殖网箱(8);所述温差能发电装置(2)发电后产生的冷却水通过冷却水排水管(16)排入导水管骨架(24)均匀引到养殖网箱(8)与海水中和形成适宜高价值的洄游性鱼类生存的恒温海水环境;所述发电平台(1)下面设有四个养殖网箱(8),网衣(10)围于网箱骨架(9)底部和四周;所述浮箱(12)提供浮力使发电平台(1)浮于海水表面;所述发电平台(1)底面四个角分别设置有两条锚链(15),所述锚链(15)延伸至海底,用于平台的系泊定位。
2.根据权利要求1所述的一种温差能发电冷却水综合利用装置,其特征在于,所述的发电平台(1)平面为“田”字形,所述的浮箱(12)呈“田”字形;浮箱(12)下方设有养殖网箱(8)。
3.根据权利要求1所述的一种温差能发电冷却水综合利用装置,其特征在于,所述的温差能发电装置(2)与深层冷海水取水管(3)、表层温海水取水管(4)、冷却水排水管(16)和温水排水管(29)连接;温差能发电装置(2)旁布置有小规模海水淡化装置(26)。
4.根据权利要求1所述的一种温差能发电冷却水综合利用装置,其特征在于,所述的所述温差能发电装置(2)布置于温差能发电装置工作甲板(11)上,位于过道(17)十字交叉的位置;整个装置采用混合式循环,包括闪蒸器(18)、蒸发器(19)、汽轮机(20)、冷凝器(21)和工质泵(22);表层温海水取水管(4)经过温海水泵(28)及闪蒸器(18)与蒸发器(19)相连;蒸发器(19)、汽轮机(20)、冷凝器(21)和工质泵(22)闭式循环连接;闪蒸器中排出的表层温海水从温水排水管(29)中排出,经过冷凝器后的深层冷海水从冷却水排水管(16)中排出;深层冷海水取水管(3)通过冷海水泵(27)与冷凝器(21)相连。
5.根据权利要求1所述的一种温差能发电冷却水综合利用装置,其特征在于,所述养殖网箱(8)的横截面形状为正方形;所述网箱骨架(9)采用三角形结构。
6.根据权利要求1所述的一种温差能发电冷却水综合利用装置,其特征在于,所述的深层冷海水取水管(3)、表层温海水取水管(4)、冷却水排水管(16)和温水排水管(29)两端管口均设有过滤网;所述冷却水排水管(16)将发电后产生的冷却水排入导水管骨架(24)以中和养殖网箱(8)里的海水,形成适宜高价值的洄游性鱼类生存是恒温海水环境。
7.根据权利要求1所述的一种温差能发电冷却水综合利用装置,其特征在于,所述的网衣(10)为防弹衣材质的网衣,内部为超高分子量聚乙烯纤维。
8.根据权利要求6所述的一种温差能发电冷却水综合利用装置,其特征在于,所述的导水管(23)连接形成导水管骨架(24),立放在养殖网箱(8)的中心位置,导水管骨架(24)由三层交叉的导水管(23)和中心竖立的导水管(23)组成,交叉的导水管(23)与网箱骨架(9)的四根立柱连接固定,导水管(23)上均布有若干排水孔(25),将冷却水均匀排放到养殖网箱(8)中。
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