CN116753131A - 一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统 - Google Patents
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Abstract
一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，所述发电系统包括：温差能发电组件，用于利用海洋温差能来进行发电，并连接有液压能回收组件，通过液压缸和液位变送器进行压力能的转换，对温差能发电系统中压力能的充分回收利用；液压能回收组件，分别设置在贫氨溶液支路和抽气回热支路，并与温差能发电组件相连接，回收利用贫氨溶液中的压力能和氨气及经过高压透平出口乏气中的压力能；所述贫氨溶液支路与气液分离器的出口相连接，以在高压液态工质工作时回收利用贫氨溶液中的压力能；所述抽气回热支路与高、低压透平入口相连接，以在高压气态工质工作，回收利用氨气及经过高压透平出口乏气中的压力能。
Description
技术领域：
本发明涉及一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统。
背景技术：
海洋温差能是指海洋表层温海水和深层冷海水之间的温差蕴含的热能。海洋温差能在发电的同时还能在制取淡水、提供冷源、开展海水养殖等方面获得综合效益，除此之外，温差能亦可为大型的深海装备与小型的水下移动装备提供能源；由于海洋温差能是低品位热源，所以其利用也较为困难，因此对海洋温差所蕴含能量的充分利用就显得格外重要。
但对于一般的循环机制来说，例如有机朗肯循环，其只对海洋温差能的热量和部分气态工质压力进行了利用，且因为海洋温差能由于季节变化的多变性，朗肯循环只能对热量和少部分压力进行利用，并不能利用充分，而由于工质在通过温海水换热器时，得到的除了海洋的热量，还有一部分为高压蒸汽，若循环采用氨水作为工质，则还会得到高压的溶液，对于气体工质有一部分被透平做工消耗，但并不完全，而高压液态工质的压力能则完全不能利用。
现有的发电形式往往是单纯的气动传动发电，装置整体重量和体积都较大，使整个装置的运动惯性较大，导致反应速度迟缓；同时，现有气动传动发电装置内的各个元件的连接配合形式过于单一，为固定式，不能精准自动进行发电，发电装置的发电效率和整体发电量不能满足实际应用需求。
发明内容：
本发明实施例提供了一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，结构设计合理，基于多个功能模块相互配合作用，采用液压系统进行能量的转换，在循环系统中贫氨溶液支路存在压差的位置连接液力透平，利用压差推动液力透平做功，对循环系统中的抽气回热支路通过气动三通电动球阀调节抽气比例，利用液压缸及液位变送器进行压力能的转换利用，实现对温差能发电系统中压力能的充分回收利用，有利于提高整体循环的发电效率，实现对海洋温差能更充分的利用，同时与单纯的气动传动发电装置相比，重量和体积更小，反应速度快，液压系统中的各个功能元件可根据实际需要来方便灵活的进行布置，不仅可实现更高程度的自动控制驱动，而且可以实现遥控，以达到更高的发电量和发电效率，对海洋温差能进行有效利用，实现稳定持续的高效发电，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，所述发电系统包括：
温差能发电组件，所述温差能发电组件用于利用海洋温差能来进行发电，并连接有液压能回收组件，通过液压缸和液位变送器进行压力能的转换，对温差能发电系统中压力能的充分回收利用；
液压能回收组件，所述液压能回收组件分别设置在贫氨溶液支路和抽气回热支路，并与温差能发电组件相连接，回收利用贫氨溶液中的压力能和氨气及经过高压透平出口乏气中的压力能；所述贫氨溶液支路与气液分离器的出口相连接，以在高压液态工质工作时回收利用贫氨溶液中的压力能；所述抽气回热支路与高、低压透平入口相连接，以在高压气态工质工作，回收利用氨气及经过高压透平出口乏气中的压力能；
电控阀，所述电控阀包括气动三通电动球阀和电动阀，以控制气态工质的流向和流量；所述电动阀与液压缸相连，以控制气态工质流进液压缸的顺序；在液压缸上连接有液力透平，保证进入液力透平的传递液体的稳定。
所述液压能回收组件的贫氨溶液支路上设有气液分离器、回热器和液力透平，在气液分离器出口的高压贫氨溶液经过回热器后连接液力透平，利用压力能推动液力透平做功发电。
所述液压能回收组件的抽气回热支路经由气动三通电动球阀抽出的部分蒸气，结合高压透平出口抽出的部分乏气通过回热器设置调节抽气比例，实现液压装置与高压透平协同作用，同时可以在高压透平可能出现液化风险的情况下增大抽气比例，起到保护的作用。
电动阀启动后，蒸气流入液压缸，此时将传递液体向下推，液压流体通过液力透平做功，驱动电机发电；在液力透平的出口处，低压的传递液体逐渐累积到液压缸中，将部分工质蒸气通过吸收器，进入冷凝器冷凝，深层冷海水将混合工质冷却为液态后，由工质泵输送到回热支路回热器进行预热，最后进入蒸发器来进行下一次循环。
在抽气回热支路中，液压缸的数量为两台，设置在高压透平和低压透平之间；所述电动阀的数量为八个，分别安装在液压缸的入口处和出口处；所述液力透平的数量为一个，与液压缸相连接；所述液位变送器的数量为两个，发电机的数量为一台，与液力透平相连，以利用液相压差和气相压差来使液力透平做功发电。
在液压能回收组件的抽气回热支路中，通过液位变送器来获取传输监测信号，来控制电动阀的开启和关闭，保证两个液压缸循环往复工作。
在液压能回收组件的抽气回热支路中，传递液体和工作工质通过液压缸和电动阀来实现高低压转换，传递液体在液力透平中单向流动，带动电动机发电，实现液力透平持续高效工作。
本发明采用上述结构，通过液压能回收组件中贫氨溶液支路的高压贫氨溶液做功，实现压力能的回收利用，提高系统效率；通过液压缸及液位变送器实现系统中抽气回热支路的压力能转换，对温差能发电系统中压力能的充分回收利用；通过温差能发电组件利用海洋温差能来进行发电，并连接液压能回收组件；通过将贫氨溶液支路与气液分离器的出口相连接，以在高压液态工质工作时回收利用贫氨溶液中的压力能，具有灵活高效、简便实用的优点。
附图说明：
图1为本发明的系统原理图。
图2为本发明的液压能回收组件的原理图。
图中，1、温海水泵；2、蒸发器；3、气液分离器；4、高压透平；5、低压透平；6、吸收器；7、冷凝器；8、冷海水泵；9、液氨储罐；10、工质泵；11、第一回热器；12、第二回热器；13、第三回热器；14、液力透平；15、第一液压缸；16、第二液压缸；17、液力透平；18、压力传感器；19、温度传感器；20、流量传感器；21、气动三通电动球阀；22、单向阀；23、压力传感器；24、温度传感器；25、流量传感器；26、气动三通电动球阀；27、单向阀；28、29、30、31、32、33、34、35、电动阀；36、37、液位变送器。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-2中所示，一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，所述发电系统包括：
温差能发电组件，所述温差能发电组件用于利用海洋温差能来进行发电，并连接有液压能回收组件，通过液压缸和液位变送器进行压力能的转换，对温差能发电系统中压力能的充分回收利用；
液压能回收组件，所述液压能回收组件分别设置在贫氨溶液支路和抽气回热支路，并与温差能发电组件相连接，回收利用贫氨溶液中的压力能和氨气及经过高压透平出口乏气中的压力能；所述贫氨溶液支路与气液分离器的出口相连接，以在高压液态工质工作时回收利用贫氨溶液中的压力能；所述抽气回热支路与高、低压透平入口相连接，以在高压气态工质工作，回收利用氨气及经过高压透平出口乏气中的压力能；
电控阀，所述电控阀包括气动三通电动球阀和电动阀，以控制气态工质的流向和流量；所述电动阀与液压缸相连，以控制气态工质流进液压缸的顺序；在液压缸上连接有液力透平，保证进入液力透平的传递液体的稳定。
所述液压能回收组件的贫氨溶液支路上设有气液分离器、回热器和液力透平，在气液分离器出口的高压贫氨溶液经过回热器后连接液力透平，利用压力能推动液力透平做功发电。
所述液压能回收组件的抽气回热支路经由气动三通电动球阀抽出的部分蒸气，结合高压透平出口抽出的部分乏气通过回热器设置调节抽气比例，实现液压装置与高压透平协同作用，同时可以在高压透平可能出现液化风险的情况下增大抽气比例，起到保护的作用。
电动阀启动后，蒸气流入液压缸，此时将传递液体向下推，液压流体通过液力透平做功，驱动电机发电；在液力透平的出口处，低压的传递液体逐渐累积到液压缸中，将部分工质蒸气通过吸收器，进入冷凝器冷凝，深层冷海水将混合工质冷却为液态后，由工质泵输送到回热支路回热器进行预热，最后进入蒸发器来进行下一次循环。
在抽气回热支路中，液压缸的数量为两台，设置在高压透平和低压透平之间；所述电动阀的数量为八个，分别安装在液压缸的入口处和出口处；所述液力透平的数量为一个，与液压缸相连接；所述液位变送器的数量为两个，发电机的数量为一台，与液力透平相连，以利用液相压差和气相压差来使液力透平做功发电。
在液压能回收组件的抽气回热支路中，通过液位变送器来获取传输监测信号，来控制电动阀的开启和关闭，保证两个液压缸循环往复工作。
在液压能回收组件的抽气回热支路中，传递液体和工作工质通过液压缸和电动阀来实现高低压转换，传递液体在液力透平中单向流动，带动电动机发电，实现液力透平持续高效工作。
本发明实施例中的一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统的工作原理为：基于多个功能模块相互配合作用，采用液压系统进行能量的转换，在循环系统中贫氨溶液支路存在压差的位置连接液力透平，利用压差推动液力透平做功，对循环系统中的抽气回热支路通过气动三通电动球阀调节抽气比例，利用液压缸及液位变送器进行压力能的转换利用，实现对温差能发电系统中压力能的充分回收利用，有利于提高整体循环的发电效率，实现对海洋温差能更充分的利用，同时与单纯的气动传动发电装置相比，重量和体积更小，反应速度快，液压系统中的各个功能元件可根据实际需要来方便灵活的进行布置，不仅可实现更高程度的自动控制驱动，而且可以实现遥控，以达到更高的发电量和发电效率，对海洋温差能进行有效利用，实现稳定持续的高效发电。
由于现有单纯的气动传动发电形式反应速度较慢、发电效率低，因此在本申请中加入了液压发电传动系统来根据需要方便、灵活地来布置各种功能元件，采用电液联合的控制模式，可以实现遥控，并达到更高的发电量。
在整体方案中，主要包括温差能发电组件，所述温差能发电组件用于利用海洋温差能来进行发电，并连接有液压能回收组件，通过液压缸和液位变送器进行压力能的转换，对温差能发电系统中压力能的充分回收利用；
液压能回收组件，所述液压能回收组件分别设置在贫氨溶液支路和抽气回热支路，并与温差能发电组件相连接，回收利用贫氨溶液中的压力能和氨气及经过高压透平出口乏气中的压力能；所述贫氨溶液支路与气液分离器的出口相连接，以在高压液态工质工作时回收利用贫氨溶液中的压力能；所述抽气回热支路与高、低压透平入口相连接，以在高压气态工质工作，回收利用氨气及经过高压透平出口乏气中的压力能；
电控阀，所述电控阀包括气动三通电动球阀和电动阀，以控制气态工质的流向和流量；所述电动阀与液压缸相连，以控制气态工质流进液压缸的顺序；在液压缸上连接有液力透平，保证进入液力透平的传递液体的稳定。
实际使用时，相配合设置的温海水泵1将表层温海水泵入蒸发器2中，蒸发器2中表层温海水将混合工质加热成为气液两相混合工质，气液两相混合工质在气液分离器3中分离为氨气和贫氨溶液，氨气经过气动三通电动球阀21调节至稳定流量后，进入高压透平4做功，贫氨溶液进入抽气回热支路通过第一回热器11并推动液力透平14做功，氨气在高压透平4做功后的乏气，有部分抽出进入抽气热回收支路，同时进入压力能利用系统通过液压缸16推动液力透平17做功，剩余的乏气进入低压透平5做功。
在吸收器6中两条抽气回热支路的工质与低压透平5排出的乏气混合进入冷凝器7，深层冷海水将混合工质冷却为液态后，由工质泵10输送到抽气回热支路的第三回热器13进行预热，然后进入蒸发器2进入下一次循环。
传感器会监测从气液分离器出来的气相工质，以此为依据来控制高低压透平4、5入口流量的稳定，经过压力传感器等监测数据与最佳工况进行对比，控制气动三通电动球阀21、26开度，调节设置抽气比例，实现液压装置与二级透平协同作用，同时可以在二级透平可能出现液化风险的情况下增大抽气比例，起到保护的作用。
抽出的部分蒸气及透平出口抽出的部分乏气通过第三回热器13，打开电动阀31、35、32、28，蒸气流入第二液压缸16，在此将传递液体向下推。液压流体通过液力透平17做功，驱动电机发电。
在液力透平的出口处，低压的传递液体逐渐累积到第一液压缸15中，该容积中的部分工质蒸气通过吸收器进入冷凝器进行冷凝，深层冷海水将混合工质冷却为液态后，由工质泵输送到回热支路回热器进行预热，然后进入蒸发器进入下一次循环。当液位变送器36监测第一液压缸15中的传递液体到达一定液位时，电动阀31、35、32、28关闭。
当新一轮循环蒸气流入，电动阀29、34、33、30接受液位变送器36传递的监测信号并打开，蒸气流入液压缸15，将传递液体向下推。液压流体通过液力透平17做功发电，在液力透平的出口处，液压流体逐渐累积到液压缸16中，该容积中的部分工质蒸气通过吸收器，进入冷凝器冷凝，实现循环。当液位变送器37监测液压缸16中的传递液体到达一定液位时，电动阀29、34、33、30关闭，电动阀31、35、32、28开启，此时系统重复上述流程。
优选的，液压能回收组件的贫氨溶液支路上设有气液分离器、回热器和液力透平，在气液分离器出口的高压贫氨溶液经过回热器后连接液力透平，利用压力能推动液力透平做功发电。
具体的，在抽气回热支路中，液压缸的数量为两台，设置在高压透平和低压透平之间；所述电动阀的数量为八个，分别安装在液压缸的入口处和出口处；所述液力透平的数量为一个，与液压缸相连接；所述液位变送器的数量为两个，发电机的数量为一台，与液力透平相连，以利用液相压差和气相压差来使液力透平做功发电。
特别说明的是，在液压能回收组件的抽气回热支路中，传递液体和工作工质通过液压缸和电动阀来实现高低压转换，传递液体在液力透平中单向流动，带动电动机发电，实现液力透平持续高效工作。
综上所述，本发明实施例中的一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统基于多个功能模块相互配合作用，采用液压系统进行能量的转换，在循环系统中贫氨溶液支路存在压差的位置连接液力透平，利用压差推动液力透平做功，对循环系统中的抽气回热支路通过气动三通电动球阀调节抽气比例，利用液压缸及液位变送器进行压力能的转换利用，实现对温差能发电系统中压力能的充分回收利用，有利于提高整体循环的发电效率，实现对海洋温差能更充分的利用，同时与单纯的气动传动发电装置相比，重量和体积更小，反应速度快，液压系统中的各个功能元件可根据实际需要来方便灵活的进行布置，不仅可实现更高程度的自动控制驱动，而且可以实现遥控，以达到更高的发电量和发电效率，对海洋温差能进行有效利用，实现稳定持续的高效发电。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (7)
1.一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，其特征在于，所述发电系统包括：
温差能发电组件，所述温差能发电组件用于利用海洋温差能来进行发电，并连接有液压能回收组件，通过液压缸和液位变送器进行压力能的转换，对温差能发电系统中压力能的充分回收利用；
液压能回收组件，所述液压能回收组件分别设置在贫氨溶液支路和抽气回热支路，并与温差能发电组件相连接，回收利用贫氨溶液中的压力能和氨气及经过高压透平出口乏气中的压力能；所述贫氨溶液支路与气液分离器的出口相连接，以在高压液态工质工作时回收利用贫氨溶液中的压力能；所述抽气回热支路与高、低压透平入口相连接，以在高压气态工质工作，回收利用氨气及经过高压透平出口乏气中的压力能；
电控阀，所述电控阀包括气动三通电动球阀和电动阀，以控制气态工质的流向和流量；所述电动阀与液压缸相连，以控制气态工质流进液压缸的顺序；在液压缸上连接有液力透平，保证进入液力透平的传递液体的稳定。
2.根据权利要求1所述的一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，其特征在于：所述液压能回收组件的贫氨溶液支路上设有气液分离器、回热器和液力透平，在气液分离器出口的高压贫氨溶液经过回热器后连接液力透平，利用压力能推动液力透平做功发电。
3.根据权利要求1所述的一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，其特征在于：所述液压能回收组件的抽气回热支路经由气动三通电动球阀抽出的部分蒸气，结合高压透平出口抽出的部分乏气通过回热器设置调节抽气比例，实现液压装置与高压透平协同作用，同时可以在高压透平可能出现液化风险的情况下增大抽气比例，起到保护的作用。
4.根据权利要求1所述的一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，其特征在于：电动阀启动后，蒸气流入液压缸，此时将传递液体向下推，液压流体通过液力透平做功，驱动电机发电；在液力透平的出口处，低压的传递液体逐渐累积到液压缸中，将部分工质蒸气通过吸收器，进入冷凝器冷凝，深层冷海水将混合工质冷却为液态后，由工质泵输送到回热支路回热器进行预热，最后进入蒸发器来进行下一次循环。
5.根据权利要求1所述的一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，其特征在于：在抽气回热支路中，液压缸的数量为两台，设置在高压透平和低压透平之间；所述电动阀的数量为八个，分别安装在液压缸的入口处和出口处；所述液力透平的数量为一个，与液压缸相连接；所述液位变送器的数量为两个，发电机的数量为一台，与液力透平相连，以利用液相压差和气相压差来使液力透平做功发电。
6.根据权利要求5所述的一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，其特征在于：在液压能回收组件的抽气回热支路中，通过液位变送器来获取传输监测信号，来控制电动阀的开启和关闭，保证两个液压缸循环往复工作。
7.根据权利要求5所述的一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统，其特征在于：在液压能回收组件的抽气回热支路中，传递液体和工作工质通过液压缸和电动阀来实现高低压转换，传递液体在液力透平中单向流动，带动电动机发电，实现液力透平持续高效工作。
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| CN202310707195.2A CN116753131A (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310707195.2A Pending CN116753131A (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 一种实现压力能回收利用的海洋温差能发电系统 |
Country Status (1)
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2023
- 2023-06-15 CN CN202310707195.2A patent/CN116753131A/zh active Pending
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