CN211370630U - 一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统 - Google Patents

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吴玉庭
刘致君
雷标
张灿灿
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Abstract

一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统，属于海洋能源利用技术领域。主要包括温海水泵、蒸发器、预热器、回热器、分离器、单螺杆膨胀机、发电机、引射器、冷凝器、工质泵、冷海水泵。该系统采用低沸点工质，利用表层温海水作为热源，加热低沸点工质，推动单螺杆膨胀机做功，使发电机发电，利用深层冷海水作为冷源，冷却工质，完成连续发电。由于采用结构简单、振动小、噪音低的单螺杆膨胀机，改善了整个海水温差发电系统结构的紧凑性，并且提高了经济性。

Description

一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统
技术领域
本实用新型涉及一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统，属于海洋能源利用技术领域。
背景技术
随着能源短缺和环境污染问题的日益加剧，发展清洁能源发电技术成为促进我国经济可持续健康发展的重要组成部分。海洋中蕴藏中大量的海洋能资源，据国际组织能源政策报告，其中海洋温差能的储备量非常可观，理论值约为4×1010kW，实际可开发量约为1×108kW，倘若能够将海洋温差能转化为电能等供人类使用的能源，能够有效缓解面临的各种能源问题以及环境问题。
我国南海及其附属岛屿的自然资源储量丰富，发展前景可观，战略地位非常重要。但是，大多数岛屿的能源短缺、淡水供应困难，严重制约着岛屿的开发、建设和利用。不少海岛居民面临着缺淡水、缺电力、缺蔬菜的困难。但南海地区日照充足、海水温差大且稳定，海洋温差能开发利用条件良好。因此，提出一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统开发利用温差能资源，向岛屿提供电力，将对岛屿的建设和发展产生积极影响，从而对于提高能源利用率、增加经济效益和保护环境都具有重大的意义。
实用新型内容
本实用新型的目的是设计一种可靠的利用单螺杆膨胀机回收海洋温差能的发电系统。其系统图见附图1，该系统最主要的特点就是利用海水吸收的太阳热量进行发电，从而实现对海洋温差能的利用。
本实用新型具体采用以下技术方案：
一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统，分为温海水循环系统、发电循环系统、引射器循环系统、冷海水循环系统；主要包括单螺杆膨胀机(1)、发电机(2)、引射器(3)、冷凝器(4)、冷海水泵(5)、工质泵(6)、预热器(7)、回热器(8)、蒸发器(9)、温海水泵(10)、分离器(11)、分离器进口(A)、分离器第一出口(B)、分离器第二出口(C)、引射器第一进口(d)、引射器第二进口(e)、引射器出口(f)。
温海水泵(10)的出口与蒸发器(9)的温海水进口连通，蒸发器(9)的温海水出口与预热器(7)的温海水进口连通，流出预热器(7)的温海水出口与海洋连通，形成温海水循环系统；
工质泵(6)的出口依次通过管路与预热器(7)、回热器(8)、蒸发器(9)、分离器(11)的进口连接，分离器(11)的第一出口(B)依次与单螺杆膨胀机(1)、引射器(3)的第二进口(e)连接，引射器(3)的出口和冷凝器(4)相连接，冷凝器(4)最终与工质泵(6)相连接，形成发电循环系统，此循环中采用工质；单螺杆膨胀机(1)的主轴与发电机(2)连接，从而带动发电机(2)发电；
冷凝器(4)、冷海水泵(5)和海洋比较冷的区域连通形成冷海水循环系统，冷海水泵(5)将海洋的冷海水输送到冷凝器(4)中，冷凝引射器(3)出口的低压低温工质f，从冷凝器(4)出来的温度有所升高的冷海水，通过管路回到海洋中，然后通过冷海水泵(5)输送到冷凝器(4)，完成冷海水循环；
从分离器(11)第二出口(C)与回热器(8)、引射器(3)的第一进口(d)连接，
分离器(11)流出的高压工质液体经过回热器(8)释放热量，变为高压过冷工质液体d，高压过冷工质液体d与从单螺杆膨胀机(1)流出的工质e乏气共同进入到引射器(3)中，形成引射器循环系统；
所述的温水指的是海洋系统吸收阳光后温度变高的表面区域，所述的冷水指的是海洋系统内部温度相对较低的区域。
上述所述的高压过冷工质液体d等表述工质的词汇均为所述工质的不同状态。
单螺杆膨胀机(1)与发电机(2)相同转速时，采用联轴器连接，不同转速时，两者之间需使用减速机。
单螺杆膨胀机(1)的进出口均设置阀门。
循环冷海水循环系统在冷凝器(4)的进出口均设置阀门。
分离器(11)的进出口A、B、C均设置阀门。
本实用新型是一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电系统，由于采用结构简单、振动小、噪音低的单螺杆膨胀机，改善了整个海水温差发电系统结构的紧凑性，并且提高了经济性。
附图说明
附图1，基于单螺杆膨胀机的海水温差发电系统结构示意图；
图中：单螺杆膨胀机(1)、发电机(2)、引射器(3)、冷凝器(4)、冷海水泵(5)、工质泵(6)、预热器(7)、回热器(8)、蒸发器(9)、温海水泵(10)、分离器(11)、分离器进口(A)、分离器进口(B)、分离器出口(C)、引射器进口(d)、引射器进口(e)、引射器出口(f)。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不限于以下实施例。
实施例1
如图1所示结构示意图，该系统包括单螺杆膨胀机1、发电机2、引射器3、冷凝器4、冷海水泵5、工质泵6、预热器7、回热器8、蒸发器9、温海水泵10、分离器11等
通过温海水管路把温海水泵10、蒸发器9、预热器7依次连接起来；通过工质管路把分离器11、单螺杆膨胀机1、引射器3、冷凝器4、工质泵6、预热器7、回热器8和蒸发器9依次连接起来。通过工质溶液管路把分离器11、回热器8与引射器3依次连接起来；通过冷海水管路将冷凝器4与冷海水泵5连接起来；通过联轴器将单螺杆膨胀机1与发电机2连接起来。
温海水经过温海水泵10变为高压液体，流入到蒸发器9中加热工质，然后流入到预热器7中，对预热器7中的工质进行预热，然后流入到海洋中；从蒸发器9出来的高温高压工质，从分离器11进口A中进入，进行气液分离，从分离器第一出口B出来的工质气体进入到单螺杆膨胀机1，推动膨胀机做功，带动发电机2工作，输出电能；从分离器第二出口C出来的工质液体流入到回热器8中释放热量，变为过冷液体；过冷液体经引射器第一进口d进入引射器，从单螺杆膨胀机1出来的乏气经引射器第二进口e进入引射器3，两者在引射器中混合，然后经引射器出口f进入到冷凝器4中；冷海水经过冷海水泵5加压后被输送到冷凝器4中，对冷凝器4中的工质进行冷却，使工质变为饱和液体；从冷凝器4出来的饱和液体经工质泵6加压后，依次进入到预热器7、回热器8和蒸发器9变为高温高压工质，完成循环。
作为热源的温海水为表层海水，作为冷源的冷海水为深层海水。
所述系统的动力机械是单螺杆膨胀机1，高压高温低沸点工质气体推动膨胀机做功，使发电机2做功，从而输出电能。
单螺杆膨胀机1与电机2同转速时，利用联轴器连接，不同转速时，在两者之间使用减速机。
单螺杆膨胀机1的进气管路和排气管路均设有阀门。
分离器11的进出口设置有阀门。
冷凝器4的进出口设置有阀门。

Claims (7)

1.一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统，其特征在于，分为温海水循环系统、发电循环系统、引射器循环系统、冷海水循环系统；主要包括单螺杆膨胀机(1)、发电机(2)、引射器(3)、冷凝器(4)、冷海水泵(5)、工质泵(6)、预热器(7)、回热器(8)、蒸发器(9)、温海水泵(10)、分离器(11)、分离器进口(A)、分离器第一出口(B)、分离器第二出口(C)、引射器第一进口(d)、引射器第二进口(e)、引射器出口(f)；
温海水泵(10)的出口与蒸发器(9)的温海水进口连通，蒸发器(9)的温海水出口与预热器(7)的温海水进口连通，流出预热器(7)的温海水出口与海洋连通，形成温海水循环系统；
工质泵(6)的出口依次通过管路与预热器(7)、回热器(8)、蒸发器(9)、分离器(11)的进口连接，分离器(11)的第一出口(B)依次与单螺杆膨胀机(1)、引射器(3)的第二进口(e)连接，引射器(3)的出口和冷凝器(4)相连接，冷凝器(4)最终与工质泵(6)相连接，形成发电循环系统，此循环中采用工质；单螺杆膨胀机(1)的主轴与发电机(2)连接，从而带动发电机(2)发电；
冷凝器(4)、冷海水泵(5)和海洋比较冷的区域连通形成冷海水循环系统，冷海水泵(5)将海洋的冷海水输送到冷凝器(4)中，冷凝引射器(3)出口的低压低温工质f，从冷凝器(4)出来的温度有所升高的冷海水，通过管路回到海洋中，然后通过冷海水泵(5)输送到冷凝器(4)，完成冷海水循环；
从分离器(11)第二出口(C)与回热器(8)、引射器(3)的第一进口(d)连接；
分离器(11)流出的高压工质液体经过回热器(8)释放热量，变为高压过冷工质液体d，高压过冷工质液体d与从单螺杆膨胀机(1)流出的工质e乏气共同进入到引射器(3)中，形成引射器循环系统。
2.按照权利要求1所述的一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统，其特征在于，所述的温海水指的是海洋系统吸收阳光后温度变高的表面区域，所述的冷海水指的是海洋系统内部温度相对较低的区域。
3.按照权利要求1所述的一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统，其特征在于，其中表述工质的词汇均为所述工质的不同状态。
4.按照权利要求1所述的一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统，其特征在于，单螺杆膨胀机(1)与发电机(2)相同转速时，采用联轴器连接，不同转速时，两者之间使用减速机。
5.按照权利要求1所述的一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统，其特征在于，单螺杆膨胀机(1)的进出口均设置阀门。
6.按照权利要求1所述的一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统，其特征在于，循环冷海水循环系统在冷凝器(4)的进出口均设置阀门。
7.按照权利要求1所述的一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统，其特征在于，分离器(11)的对应的进口和出口均设置阀门。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110594112A (zh) * 2019-10-23 2019-12-20 北京工业大学 一种基于单螺杆膨胀机的海水温差发电循环系统
CN117605636A (zh) * 2023-11-21 2024-02-27 中海石油(中国)有限公司 一种适用于海上平台低温位热源的温差能发电系统

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