NL1000149C2 - Oceaan-thermische energie-omzettings-(OTEC)-systeem. - Google Patents

Description

> l

OCEAAN-THERMISCHE ENERGIE-OMZETTINGS-(OTEC1-SYSTEEM

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verbeterd oceaan-thennische energie-omzettings-(OTEC)-systeem.

5 Achtergrond van de uitvinding

Conventionele oceaan-thermische energie-omzettings- (OTEC) -systemen vallen in het algemeen in drie categorieën; op de eerste plaats, een OTEC-systeem 100 met 10 gesloten cyclus voor het opwekken van electriciteit zoals weergegeven in figuur 1; op de tweede plaats, een OTEC-systeem 200 met open cyclus voor het opwekken van electriciteit als een primair product en vers water als een secundair product zoals weergegeven in figuur 2; en op de 15 derde plaats, een OTEC-systeem 300 met hybride cyclus voor het opwekken van electriciteit als een primair product en ontzout water als een secundair product, zoals weergegeven in figuur 3. Elk van deze conventionele OTEC-systemen zullen hierna in detail besproken worden.

20 Zoals weergegeven in figuur 1, wordt een werk- fluidum, dat opgenomen is in de gesloten cyclus, door een vloeistofpomp 102 in verdamper 104 gepompt, waar warmte van een warmwaterinname overgedragen wordt van het warme water naar het werkfluidum om een werkfluidumdamp op te 25 wekken. Het warme water dat de verdamper 104 exciteert wordt in de zee afgegeven. De werkfluidumdamp treedt een turbogenerator 106 binnen teneinde electriciteit op te wekken door conventionele technieken. De werkfluidumdamp verlaat de turbogenerator 106 en wordt in condensor 108 30 gecondenseerd onder gebruikmaking van koud zeewater als een warmteput. Het gecondenseerde werkfluidum wordt vervolgens teruggevoerd naar de voedpomp teneinde de gesloten cyclus te voltooien.

1000149 2

Het OTEC-systeem 200 met open cyclus weergegeven in figuur 2 bevat een flitsverdamper 202 voor het ontvangen van een warm zeewaterinname en het uitvoeren van stoom. Verder, pompt een pomp 204 een warm zeewaterafgifte 5 uit de flitsverdamper 202. De stoomuitvoer van de flitsverdamper 202 wordt in turbine 206 ingevoerd die verbonden is met generator 208 teneinde electriciteit op te wekken door conventionele technieken. Stoom verlaat de turbine 206 en wordt in condensor 210 ingevoerd. Het conventionele 10 OTEC-systeem met open cyclus gebruikt een oppervlaktecon-densor en een direct contactcondensor. Een oppervlaktecon-densor houdt de twee fluida (zeewater en zuiver water) gescheiden terwijl een directe contactcondensor dat niet doet. Een groot deel van de stoom dat de turbine 206 15 verlaat wordt geleverd aan een direct contactcondensor in het conventionele OTEC-systeem 200 met open cyclus, teneinde electriciteit op te wekken. Het conventionele OTEC-systeem 200 met open cyclus gebruikt een oppervlaktecon-densor om een klein percentage van de stoom opgewekt door 20 de turbine 206 te condenseren tot vers water onder gebruikmaking van koud zeewater als een warmteput. Een koud zeewaterafgifte wordt uit de condensor 210 gepompt door een pomp 212. Het niet condenseerbare uitlaatsysteem 212, verwijderd niet condenseerbare gassen en een deel van de 2 5 stoom uit stoomuitvoer van de turbine 206. In het OTEC-systeem 200 met open cyclus dat boven beschreven is, is de opwekking van electriciteit door de turbine 206 en generator 208 het primaire product en het verse ontzoute water-uitvoer van de condensor 210 het secundaire product.

30 Het OTEC-systeem 300 met hybridecyclus weergege ven in figuur 3 bevat een verdampersysteem 302 waarin warm zeewater ingevoerd wordt, waarvan een klein deel, in een vacuum flitsverdamper 304 verdampt. De damp condenseert op een ammoniaverdamper 306, die ammoniavloeistof bevat, 35 gepompt uit pomp 308. De damp van het flitsverdampingssys-teem 302 condenseert op de ammoniaverdamper 306, producerende ontzout water. De ammoniadamp wordt ingevoerd in een 1000149 3 ammoniaturbine/generator 310 teneinde electriciteit op te wekken door conventionele technieken. De ammoniadamp wordt vervolgens in een ammoniacondensor 312 gecondenseerd. Het hergecondenseerde ammonia wordt teruggevoerd naar de pomp 5 308 om het gesloten deel van het OTEC-systeem 300 met hybridecyclus te voltooien.

Zowel de OTEC-systemen met gesloten cyclus als met open cyclus die boven besproken zijn gebruiken afzonderlijke verdampers en condensors. Verder gebruikt het 10 OTEC-systeem met hybridecyclus dat boven besproken is een conventioneel verdampersysteem 302. Het verbeterde OTEC-systeem van de onderhavige aanvrage omvat een nieuwe gecombineerde verdamper/condensor in tegenstelling tot de drie boven geïdentificeerde systemen. De gecombineerde 15 verdamper/condensor bevat verder een groot aantal verdam-perpijpen en een mistafschelder. Het OTEC-systeem van de onderhavige aanvrage handhaaft verder een constante lage druk over elk van het grote aantal verdamperpijpen. Het OTEC-systeem van de onderhavige aanvrage wekt tevens vers 20 water als een primair product op. Het OTEC-systeem van de onderhavige aanvrage wekt uitsluitend voldoende electriciteit op, als een secundair product, om het OTEC-systeem zelf te bedrijven.

25 Samenvatting van de uitvinding Eén doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterd oceaan-thermische energie-omzettings-(OTEC)-systeem.

30 Het is een verder doel van de onderhavige uit vinding een verbeterd oceaan-thermische energie-omzet-tings-(OTEC)-systeem te verschaffen dat een werkfluidum verdampt op een natuurlijke diepte van het ontvangen warme zeewater om een werkdamp te produceren, energie opwekt uit 35 de werkdamp, en de werkdamp condenseert met koud zeewater op een natuurlijke diepte van het koude zeewater.

Het is een verder doel van de onderhavige uit- 1000149 4 vinding een verbeterd OTEC-systeem te verschaffen dat het warme zeewater ontvangt en het werkfluidum verdampt om de werkdamp te produceren, waarin de verdamping plaatsvindt op de natuurlijke diepte van het warme zeewater.

5 Het is een verder doel van de onderhavige uit vinding een OTEC-systeem te verschaffen dat de werkdamp condenseert met het koude zeewater, waarin de condensatie plaatsvindt op de natuurlijke diepte van het koude zeewater.

10 Deze doelen van de onderhavige uitvinding worden bereikt door het verschaffen van een oceaan-thermische energie-omzettings-(OTEC)-systeem, bevattende: ontzoutingsmiddelen voor het ontvangen van warm zeewater, die een deel van het warme zeewater flitsverdam-15 pen om stoom te produceren, en de stoom condenseren met koud zeewater om vers water te produceren; en energie-opwekkingsmiddelen voor het ontvangen van het warme zeewater, die een werkfluidum op een natuurlijke diepte van het ontvangen warme zeewater verdampen om 20 een werkdamp te produceren, die energie uit de werkdamp opwekken, en die de werkdamp met het koude zeewater condenseren op een natuurlijke diepte van het koude zeewater.

Deze doelen van de onderhavige uitvinding worden verder bereikt door het verschaffen van een OTEC-systeem 25 bevattende energie-opwekkingsmiddelen, die omvatten: verdampingsmiddelen voor het ontvangen van het warme zeewater en het verdampen van het werkfluidum om de werkdamp te produceren, waarbij de verdampingsmiddelen op de natuurlijke diepte van het warme zeewater geplaatst 30 zijn, turbinemiddelen voor het opwekken van de energie uit de werkdamp, en condensormiddelen voor het condenseren van de werkdamp met het koude zeewater, waarbij de condensormid-35 delen op de natuurlijke diepte van het koude zeewater geplaatst zijn.

Deze doelen van de onderhavige uitvinding worden 1000149 5 verder bereikt door het verschaffen van een werkwijze voor het opwekken van vers water, bevattende de stappen van: (a) het ontvangen van warm zeewater en het f litsverdampen van een deel van het warme zeewater om 5 stoom te produceren; (b) het condenseren van de stoom met koud zeewater om vers water te produceren; (c) het ontvangen van het warme zeewater en het verdampen van een werkfluidum op een natuurlijke diepte 10 van het warme zeewater om een werkdamp te produceren; en (d) het opwekken van energie uit de werkdamp en het condenseren van de werkdamp met het koude zeewater op een natuurlijke diepte van het koude zeewater.

Deze en andere doelen van de onderhavige uitvin-15 ding zullen beter blijken uit de gedetailleerde beschrijving die hierna gegeven wordt. Echter, dient begrepen te worden dat een gedetailleerde beschrijving en specifieke voorbeelden, hoewel bevoorkeurde uitvoeringsvormen van de uitvinding gevend, uitsluitend bij wijze van illustratie 20 gegeven worden, daar verscheidene veranderingen en wijzigingen binnen de geest en omvang van de uitvinding duidelijk worden voor diegenen die bekwaam zijn in de techniek aan de hand van deze beschrijving.

25 Korte beschrijving van de tekeningen

De onderhavige uitvinding zal meer volledig begrepen worden aan de hand van de hierna gegeven gedetailleerde beschrijving en de bijgaande tekeningen die 30 uitsluitend bij wijze van illustratie gegeven worden en dus niet beperkend zijn voor de onderhavige uitvinding en waarin: figuur 1 een conventioneel OTEC-systeem met gesloten cyclus toont; 35 figuur 2 een conventioneel OTEC-systeem met open cyclus toont; figuur 3 een conventioneel OTEC-systeem met 1000149 6 hybridecyclus toont; figuren 4(a) en 4(b) het verbeterde OTEC-systeem van de onderhavige uitvinding tonen, in een bevoorkeurde uitvoeringsvorm; 5 figuur 5(a) het platform toont dat het verbeter de OTEC-systeem weergegeven in figuren 4(a) en 4(b) ondersteunt ; figuur 5(b) het platform en de verdamper/conden-sor toont vanuit een verdamperperspectief; 10 figuur 5(c) het platform en de verdamper/conden sor vanuit een condensorperspectief toont; figuur 6(a) één uitvoeringsvorm van de nieuwe gecombineerde verdamper/condensor toont voor het OTEC-systeem weergegeven in figuren 4(a) en 4(b); 15 figuren 6(b) tot en met 6(d) drie alternatieven tonen voor het verzamelen van zaadluchtbellen voor het ontwikkelen van niet-condenseerbare gassen; figuur 7 een andere uitvoeringsvorm toont van de nieuwe gecombineerde verdamper/condensor voor het OTEC- 20 systeem weergegeven in figuren 4(a) en 4(b); figuur 8 een reservoirsysteem toont voor gebruik in het OTEC-systeem weergegeven in figuren 4(a) en 4(b); figuur 9 een mistafscheider toont van figuur 4(a) in één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; 25 figuur 10 een alternatieve uitvoeringsvorm toont van het energie-opwekkingssysteem weergegeven in figuur 4(b); figuur 11 een verdampermodel toont van het ammoniaverdampersubsysteem; 30 figuren 12 en 13 een individueel verdampingscom- ponent tonen van het verdampermodel van figuur ll; figuren 14 en 15 het electrische opwekkingssub-systeem tonen van het energie-opwekkingssysteem weergegeven in figuur 10; 35 figuur 16 een knikweerstandsversterking toont; figuur 17 een condensormodel toont van het ammoniacondensorsubsysteem; en 1000149 7 figuren 18 en 19 een individueel condenserings-component toont van het condensormodel van figuur 16.

Gedetailleerde beschrijving van de bavoorkeurde uitvoe-5 ringsvorm

Het verbeterde oceaan-thermische energie-omzet-tings-(OTEC)-systeem 400 van de onderhavige uitvinding, is, in een bevoorkeurde uitvoeringsvorm weergegeven in 10 figuren 4(a) en 4(b). Dit OTEC-systeem 400 wekt drie miljoen gallon water per dag en 2,0 megawatt totale elec-triciteit op. Deze 2,0 megawatt electriciteit worden gebruikt om het OTEC-systeem 400 weergegeven in figuren 4(a) en 4(b) van vermogen te voorzien, en als gevolg, is 15 de netto electriciteit opgewekt door het OTEC-systeem 400 van de onderhavige aanvrage nul megawatt. De verscheidene componenten van het OTEC-systeem van de onderhavige aanvrage zijn zodanig gedimensioneerd dat het aantal gallon vers water gemaximaliseerd wordt en de opgewekte hoeveel- 2 0 heid electriciteit voldoende is om het OTEC-systeem 400 van vermogen te voorzien.

Zoals weergegeven in figuren 4(a) en 4(b), bevat het OTEC-systeem 400 van de onderhavige aanvrage warm-zeewaterpompsysteem 402 voor het pompen van 2.500.000 25 pound warm zeewater per minuut. Het warm-zeewaterpompsys-teem 402 wordt gevoed door zes 4,83 voet ID-pijpen, die elk 300 voet lang zijn. Het 80°F warme zeewater dat uit het warme-zeewaterpompsysteem 402 komt wordt gesplitst.

1.780.000 pound per minuut stroomt naar flitsverdamper 406 30 en 720.000 pound per minuut stroomt naar ammoniaverdamper 412. Het warme zeewater treedt verdamper/condensor 404 binnen bij flitsverdamper 406 die gehouden wordt op een druk van 0,325 psi. Het warme zeewater wordt flitsverdampt door verscheidene flitsverdamperpijpen 408. Een warmwater- 3 5 afgifte bij een temperatuur van 69,6eF en stoom bij een druk van minder dan of gelijk aan 0,325 psi verlaat de flitsverdamper 406. De stoom wordt ingevoerd in een mist- 1000149 8 afscheider 410 bij een snelheid van 17.500 pound per minuut en de stoom die de mistafscheider 410 verlaat, verlaat deze bij een druk van groter dan of gelijk aan 0,275 psia. Deze stoom wordt ingevoerd in een vers-water-5 condensor 412 met 500.000 vierkante voet oppervlaktege-bied.

Koud zeewater treedt buizen van de verse water-condensor 412 binnen met een snelheid van 1.260.000 pound per minuut bij een temperatuur van 42,9°F. Dit koude 10 zeewater wordt verschaft door koud-zeewaterpompsysteem 414 die 1.920.000 pound koud zeewater per minuut ontvangt via zes 4.83 voet ID-pijpen, waarvan elk 7000 voet lang is. De verse watercondensor 412 wekt vers ontzout water op met een snelheid van 17.500 pound per minuut bij een tempera-15 tuur van 61° F en een koud-zeewaterafgiftestroom bij een temperatuur van 58,6°F. Het verse water dat vers-watercon-densor 412 verlaat is het primaire product van het verbeterde OTEC-systeem 400 van de onderhavige aanvrage.

Zoals boven besproken, toont figuur 4(a) elk van 20 de elementen noodzakelijk om vers ontzout water op te wekken uit het OTEC-systeem 400 van de onderhavige aanvrage. Daarentegen, toont figuur 4(b) van de onderhavige aanvrage de componenten noodzakelijk om voldoende electri-citeit op te wekken om het OTEC-systeem 400 van vermogen 25 te voorzien.

Het warme-zeewaterpompsysteem neemt 2.500.000 pound warm zeewater per minuut in en geeft 1.780.000 pound warm zeewater per minuut af aan de flitsverdamper 406. De resterende 720.000 pound warm zeewater per minuut bij een 30 temperatuur van 80°F wordt in een ammoniaverdamper 418 ingevoerd.

Analoog, ontvangt het koude-zeewaterpompsysteem 414 koud zeewater met een snelheid van 1.920.000 pound per minuut en geeft 1.260.000 pound koud zeewater per minuut 35 af aan de verse watercondensor 412.

De resterende 660.000 pound koud zeewater bij een temperatuur van 42,9°F wordt in een ammoniacondensor 1000149 9 416 ingevoerd. Het warme zeewater van het warme-zeewater-pompsysteem 402 wordt ingevoerd in de ammoniaverdamper 418, die 170.000 vierkante voet oppervlaktegebied heeft.

Het warme zeewater verwarmt vloeibaar ammonia 5 gepompt door een ammoniapomp 420 bij een druk bij 129,5 psia om ammoniadamp te produceren en een warmwaterafgifte bij een temperatuur van 74,1°C. De ammoniadamp wordt ingevoerd in een turbine 422 met een snelheid van 7.160 pound ammoniadamp per minuut teneinde een totaal vermo-10 gensopwekking van 2,0 megawatt te produceren. De ammoniadamp die de turbine 422 verlaat wordt in de ammoniaconden-sor 416 ingevoerd, die tevens 170.000 vierkante voet oppervlaktegebied heeft.

Het koude zeewater van het koude-zeewaterpomp-15 systeem 414 wordt tevens ingevoerd in de ammoniacondensor 416, die een koud-waterafgifte bij een temperatuur van 48,7°F uitvoert en vloeibaar ammonia bij een druk van 94 psia. Dit ammonia wordt teruggevoerd naar de ammoniapomp 420 teneinde het gesloten cyclusammoniapad te voltooien.

20 Het OTEC-systeem 400 beschreven in figuren 4(a) en 4(b) wordt ondersteund door het platform 500, weergegeven in figuur 5(a). Het platform 500 bevat twee deks 502 en 504, en bevat verder een omhulling 506 die de gehele structuur beneden het dek 504 bevat. De omhulling 506 25 steekt ongeveer 30 voet boven het wateroppervlak uit. De omhulling 506 heeft zes benen, waarvan twee in figuur 5(a) getoond worden als benen 508 en 510. De benen, die de 4,83 voet ID-pijpen kunnen huisvesten, die het koude-zeewater-pompsysteem 414 met koud zeewater voorzien van een diepte 30 van 2700 voet. Figuur 5(a) toont verder vier verdamper /condensors 400, hoewel dit aantal kan variëren in afhankelijkheid van de gewenste hoeveelheid vers water. Warm-zeewaterinnamepijpen 512 strekken zich benedenwaarts uit over minder dan 100 voet en voeden de vier verdam-35 per/condensors 404.

Figuur 5(b) toont het platform 500, het warm-zeewaterpompsysteem 402, een verdamper/condensor 404 (van 1000149 10 een verdamperperspeetief) een warm-zeewaterafgiftesysteem 514, en een niet-condenseerbare verwijderingssysteent 516. Zoals weergegeven in figuur 5(b) bevat elke flitsverdamper 406 vijftien flitsverdamperpijpen 408.

5 Figuur 5(b) toont verder een zaadluchtbellenop- wekkingssysteem 518. Figuur 5(b) toont verder twee alternatieve energieterugwinningsturbines 520 en 522, elk waarvan een turbinebladsysteem 524 bevat voor het extraheren van vermogen uit het afgegeven warme zeewater. In de 10 energieterugwinningsturbine 520 draait de warmwaterafgifte een turbine-as 526 en draait de as 526 een rechte hoekver-snellingsdoos 528, die verbonden is met een pomp van het warme-zeewaterpompsysteem 402, daardoor aanvullend vermogen aan de pomp verschaffend. In de energieterugwinnings-15 turbine 522 draait de warm-waterafgifte een turbine-as 530, die verbonden is met een generator 532. De electrici-teit geproduceerd door de generator 532 wordt waar dan ook in het OTEC-systeem 400 gebruikt wanneer nodig om de energieconsumptie te reduceren.

20 Figuur 5(c) toont de verdamper/condensor 404 vanuit een condensorperspectief en het koude-zeewaterpomp-systeem 414. Het koude zeewater treedt een pomp 531 van het koude-zeewaterpompsysteem 414 binnen. Het koude zeewater wordt vervolgens naar een inlaatverdeelstuk 533 ge-25 pompt dat het koude water verdeelt over een groot aantal condensorbuizen 538 van de verse-watercondensor 412. Het koude zeewater verlaat de verse-watercondensor 412 door een uitlaatverdeelstuk 534 en een koud-zeewaterafgifte-pijp. Een energieterugwinningsturbine 522 is geplaatst in 30 de koude-waterafgifte en voert dezelfde functie uit als de energieterugwinningsturbine 522 van figuur 5(b). Stoom condenseert op een uitwendige van het grote aantal condensorbuizen 538. De gecondenseerde stoom wordt gevoerd in trechtervormige verzamelingspoorten 536, en wordt vervol-35 gens naar de kust gepompt. Niet condenseerbare gassen en een deel van ongecondenseerd stoom worden in het vacuümsysteem 440 ingevoerd, dat het mengsel samendrukt om het 1000149 11 eerdere ongecondenseerde stoom te condenseren en niet-condenseerbare gassen af te geven aan de atmosfeer of om de koude-waterafgiften te verwarmen. Een deel van het koude zeewater wordt in het vacuümsysteem 540 ingevoerd 5 via pijp 542 om dit proces helpen te koelen.

De verdamper/condensor 404, weergegeven in figuur 4(a) zal nu in verder detail beschreven worden, zoals weergegeven in figuur 6(a). De flitsverdamper 406, de mistafschelder 410, de verse-watercondensor 412, en een 10 voorontluchtingskamer 602 zijn gehuisvest in verdamper/-condensoromhulling 600. Het warme zeewater van warm-zeewa-terpompsysteem 402 wordt ingevoerd in de voorontluchtingskamer 602. In de voorontluchtingskamer 602, worden niet-condenseerbare gassen gescheiden van het warme zeewater en 15 worden de niet-condenseerbare gassen ofwel teruggevoerd in de warme-waterafgiftepijp 622 of teruggevoerd naar de oceaan of de atmosfeer door het vacuümsysteem 540.

Het warme zeewater gaat van de voorontluchtingskamer 602 naar de f litsverdamper 406 via een flitsverdam-20 perpijp 408 daardoor waterdamp en mist producerend in de flitsverdamper 406. Stroomregelklep 410 regelt de stroom van warm zeewater in de f litsverdamper 406. De mistaf-scheider 410 is fysiek bevestigd aan de verdamper/conden-soromhulling 600 en een scheidingswand 606, en scheidt de 25 flitsverdamper 406 van de verse-watercondensor 412.

De mistaf scheider 410 vangt mist op op de f litsverdamper zijde en staat alleen waterdamp toe om te passeren zodat de waterdamp gecondenseerd kan worden in verse-watercondensor 412. De verse-watercondensor 412 bevat het 30 grote aantal condensorbuizen 538 en de gecondenseerde waterdamp wordt verzameld met een snelheid van 17.500 pound per minuut, zoals boven besproken met betrekking tot figuur 4(a).

In een poging om de hoeveelheid niet-condenseer-35 bare gassen te reduceren verwijdert door het vacuümsysteem 540, wordt een voorontluchtingskamer 602 gebruikt. Zaad-luchtbellen verschaffen een katalysator voor de verdere 1000149 12 ontwikkeling van niet-condenseerbare gassen in de vooront-wikkelingskamer 602. Deze zaadluchtbellen kunnen verzameld worden uit de warme-zeewaterinnaroe, de warme-zeewateraf-gifte, of uit de atmosfeer. Deze drie alternatieven zijn 5 in figuur 6(a) weergegeven.

Teneinde de zaadluchtbellen te verzamelen uit de warme-zeewaterinname, passeert het warme zeewater door een choke-segment 612 en treedt vervolgens de voorontluch-tingskamer 602 binnen. Bij het choke-segment 612, wordt de 10 druk verminderd als gevolg van de beperking in diameter en worden de zaadluchtbellen van de niet-condenseerbare gassen opgewekt. Aanvullend op de productie van zaadluchtbellen, verschaft het choke-segment 612 een grotere ontwikkeling van niet-condenseerbaren door het opwekken van 15 een lage drukpunt in de warme-zeewaterinnamestroom.

De zaadluchtbellen kunnen tevens geleverd worden door het verschaffen van een pijp met een regelklep 642 naar de atmosfeer.

De zaadluchtbellen kunnen tevens geleverd worden 20 uit de warme-zeewaterafgifte onder gebruikmaking van de drie technieken weergegeven in figuren 6(b)-(d). In figuur 6(b), wordt de diameter van de warme-zeewateruitlaat-stroompijp 610 gereduceerd van D0 tot Dj^ om een stagnatie-gebied te vormen onmiddellijk stroomafwaarts van D2 om de 25 zaadluchtbellen van de niet-condenseerbare gassen te scheiden van de warme-waterafgifte. De zaadluchtbellen worden gedragen door de zaadluchtbellenpijp 614 en het zaadluchtbelleninjectiesysteem 618 naar de voorontluch-tingskamer 602.

30 In een andere bevoorkeurde uitvoeringsvorm zoals weergegeven in figuur 6(C) wordt een keerschot (702) geplaatst in de warme-zeewaterinlaatstroompijp 610 om een stagnatiegebied op te wekken als gevolg van de obstructie van het keerschot 702 en de vergrote diameter van de pijp 35 in dit gebied. De afgezonderde zaadluchtbellen van de niet-condenseerbare gassen worden ingevoerd in de vooront-luchtingskamer 602 via de zaadluchtbellenpijp 614 en het 1000149 13 zaadluchtbelleninjectiesysteem 618.

In een andere bevoorkeurde uitvoeringsvorm zoals weergegeven in figuur 6(d), wordt een gebied van verticale snelheid 702 van nul opgewekt door horizontaal pijpdeel 5 704, waarin het natuurlijke drijfvermogen van de niet-condenseerbare gassen scheiding toestaan van de warme-zeewaterafgifte, zaadluchtbellen opwekkend, die in gebied 706 verzameld worden. De zaadluchtbellen worden vervolgens ingevoerd in de voorontluchtingskamer 602 via de zaad-10 luchtbellenpijp 614 en het zaadluchtbelleninjectiesysteem 618.

De voorontluchtingskamer 602 functioneert om zoveel van de niet-condenseerbare gassen (NGC) te verwijderen uit het warme zeewater voorafgaand aan inbrenging in 15 de flitsverdamper 406. Het percentage niet-condenseerbare gassen dat verwijderd wordt uit het zeewater is een functie van drie parameters: de druk in de voorontluchtingskamer 602, de tijdslengte dat het warme zeewater in de voorontluchtingskamer 602 verblijft en het doorsnede-20 oppervlak van de voorontluchtingskamer 602.

De voorontluchtingskamer 602 weergegeven in figuur 6(a) bevat verder keerschot 616, dat het warme zeewater op een indirecte manier voert naar de flitsver-damperpijpen 408. Dit verlengt de tijdsperiode waarin het 25 warme zeewater in de voorontluchtingskamer 602 is. Als gevolg, heeft het warme zeewater een grotere verblijftijd in de voorontluchtingskamer 602 en wordt zwaarder gezaad met luchtbellen, hetgeen een hoger percentage niet-condenseerbare gassen activeert om ontwikkeld te worden en 30 weggevoerd te worden aan de bovenzijde van de voorontluchtingskamer 602.

De niet-condenseerbare gassen die zich verzameld hebben aan de bovenzijde van de voorontluchtingskamer 602 worden vervolgens verwijderd door de NCG verwijderpijpen 35 620. De warme-zeewaterafgifte wordt vervolgens gebruikt om de niet-condenseerbare gassen samen te drukken zodat ze ofwel afgegeven kunnen worden bij atmosferische druk of 1000149 14 hergeabsorbeerd worden in de warxne-zeewaterafgifte die terug in de oceaan of de atmosfeer afgegeven wordt.

De NCG-verwijderpijpen 620 die de niet-conden-seerbare gassen uit de voorontluchtingskamer 602 verwijde-5 ren worden langs de warm-waterafgiftepijp 622 naar beneden verlengd met een verticaal beweegbare verlenging 624 tot een zodanige diepte dat de druk in de warme-waterafgifte-pijp 622 toenemend minder is dan de gewenste druk in de voorontluchtingskamer 602. Op deze manier, zullen de 10 verwijderde condenseerbare gassen van de voorontluchtingskamer 602 in de warme-waterafgiftepijp 622 stromen. Deze verlenging 624 kan verticaal naar boven en naar beneden bewogen worden zodat deze druk geregeld kan worden. De snelheid van het verticale stijgen van de luchtbellen in 15 het warme zeewater is minder dan de snelheid van de warme-zeewaterafgifte in de benedenwaartse pijp 622 zodat de luchtbellen naar beneden gedwongen worden samen met de afgiftestroom en samengedrukt worden als de druk in het water toeneemt.

20 Figuur 7 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van de verdamper/condensor 404 van figuur 6(a). Figuur 7 en figuur 6(a) bevatten talrijke gemeenschappelijke elementen, die dezelfde verwijzingscijfers hebben gekregen, en waarvan de beschrijving hier weggelaten is. De vooront-25 luchtingskamer 602 wordt buiten de omhulling 600 geplaatst en boven de verdampingspijpen 408. Deze configuratie vergroot NCG-verwijdering daar het warme zeewater meer tijd in de voorontluchtingskamer 602 verbrengt. Het grotere volume van de voorontluchtingskamer 602 en diens 30 hoogte boven de verdampingspijpen 408 verschaft additionele besturing van de druk binnen de flitsverdamper 406.

Opdat het OTEC-systeem van de onderhavige aanvrage continu vers water produceert uit vers-waterconden-sor 412, is het belangrijk, dat de druk in de flitsverdam-35 per 406 nabij 0,3 psia geregeld wordt. Daar de f litsverdamper 406 meervoudige flitsverdamperpijpen 408 bevat, is het tevens noodzakelijk om een constante druk bij elk van 1000149 15 de flitsverdamperpijpen 408 te handhaven. Indien de druk in de flitsverdamper 406 te ver boven 0,3 psia is, dan zal er niet voldoende stoom opgewekt worden. Indien de druk te ver beneden 0,3 is, kan de stoom niet de laatste conden-5 sorbuis 412 bereiken en begint de stoom zich te verzamelen en zorgt voor de beëindiging van de verwijdering van de niet-condenseerbare gassen. Het OTEC-systeem van de onderhavige aanvrage werkt typisch met een druk van 0,3 psia ± 0,05.

10 De verdamper/condensor 404 van de onderhavige aanvrage vereist relatief constante stroomsnelheden en drukken. Teneinde besturing te handhaven over de druk binnen de f litsverdamper 406 en over elk van de flitsver-damperpijpen 408, wordt een configuratie zoals die weerge-15 geven in figuur 8 gebruikt. De warme-zeewaterinlaatpijp 610 voert warm zeewater in pompen 402. Zouden de pompen 402 rechtstreeks verbonden zijn met elk van de flitsver-dampers 404, dan zouden spanningsvariaties in de pompen 406 rechtstreeks en nadelig de hoeveelheid waterdamp 20 beïnvloeden die opgewekt wordt in de flitsverdamper 406. Deze variaties zouden kunnen veroorzaken dat de druk in de f litsverdamper 406 te ver van 0,3 psia zou variëren, hetgeen zou resulteren in de opwekking van te veel of te weinig stoom, zoals boven besproken.

25 Dientengevolge, wordt in één uitvoeringsvorm van de bevoorkeurde uitvinding, de uitvoer van warm zeewater van elk van de pompen 402 samen in pijp 1004 gevoed, die elke flitsverdamper 406 voedt. Een statisch reservoir 1006 en persluchtbron 1008 regelen zeer nauwkeurig de druk in 30 de flitsverdampers 406.

In één bevoorkeurde uitvoeringsvorm, zoals weergegeven in figuur 9, is de mistaf schelder 410 een drie-doorgangsvisgraatstijl mistafschelder waarin elk wandelement 802 9,68 inch lang is en 1,5 inch van elkaar 35 geplaatst. De waterdamp en mist van de flitsverdamper 406 worden in de flitsverdamperzijde van de mistafschelder 410 ingevoerd. Als de gecombineerde waterdamp en mist over de 1000149 16 visgraatvormige wandelementen 802 van de mistafschelder 410 stroomt, contacteren de grotere mistdruppels de wandelementen 802 van de mistafscheider 410 en vallen op de bodem van de flitsverdamper 406, waar ze deel worden van 5 de warm-water af gif te. De mi staf scheider 410 staat toe dat de waterdamp doorgaat zodat de waterdamp gecondenseerd kan worden in de verse-watercondensor 412.

Figuur 10 toont een energie-opwekkingssysteem dat een alternatieve uitvoeringsvorm is van het energie-10 opwekkingssysteem van figuur 4(b). Het energie-opwekkingssysteem weergegeven in figuur 10 kan gebruikt worden samen met het ontzoutingssysteem van figuur 4(a), waar warm-zeewaterpompsysteem 402 en koud-zeewaterpompsysteem 414 niet vereist zijn, zoals beneden besproken zal worden.

15 Zoals weergegeven in figuur 10, is een ammonia- verdampersubsysteem 418 geplaatst op een diepte van ongeveer 75 voet van het oceaanoppervlak. Deze diepte is geselecteerd afhankelijk van een natuurlijke diepte en gewenste temperatuur van het warme zeewater dat vereist is 20 als een warme-zeewaterwarmtebron. Het warme zeewater treedt in het ammoniaverdampersubsysteem 418 en verwarmt vloeibaar ammonia afgegeven door vloeibaar ammoniatrans-port 4201 van ammoniatransportsubsysteem 420 om ammonia-damp en een warme-waterafgifte te produceren. De ammonia-25 damp wordt ingevoerd in electrisch opwekkingssubsysteem 422 teneinde electriciteit te produceren. Het electrische opwekkingssubsysteem 422 is boven het oceaanoppervlak geplaatst. De ammoniadamp activerende het electrische opwekkingsubssysteem 422 wordt ingevoerd in het ammonia-30 condensorsubsysteem 416 via dampammoniatransport 4202 van ammoniatransportsubsysteem 420, dat geplaatst is op een natuurlijke diepte van de gewenste koude-zeewaterwarmte-put. In een bevoorkeurde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, is het ammoniacondensorsubsysteem 416 ge-35 plaatst op een diepte van 2700 voet van het oceaanoppervlak.

Het koude zeewater op een diepte van 2700 voet 1000149 17 ingevoerd in ammoniacondensorsubsysteem 416 als een koude-zeewaterwarmteput en het ammoniacondensorsubsysteem 416 geeft een koude-zeewaterafgifte en vloeibaar ammonia af. Dit vloeibare ammonia wordt teruggevoerd naar het ammonia-5 verdampersubsysteem 418 via het vloeibare ammoniatransport 4201 van het ammoniatransportsubsysteem 420 teneinde de gesloten cyclus ammoniaweg te voltooien.

Het plaatsen van het ammoniaverdampersubsysteem 418 op een natuurlijke diepte waar de gewenste warme-10 zeewaterinname beschikbaar is, verzacht de behoefte voor het plaatsen van talrijke grote zeewaterpijpen en reduceert de energiekosten vereist om het warme zeewater naar het ammoniaverdampersubsysteem 418 te pompen. In plaats van het pompen van water van een verschillende diepte, 15 wordt het warme water op de geschikte diepte louter door het ammoniaverdampersubsysteem 418 gepompt. Analoge reducties in pijpen en energiekosten worden gerealiseerd door het plaatsen van het ammoniacondensorsubsysteem 416 op een natuurlijke diepte waar de vereiste koude-zeewaterinname 20 eenvoudig beschikbaar is. In de in figuur 10 weergegeven uitvoeringsvorm, wordt uitsluitend het ammonia naar verschillende dieptes gepompt, en niet het warme en koude zeewater. Daar de massastroomsnelheid van de ammoniadamp/-vloeistof veel kleiner is dan zowel de massastroomsnelheid 25 van het warme zeewater of het koude zeewater, wordt aanzienlijke energie bespaard door het uitsluitend pompen van de ammoniadamp/vloeistof naar verschillende dieptes.

Zoal weergegeven in figuur 10, is het ammoniacondensorsubsysteem 416 geplaatst in diep water. Het 30 ammoniacondensorsubsysteem 416 dient geschikt verankerd te worden om de druk op een dergelijke diepte te weerstaan.

Zoals weergegeven in figuur 10, is het ammonia-verdampersubsysteem 418 nabij het oppervlak van de oceaan geplaatst, in vlak warm water, en is het electrische 35 opwekkingssubsysteem 422 geplaatst boven het oceaanopper-vlak. Daar het electrische opwekkingssubsysteem 422 elec-triciteit opwekt, dient het verbonden te worden met kust- 1000149 18 vermogensverdelingscentra via vermogenslijnen.

Het ammoniaverdampersubsysteem 418 ontvangt vloeibaar ammonia van het vloeibare ammoniatransport 4201 van het ammoniatransportsubsysteem 420, verdeelt het 5 vloeibare ammonia over een groot aantal verdampermodellen 1100, weergegeven in figuur 11. In een bevoorkeurde uitvoeringsvorm, bevat het ammoniaverdampersubsysteem 418 vier verdampermodellen 1100. Verder, zoals weergegeven in figuur 11, bevat elk verdampermodel 1100 zes individuele 10 verdampingscomponenten 1102, waarin het vloeibare ammonia verdeeld wordt. Een individuele verdampingscomponent 1102 is weergegeven in figuur 12. Elke individuele verdampings-component 1102 brengt chloor in binnenkomend warm zeewater om biovervuiling binnen de buizen 1202 tegen te gaan. Het 15 ammoniaverdampersubsysteem 418 verzamelt en geeft het verdampte ammonia af aan het electrische opwekkingssubsys-teem 422. Het ammoniaverdampersubsysteem 418 ontvangt 102.000 lbs/min vloeibaar ammonia van het vloeibare ammoniatransport 4201 van het ammoniatransportsubsysteem 420 20 en verdeelt het vloeibare ammonia over de vierentwintig individuele verdampingscomponenten 1102.

De individuele verdampingscomponenten 1102 zijn van het omhullings- en buistype met ammonia op de omhul-lingszijde en natuurlijk optredend warm zeewater op de 25 buiszijde. Elke individuele verdampingscomponent 1102 is verticaal uitgelijnd zodat het warme zeewater in de richting van de zwaartekracht stroomt. Dit heeft twee doelen. Ten eerste, is de warme-zeewaterinlaat dichter bij het oceaanoppervlak, dat is in vlakker water, dit maakt de 30 zeewatertemperatuur een weinig hoger dan het zou zijn voor een horizontaal hellende eenheid. Ten tweede, zal de warme-zeewaterafgifte een weinig koeler zijn dan het omgevende zeewater, en als gevolg, zal een hogere dichtheid en dientengevolge de neiging hebben om te zinken. 35 Daar het wenselijk is om de afgifte te bewegen zodat het niet verder in het zeewater verontreinigd met thermische koeling, is het voordelig om het koelere water beneden- 1000149 19 waarts te duwen in overeenstemming met diens natuurlijke fysieke bewegingen. Een verticale uitlijning garandeert dat dit optreedt.

Elk van de vierentwintig individuele verdam-5 pingscomponenten 1102 heeft een inwendige buisdiameter 1202 van 0,715 inch en een uitwendige buisdiameter 1202 van 0,75 inch, bevat negentienduizend buizen 1202 in de cilinder met een spoed van ongeveer 1,25, en heeft een buislengte van 18 voet. Verder, is de omhulling 1204 18 10 voet lang met een inwendige diameter van 11,2 voet, een wanddikte groter dan 1 inch, en een uitwendige diameter van ongeveer 11,4 voet.

Het zeewater treedt de buizen 1202 binnen via een inlaatkegel 1206, geplaatst aan een boveneinde van 15 elke individuele verdampingscomponent 1102. De inlaatkegel 12 06 is 60 inch in diameter en strekt zich uniform uit onder een 30°-hoek om de 134,4 inch diameter van de omhulling 1204 te bereiken. Er is geen zeewateruitlaatkegel of verdeelstuk, zoals boven besproken, de zeewaterafgifte 20 gaat eenvoudig benedenwaarts uit in de omgeving.

Teneinde doeltreffende warmte-overdrachtssnelhe-den te bevorderen door het garanderen van voldoende water-zijconvectieve warmte-overdrachtscoëfficiënten, worden zeewaterpompen 1208 gebruikt. Het vertrouwen op natuurlij-25 ke convectie of onregelmatige zeewaterstromen om het zeewater continu te bewegen en te verplaatsen zou resulteren in warmte-overdrachtscoëfficiënten die zowel onvoorspelbaar als aanzienlijk lager zijn dan het geforceerde convectie-ontwerp van figuur 12. Daar de algehele warmte-30 overdrachtscoëfficiënt omgekeerd evenredig is met verdam-peroppervlaktegebied, zijn de zeewaterpompen 1208 cruciaal om het aantal buizen 1202 op een redelijk niveau te houden.

Elke individuele verdampercomponent 1102 vereist 35 een warme-zeewaterstroomsnelheid van 815.000 lbs/rain. Het water treedt binnen bij een temperatuur van ongeveer 80°F en vertrekt 1208 bij een temperatuur die 3,6°F koeler is 1000149 20 of ongeveer 77,4°F. De zeewaterpompen hebben een grote diameter, zijn axiaal, hebben een lage kop, en een hoge stroomsnelheid, en zijn direct geplaatst voor de inlaatke-gel 1206. Elke zeewaterpomp 1208 omvat een motor verbonden 5 aan het electrische opwekkingssubsysteem 422 door geschikte electrische bekabeling.

Het binnentredende warme zeewater kan van chloor voorzien worden op één van twee manieren. De eerste omvat een moleculair chloorreservoir 1210 geplaatst op het 10 oceaanoppervlak of op de verdampingsdiepte, dat chloorinject iebuizen 1212 voedt, circumferentieel geplaatst rond de zeewaterinlaatkegel 1206. Op deze manier, heeft het binnentredende warme zeewater stromende door de buizen 1202 voldoende chloorhoeveelheden om de groei van biologi-15 sche organismen te weerstaan. De chloorinjectie kan intermitterend, dat is 1 uur per dag, bij gemiddelde hoeveelheden dat is 100 delen per biljoen (ppb) , of continu met lage hoeveelheden zoals 35 tot 50 ppb plaatsvinden. Deze injectiehoeveelheden hangen af van het type buismateriaal, 20 lokatie, en tijd van het jaar.

Een tweede wijze voor het van chloor voorzien van het binnentredende warme zeewater is weergegeven in figuur 13 en omvat een electrolytisch systeem 1302 gebruikmakende van de geplatiniseerde titaniumanodes 1304 en 25 titaniumkathodes 1306 om een percentage van het opgeloste zout in het zeewater te electrolyseren om natriumhypochlo-riet te vormen, dat even effectief is als moleculair chloor in het voorkomen van biovervuiling. Een dergelijk electrolytisch systeem 1302 kan tevens continu of inter-30 mitterend toegepast worden, zoals boven besproken.

Het verdampte ammonia verlaat elke individuele verdampingscomponent 1102 en wordt gevoerd via een netwerk van stalen buizen en pijpen 1004 naar één van vier (4) stalen pijpen 1106 met een inwendige diameter van 5 voet. 35 Deze pijpen 1106 transporteren de ammoniadamp boven het oceaanoppervlak naar het electrische opwekkingssubsysteem 422.

1000149 21

Het electrische opwekkingssubsysteem 422 weergegeven in figuren 14 en 15, omvat zeven ammononiadampturbi-ne-uitzetters 1402, zeven corresponderende generatoren 1404, en inlaatverdeelstuksysteem 1408, een besturingscen-5 trum 1410, en electrische transformatoren (niet weergegeven) . De turbine-uitzetters 1402 nemen thermodynamische energie uit de ammoniadamp en transformeren deze in mechanische energie. De ammoniadamp treedt elke turbine-uitzet-ter 1402 binnen als een hoge druk, hoge enthalpie, volle-10 dig verdampte doch verzadigde damp en verlaat bij een lagere druk, een lagere temperatuur, en een lagere enthalpie. De geëxtraheerde energie wordt overgedragen in rota-tionele kracht van een as leidende naar één van de corresponderende generatoren 1404. Elke generator 1404 transfor-15 meert deze mechanische energie in electriciteit op een conventionele manier. De electrische transformatoren wijzigen de opgewekte electriciteit naar een zodanige spanning en frequentie dat het geleverd kan worden aan een lokaal rooster en aan delen van het OTEC-systeem die 20 electriciteit vereisen, namelijk de zeewaterpompen 1208 en vloeibare ammoniapompen 1704 (later te beschrijven). De verzadigde uitlaatdamp van de zeven ammoniadampturbine-uitzetters 1402 treden een uitlaatverdeelstuksysteem 1408 binnen dat de verzadigde uitlaatdamp verdeelt aan het 25 dampammoniatransport 4202 van het ammoniatransportsubsys-teem 420. Zoals boven besproken met betrekking tot figuur 10, bevat het ammoniatransportsubsysteem 420 twee verzamelingen pijplijnen, het dampammoniatransport 4202 en het vloeibare ammoniatransport 4201.

30 Het dampammoniatransport 4202 voert dampvormig ammonia van het electrische opwekkingssubsysteem 422 naar het ammoniacondensorsubsysteem 416. Het dampammoniatransport 4202 omvat vier afzonderlijke pijplijnen elk transporterende een gelijke eenvierde van de 102.000 lbs/min 35 stroom ammoniadamp. De inwendige diameter van elke pijplijn is 5 voet en de pijplijnen zijn gemaakt van koolstof-staal.

1000149 22

De druk binnen de pijplijnen blijft ongeveer constant bij ongeveer 95 psia. Daar de dampammoniatrans-portpijplijnen zich uitstrekken tot diepten van bijna 3000 voet, is de netto uitwendige druk zeer groot. Teneinde 5 knikken te weerstaan, dient de pijpwanddikte geleidelijk groter te worden als de pijp zich dieper uitstrekt en de uitwendige hydrostatische druk groter wordt. Het bereik van wanddikten en segmentlengten voor deze pijplijnen varieert van 1 inch en 40 voet bij het oceaanoppervlak tot 10 2,25 inch en 10 voet bij de aromoniacondensorsubsysteem 416 diepte. Aanvullend, is een knikweerstandsversterking 1600, weergegeven in figuur 16, opgenomen in elk van de koolstof staalpijpsegmenten 1602.

Het vloeibare ammoniatransport omvat een enkele 15 pijplijn 4201 die zich uitstrekt van het ammoniacondensor-subsysteem 416 in het koude-zeewatergebied naar het ammo-niaverdampersubsysteem 418 in het warme-zeewatergebied. De enkele pijplijn 4201 heeft een constante inwendige diameter van 2,5 voet en is eveneens gemaakt van koolstofstaal. 20 Zoals de dampammoniatransport 4202 pijplijnen, varieert de enkele vloeibare ammoniatransport 4201 pijplijnwanddikte en segmentlengte als een functie van diepte, in dit geval van 1,00 inch en 15 voet bij de ammoniacondensorsubsysteem 416 diepte tot 0,25 inch en 40 voet bij de ammoniaverdam-25 persubsysteem 418 diepte.

Het ammoniacondensorsubsysteem 416 ontvangt dampvormig ammonia van het dampammoniatransport 4202 van ammoniatransportsubsysteem 420, verdeelt het dampvormige ammonia over een groot aantal condensormodellen 1700 30 weergegeven in figuur 17. In een bevoorkeurde uitvoeringsvorm, bevat het ammoniacondensorsubsysteem 416 vier condensormodellen 1700. Verder, zoals weergegeven in figuur 17, bevat elk condensormodel 1700 vijf individuele condenserende componenten 1702, waarin de ammoniadamp verdeeld 35 wordt. Een individuele condenserende component 1702 is weergegeven in figuur 18. Elke individuele condenserende component 1702 chloreert het binnentredende koude zeewater 1000149 23 om biovervuiling binnen buizen 1802 van de individuele condenserende componenten 1702 te voorkomen. Het ammonia-condensorsubsysteem 416 verzamelt het vloeibare ammonia en retourneert het vloeibaar gemaakte ammonia naar het ammo-5 niaverdampersubsysteem 418 via het ammoniatransportsysteem 420.

Het ammoniacondensorsubsysteem 416 ontvangt de 102.000 lbs/min ammoniadamp van het dampammoniatransport 4202 van ammoniatransportsubsysteem 420 en verdeelt het 10 over de twintig individuele condenserende componenten 1702. Deze individuele condenserende componenten 1702 zijn van het omhullings- en buisvariëteit met ammonia op de omhullingszijde en natuurlijk optredend koud zeewater op de buiszijde. Elke individuele condenserende component 15 1702 is verticaal uitgelijnd zodat het koude zeewater tegen de zwaartekrachtrichting stroomt. Dit heeft twee doelen, zoals boven besproken met betrekking tot de individuele verdampingscomponenten 1102. De eerste is dat de zeewaterinlaat verder van het oceaanoppervlak is, dat is 20 in dieper water. Dit maakt de inlaat-koude-zeewatertempe-ratuur een weinig lager dan deze zou zijn voor een horizontaal gehelde eenheid. Ten tweede, is de zeewaterafgifte een weinig warmer dan het omgevingszeewater en zal als gevolg, een lagere dichtheid en dientengevolge de neiging 25 hebben om te stijgen. Daar het wenselijk is om de koude-zeewaterafgifte te verwijderen en te garanderen dat dit niet verder inlaat-zeewater met thermische verwarming verontreinigt, is het voordelig om de afgifte-koude-zeewa-ter naar boven te forceren in overeenstemming met diens 30 natuurlijke fysieke bewegingen. De verticale uitlijning garandeert dat dit optreedt.

Elk van de twintig individuele condenserende componenten 1702 heeft een inwendige buisdiameter 1802 van 0,695 inch en een uitwendige buisdiameter 1802 van 0,75 35 inch, achttienduizend buizen 1802 in de cilinder met een spoed van ongeveer 1,25, en een buislengte van 18,0 voet. De omhulling 1804 is tevens 18 voet lang met een inwendige 1000149 24 diameter van 10,8 voet en een uitwendige diameter van ongeveer 11,8 voet.

Het koude zeewater treedt de buizen 1802 binnen via een inlaatkegel 1806 geplaatst aan een onderste einde 5 van elk van de individuele condenserende componenten 1702. De inlaatkegel 1806 is 60 inch in diameter en strekt zich uniform uit onder een 30° hoek om de 130,8 inch diameter van de omhulling 1804 te bereiken. Er is geen zeewateruit-laatkegel of verdeelstuk, zoals boven besproken, de koude-10 zeewaterafgifte mondt eenvoudig bovenwaarts uit in de omgeving.

Teneinde adequate warmte-overdrachtshoeveelheden te bevorderen door het garanderen van voldoende zeewater-zijconvectiewarmte-overdrachtscoëfficiënten, worden zeewa-15 terpompen 1808 gebruikt. Het vertrouwen op natuurlijke convectie of de onregelmatige zeewaterstromen om continu het zeewater te bewegen en te verplaatsen resulteert in warmteoverdrachtscoëfficiënten die zowel onvoorspelbaar als aanzienlijk lager zijn dan het geforceerde convectie-20 ontwerp weergegeven in figuur 18. Daar de algehele warmteoverdrachtscoëff iciënt omgekeerd evenredig is met conden-soroppervlaktegebied, zijn de zeewaterpompen 1808 cruciaal voor het houden van het aantal buizen 1802 op een redelijk niveau.

25 Elke individuele condenserende component 1702 vereist een koude-zeewaterstroomsnelheid van 742.700 lbs/min. Het water treedt binnen bij een temperatuur van ongeveer 43,9°F en gaat uit met een temperatuur 3,9°F warmer of ongeveer 47,8°F. De zeewaterpompen 1808 hebben 30 een grote diameter, zijn axiaal, hebben een lage kop, een hoge stroomsnelheid, zijn onderdompelbaar, en zijn rechtstreeks voor de inlaatkegel 1806 geplaatst. Elke zeewater-pomp 1808 bevat een afzonderlijke motor verbonden aan het electrische opwekkingssubsysteem 422 door geschikte elec-35 trische bekabeling.

Het ammoniacondensorsubsysteem 416 lijdt niet aan dezelfde hoeveelheden biovervuiling als het ammonia- 1000149 25 verdampersubsysteem 418. Dit is vanwege de koudere temperatuur en de verschillende chemische inhoud van het zeewater op de grotere diepte. Echter, is biovervuilingsbestu-ring nog steeds noodzakelijk om een consistente warmte-5 overdrachtshoeveelheid te garanderen.

Zoals boven besproken met betrekking tot het ammoniaverdampersubsysteem 417, bestaan twee opties voor de chlorering van het inkomende koude zeewater. De eerste optie omvat een moleculair chloorreservoir 1810 geplaatst 10 op het oceaanoppervlak of op de ammoniacondensorsubsysteem 416 diepte dat chloorinjectiebuizen 1812 voedt, circumfe-rentieel geplaatst rond de ingang naar de zeewaterinlaat-kegel 1806. Op deze manier, stroomt het koude zeewater door de buizen 1802 met een voldoende chloorhoeveelheid om 15 de groei van biologische organismen te weerstaan. Zoals boven besproken, kan de chloorinjectie tussendoor plaatsvinden (zoals 1 uur per dag) bij gemiddelde hoeveelheden (100 ppb of continu bij lagere hoeveelheden 35-50 ppb) . Deze waarden zijn afhankelijk van de keuze van het buisma-20 teriaal, lokatie en tijd van het jaar.

Zoals eveneens boven besproken, bevat de tweede wijze een electrolytisch systeem 1902, weergegeven in figuur 19 met geplatiniseerde titaniumanodes 1904 en titaniumkathodes 1906 die biovervuiling tegengaan door 25 electrolyse van een bepaald percentage opgelost zout in het koude zeewater om natriumhypochloriet te vormen, dat even effectief is als moleculair chloor in het tegengaan van biovervuiling. Dit systeem kan tevens continu of intermitterend toegepast worden.

30 Het vloeibare ammonia verlaat elke individuele condensorcomponent 1702 en wordt via een netwerk van stalen buizen en pijpen gevoerd naar een vloeibare ammo-niapomp 1704 voor elk condensormodel 1700. De vloeibare ammoniapompen 1704 omvatten een aantal centrifugaalpompen 35 parallel of in serie werkend. Omhullingen beschermen de centrifugaalpompmotoren geplaatst op de ammoniacondensorsubsysteem 416 diepte en verbonden met het electrische 1000149 26 opwekkingssubsysteem 422 door onderwater-electrische kabel. De vloeibare ammoniapompen 1704 pompen het vloeibare ammonia in het vloeibare ammoniatransport 4201 van het ammoniatransportsubsysteem 420 en de gesloten cyclus is 5 voltooid.

Zoals weergegeven in figuur 10 en boven besproken, wordt door het plaatsen van de ammoniaverdamper 418 op een natuurlijke diepte waar de gewenste warme-zeewate-rinname beschikbaar is en het plaatsen van de ammoniacon-10 densor 416 op een natuurlijke diepte waar het vereiste koude zeewater beschikbaar de behoefte verzacht voor het pompen van grote hoeveelheden warm en koud zeewater. Daar uitsluitend de ammoniadamp/vloeistof gepompt wordt, wordt aanzienlijk: energie bespaard.

15 De uitvinding aldus beschreven zijnde, zal het duidelijk zijn dat deze gevarieerd kan worden op vele manieren. Dergelijke variaties dienen niet beschouwd te worden als een afwijking van de geest en omvang van de uitvinding en al dergelijke wijzigingen die voor de hand 20 liggend zouden zijn voor iemand met normale bekwaamheid in de techniek zijn bedoeld om bevat te zijn binnen de omvang van de volgende conclusies.

1000149

Claims (14)

1. Oceaan-thermische energie-omzettings-(OTEC)-systeem, bevattende: ontzoutingsmiddelen voor het ontvangen van warm zeewater, die een deel van het warme zeewater flitsverdam-5 pen om stoom te produceren, en de stoom condenseren met koud zeewater om vers water te produceren; en energie-opwekkingsmiddelen voor het ontvangen van het warme zeewater, die een werkfluidum op een natuurlijke diepte van het ontvangen warme zeewater verdampen om 10 een werkdamp te produceren, die energie uit de werkdamp opwekken, en die de werkdamp met het koude zeewater condenseren op een natuurlijke diepte van het koude zeewater.

2. OTEC-systeem volgens conclusie 1, waarin de ontzoutingsmiddelen een ontzoutingssysteem met open cyclus 15 zijn en waarin de energie-opwekkingsmiddelen een energiesysteem met gesloten cyclus zijn.

3. OTEC-systeem volgens conclusie 1, waarin een primair product van het OTEC-systeem het verse water is geproduceerd door de ontzoutingsmiddelen.

4. OTEC-systeem volgens conclusie 1, waarin de energie-opwekkingsmiddelen voldoende energie opwekken om het OTEC-systeem te bedrijven.

5. OTEC-systeem volgens conclusie l, waarbij de ontzoutingsmiddelen omvatten: 25 flitsverdampingsmiddelen voor het ontvangen van het warme zeewater en het flitsverdampen van het deel van het warme zeewater om de stoom te produceren, een mistafscheider voor het verwijderen van mist uit de stoom, en 30 condensormiddelen voor het condenseren van de stoom met het koude zeewater om het verse water te produ- 1000149 ceren.

6. OTEC-systeem volgens conclusie 1, waarbij de energie-opwekkingsmiddelen omvatten: verdampingsmiddelen voor het ontvangen van het 5 warme zeewater en het verdampen van het werkfluidum om de werkdamp te produceren, waarbij de verdampingsmiddelen op de natuurlijke diepte van het warme zeewater geplaatst zijn, turbinemiddelen voor het opwekken van de energie 10 uit de werkdamp, en condensormiddelen voor het condenseren van de werkdamp met het koude zeewater, waarbij de condensormiddelen op de natuurlijke diepte van het koude zeewater geplaatst zijn.

7. OTEC-systeem volgens conclusie 5, verder bevattende: een enkele behuizing voor het huisvesten van de flitsverdampingsmiddelen, de mistafschelder, en de condensormiddelen.

8. OTEC-systeem volgens conclusie 1, verder bevattende: een voorontluchtingskamer voor het verwijderen van niet-condenseerbare gassen uit het warme zeewater.

9. OTEC-systeem volgens conclusie 5, waarbij de 25 flitsverdampingsmiddelen een groot aantal verdampingspij- pen bevatten voor het flitsverdampen van het deel van het warme zeewater om de stoom te produceren.

10. OTEC-systeem volgens conclusie 9, verder bevattende: 30 verticale statische kopdrukreguleringsmiddelen voor het regelen van een druk bij elk van het grote aantal verdampingspijpen.

11. OTEC-systeem volgens conclusie 8, verder bevattende: 35 zaadluchtbelleninjectiemiddelen voor het injec teren van zaadluchtbellen in de voorontluchtingskamer om ontwikkeling van de niet-condenseerbare gassen te bevorde- 1000149 ren.

12. Werkwijze voor het opwekken van vers water, bevattende de stappen van: (a) het ontvangen van warm zeewater en het 5 f litsverdampen van een deel van het warme zeewater om stoom te produceren; (b) het condenseren van de stoom met koud zeewater om vers water te produceren; (c) het ontvangen van het warme zeewater en het 10 verdampen van een werkfluidum op een natuurlijke diepte van het warme zeewater om een werkdamp te produceren; en (d) het opwekken van energie uit de werkdamp en het condenseren van de werkdamp met het koude zeewater op een natuurlijke diepte van het koude zeewater.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarin een primair product van de werkwijze het verse water is geproduceerd in de stap (b).

14. Werkwijze volgens conclusie 12, waarin de energie opgewekt in de stap (d) voldoende is om een OTEC-20 systeem te bedrijven die de werkwijze uitvoert. -o-o-o-o-o-o-o-o- 1000149