温差发电方法和温差发电设备技术

本发明专利技术涉及新能源的技术领域，公开了温差发电方法和温差发电设备，其中温差发电设备利用介质的温差使工质推动叶轮转动做功进行发电，包括可转化装置和导流管，转化装置内部开设有包括可供工质受热上升的内腔，还包括可借助较高温介质进行热交换的加热结构以及可借助较低温介质进行热交换的冷却结构，加热结构设置于转化装置下端，冷却结构设置于转化装置上端，导流管竖直设置，其上端连通至内腔的上部，其下端设有叶轮腔，叶轮设置于叶轮腔内，叶轮腔下端连通至内腔下部。本发明专利技术中的温差发电设备，利用外部介质的温差，配合压强控制，加热使气态工质上升，再转化为液态，利用其携带的重力势能推动叶轮发电，发电效率高，推广成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源的
，尤其涉及温差发电方法和温差发电设备。
技术介绍
温差式发电技术是在新能源技术探索中，研究出的一种较为前沿的发电技术，其原理是借助外部介质的温差，使工质做功，最终推动叶轮转动发电。例如海洋温差发电技术，由于热带区域的海洋表层与几百至上千米深处之间存在着基本恒定的20～25℃的温差，为发电提供了一个总量巨大并且非常稳定的冷热源。目前，全世界海洋温差能的理论估计储存量为100亿千瓦，所以OTEC在1981年的联合国新能源和可再生能源会议中确认为所有海洋能转换系统中最重要的新能源系统。在现有技术的海洋温差发电法，原理是利用温度较高的海水通过蒸发器将低沸点工质汽化，然后利用工质的蒸汽推动汽轮发电机组发电，完成后再利用温度较低的海水通过冷凝器将工质汽冷却回液态，并采用工质泵将该液态的工质泵回蒸发器，如此往复进行发电。在海洋温差发电领域，无论是用朗肯循环还是上原循环等等，都是利用透平汽轮机带动发电机来进行发电的，在小温差，如11℃到25℃之间的环境下，由于小温差环境下工质前后体积变化小，导致压差小，最后蒸汽循环的汽轮机做功发电的效率低。并且常规汽轮机在这种工况下热功转换效率本身较低，如果需要提升功率，只能采用体积庞大的叶轮，或者采多叶轮排列，在海面上形成庞大的汽轮机采能场，导致建设成本和设备成本提高；膨胀做功后气体被冷源液化后，还需要消耗较多的电力把液体重新压入蒸发器进行循环，在温差较小的情况下耗费的电力与发出的电力相较，已经失去了温差发电工程的意义。因此，采用现有的海洋温差发电的方法进行发电，发电效率低，发电成本高，无法商业化有效的利用海洋温差进行发电。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供温差发电方法，旨在解决现有技术的温差发电方式发电成本高，发电效率低的问题。本专利技术是这样实现的，温差发电方法，用于利用介质的温差使工质推动叶轮转动做功进行发电，包括以下步骤：1)借助较高温的所述介质加热所述工质，使所述工质被汽化上升至较高位置；2)借助较低温的所述介质冷却气化上升的所述工质，使所述工质在较高位置冷凝为液态；3)导流液态的所述工质使其较高位置下落，推动叶轮机转动做功发电；4)导流并集中做功完成后的工质，重复步骤1)。与现有技术相比，本专利技术中的海洋温差发电方法，先加热工质，待其上升后冷凝液化，利用其重力势能推动叶轮转动发电。这种发电方式，对小温差环境适应性强，对叶轮要求低，相应地发电成本低，发电效率高，而且易于推广，可以有效的利用广泛的温差资源，例如海洋温差、地表空气温差等进行发电。本专利技术还提供了温差发电设备，利用介质的温差使工质推动叶轮转动做功进行发电，包括可使所述工质先加热上升然后冷凝成为液态的转化装置和用于引导转化成液态的所述工质推动所述叶轮转动的导流管，所述转化装置内部开设有包括可供所述工质受热上升的内腔，还包括可借助较高温所述介质进行热交换的加热结构以及可借助较低温所述介质进行热交换的冷却结构，所述加热结构设置于所述转化装置下端，所述冷却结构设置于所述转化装置上端，所述导流管竖直设置，其上端连通至所述内腔的上部，其下端设有叶轮腔，所述叶轮设置于所述叶轮腔内，所述叶轮腔下端连通至所述内腔下部。本专利技术中的温差发电设备，其转化装置内部控制压强环境，外部抽取具有温差的介质与工质进行热交换，先使工质先在气态状态下沿内腔加热上升，然后在高处冷凝转化为液态，流下推动叶轮，利用其重力势能进行发电。发电原理简单，对小温差环境适应性好，发电效率高、成本低。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的温差发电设备的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例一提供的温差发电设备的另一种控温结构原理图；图3为图1中接口加压装置的结构示意图；图4为图1中另外一种接口加压装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例二提供的温差发电设备的整体结构示意图；图6为图5中加热结构在水平方向延伸示意图。图7为本专利技术实施例三提供的深海温差发电设备的整体结构示意图；具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体附图对本实施例的实现进行详细的描述。实施例一：本实施例提供了温差发电方法，采用300-1000米下的冷海水作为较低温介质，洋表层100-200米热海水作为较高温介质，二氧化碳作为主要工质进行发电，包括以下步骤：1)借助较高温的介质，即抽取的较高温海水，通过热交换加热工质，使其气化上升；2)借助较低温的介质，即抽取的较低温海水，通过热交换冷却气化上升的工质，使其冷凝为液态；3)导流液态的工质从高处流下，推动叶轮机转动做功发电；4)导流集中做功完成的工质，重复步骤1)。本实施例中最后参与做功发电的介质为液态，借助其重力势能进行发电，而现有技术中是依靠气态的介质体积变化进行发电，二者相比，本实施例中采用的方法对叶轮本身的要求低，功能转化效率高，而且更加适应温差较小的环境下发电，其成本低，发电效率高。本实施例中采用的工质为二氧化碳，在实际使用中，还可以根据压强、温度的条件，在二氧化碳中参杂水蒸气和/或雾化的小水珠作为次要工质，利用二氧化碳受热的升力携带水蒸气或水蒸气凝结的小水珠共同上升，水和二氧化碳还具有小部分形成碳酸的结合力，这些因素可共同提高热能转换为重力势能的热效率，增加总的重力势能，从而提高发电效率。以下结合本实施例提供的温差发电设备1，详细进行说明。如图1所示，温差发电设备1，包括转化装置和导流管12，转化装置包括内腔、加热结构132和冷却结构131。内腔沿竖直方向延伸，内部容纳有二氧化碳作为工质。转化装置下端设有加热结构132，加热结构132可借助较高温的海水加热该位置，使位于该位置的工质受热并且沿内腔上升；上端设有冷却结构131，冷却结构131可借助较低温的海水冷却该位置，使位于该位置的工质冷凝。导流管12竖直设置，上端连通至内腔的上部，可供冷凝后的工质流出，下端设有叶轮腔122，叶轮设置于叶轮腔122内，叶轮腔122下端连通至内腔下部，可将做功完成后的工质导流回内腔的下端。温差发电设备1的发电流程为：(1)位于内腔下端的工质(最初状态，此时工质为液态)，在加热结构132的加热下，液态工质汽化，温度升高，来自较热海水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
温差发电方法，用于利用介质的温差使工质推动叶轮转动做功进行发电，其特征在于，包括以下步骤：1)借助较高温的所述介质加热所述工质，使所述工质被汽化上升至较高位置；2)借助较低温的所述介质冷却气化上升的所述工质，使所述工质在较高位置冷凝为液态；3)导流液态的所述工质使其较高位置下落，推动叶轮机转动做功发电；4)导流并集中做功完成后的工质，重复步骤1)。

【技术特征摘要】
1.温差发电方法，用于利用介质的温差使工质推动叶轮转动做功进行发
电，其特征在于，包括以下步骤：
1)借助较高温的所述介质加热所述工质，使所述工质被汽化上升至较高位
置；
2)借助较低温的所述介质冷却气化上升的所述工质，使所述工质在较高位
置冷凝为液态；
3)导流液态的所述工质使其较高位置下落，推动叶轮机转动做功发电；
4)导流并集中做功完成后的工质，重复步骤1)。
2.如权利要求1所述的温差发电方法，其特征在于，所述工质为二氧化碳
或二氧化碳和水的混合物。
3.温差发电设备，利用介质的温差使工质推动叶轮转动做功进行发电，其
特征在于，包括可使所述工质先加热上升然后冷凝成为液态的转化装置和用于
引导转化成液态的所述工质推动所述叶轮转动的导流管，所述转化装置内部开
设有包括可供所述工质受热上升的内腔，还包括可借助较高温所述介质进行热
交换的加热结构以及可借助较低温所述介质进行热交换的冷却结构，所述加热
结构设置于所述转化装置下端，所述冷却结构设置于所述转化装置上端，所述
导流管竖直设置，其上端连通至所述内腔的上部，其下端设有叶轮腔，所述叶
轮设置于所述叶轮腔内，所述叶轮腔下端连通至所述内腔下部。
4.如权利要求3所述的温差发电设备，其特征在于，所述转化装置包括两
端连接于所述导流管的转化管，所述转化管具有依次连接的上连接段、竖直段
和下连接段，所述上连接段连接于所述导流管的上端且设有所述加热结构，所
述下连接段连接于所述叶轮腔下端且设有所述冷却结构，所述竖直段内部的空
腔即为所述内腔。
5.如权利要求4所述的温差发电设备，其特征在于，所述竖直段包括多级
沿竖直方向排列并依次连接的单元管，各所述单元管外侧壁上部设...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚彥林，
申请(专利权)人：林荣炎，姚彥林，
类型：发明
国别省市：广东;44