本发明专利技术提供了一种利用海洋温差发电的方法及装置，用海洋表层的热海水加热低沸点工质，使之蒸发，送入汽轮机推动汽轮发电机组做功发电，汽轮机排出的工质乏气用海洋深层的冷海水冷凝为液态，再用热海水加热，送入汽轮机，使之蒸发，推动汽轮机发电机组做功发电，如此循环，持续发电；还利用洋面风力发电，并用该电力驱动热泵装置，由热泵装置的媒质将工质的温度进一步提高，增大工质体积膨胀率；由热泵装置的媒质将冷海水的温度进一步降低，再用该低温海水去冷凝工质乏气，增强对工质乏气的冷凝效果。本发明专利技术提高了海洋温差发电闭式循环发电的效率，实现了海洋温差能和风能的综合利用，具有重要的实用价值，是绿色环保能源，易于大规模使用和推广。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋温差能利用领域，具体是一种风能热泵伴随加热的海洋温差发电的方法及装置。
技术介绍
热带区域的海洋表层与几百至上千米深处存在着基本恒定的20 25°C的温差， 这就为发电提供了一个总量巨大且非常稳定的冷热源。海洋温差发电(OTEC)的基本原理就是利用海洋表面的高温海水加热低沸点工质并使其汽化，或通过降压使海水汽化以驱动汽轮机发电。同时利用从海底提取的低温海水(4 6°C)将做功后的排气冷凝，使之重新变为液体。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被1981年联合国新能源和可再生能源会议确认为所有海洋能转换系统中最重要的。我国南沙、西沙群岛远离大陆，电力联网困难，然而那里太阳日照强烈，温差能利用最具潜力。据初步计算，南海温差能资源技术上可开发利用的装机容量高达13. 21 14. 76亿千瓦，若能因地制宜的加以利用，不仅对岛屿的经济发展产生积极的影响，还能够为海上工程作业、采油、海防甚至沿海城市提供便利的电能，因此发展海洋温差能发电技术具有重要意义。目前海洋温差发电的主要方式有三种即闭式循环系统、开式循环系统以及综合了两者优点的混合式循环系统。这三种循环系统技术上以闭式循环方案最接近商业化应用。如图1所示是现有技术的闭式循环海洋温差发电的系统流程图，来自海洋表层的表层高温海水A先在蒸发器14内将热量传给丙烷等低沸点工质，使之蒸发，工质蒸发变成蒸汽推动蒸汽透平6中的汽轮机做功，汽轮机排出的工质再进入冷凝器8，被几百米深的深层低温海水B冷却后重新变为液态，然后再用工质泵2把液态工质输送进蒸发器14，以实现循环使用。具体流程如下首先，工质泵2抽取贮液筒1内的液态丙烷等低沸点工质进入蒸发器14，蒸发器14内通过高温海水泵3抽入表层高温海水A，表层高温海水A与液态丙烷换热，使得液态丙烷在蒸发器14内汽化、成为丙烷蒸汽，换热后的表层高温海水A排入海洋 C。丙烷蒸汽进入蒸汽透平6，推动汽轮机做功，使之产生机械能，发电机7再将机械能转换为电能。之后，汽轮机排出的丙烷蒸汽进入冷凝器8，冷凝器8通过低温海水泵15抽取的深层低温海水B，将丙烷蒸汽冷凝液化为液态丙烷，液态丙烷保存在贮液筒1中，深层低温海水B与丙烷蒸汽换热后排入海洋C。现有的海洋温差发电装置运行结果表明，由于表层高温海水A和深层低温海水B 的温差不大，即使采用低沸点的工质，海洋温差发电系统的效率也极低。例如以丙烷为循环工质的海洋温差发电系统中，即使表层海水温度为30°C，深层海水温度为4°C时，理想朗肯循环效率也只有约1。并且实际循环中还有管道阀门等部件的损失，因此可能使循环发出的电力还不足以维持工质泵和低温海水泵的正常工作，这使海洋温差发电系统一直难以得到推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在传统的闭式海洋温差发电系统的基础上，提供一种利用风能发电驱动热泵伴随加热的海洋温差发电的方法及装置，以提高发电效率。本专利技术所采用的技术方案是一种利用海洋温差发电的方法，用海洋表层的热海水加热低沸点工质，使之蒸发，送入汽轮机推动汽轮发电机组做功发电，汽轮机排出的工质乏气用海洋深层的冷海水冷凝为液态，再用热海水加热，送入汽轮机，使之蒸发，推动汽轮机发电机组做功发电，如此循环，持续发电；还利用洋面风力发电，并用该电力驱动热泵装置，由热泵装置的媒质将工质的温度进一步提高，增大工质体积膨胀率；由热泵装置的媒质将冷海水的温度进一步降低，再用该低温海水去冷凝工质乏气，增强对工质乏气的冷凝效果。所述低沸点工质是液氨或丙烷。所述热泵装置的媒质是二氟一氯甲烷。所述热泵装置的媒质将工质的温度加热至5(T65°C。由热泵装置的媒质将冷海水的温度降低至1°C，再用该低温海水去冷凝工质乏气。一种海洋温差发电装置，包括汽轮发电机组，由蒸汽透平和发电机组成，用于发电； 工质储罐，用于储存透平工质；工质预热器，具有工质进、出口和表层海水进、出口，其工质出口连接蒸汽透平的进口， 用于通过表层海水将工质加热，使之蒸发；工质泵，布置在工质储罐和工质预热器之间，其进口连接工质储罐，出口连接工质预热器，用于将工质泵入工质预热器；低扬程海水泵，连接工质预热器，用于将表层海水泵入工质预热器； 工质冷凝器，具有工质进、出口和深层海水进、出口，其工质进口连接蒸汽透平的排气口，工质出口连接工质储罐，用于将蒸汽透平排除的工质乏气冷凝为液态，返回工质储罐； 高扬程海水泵，连接冷凝器的海水进口，用于将深层海水泵入冷凝器，冷却工质乏气； 还包括热泵装置及其驱动装置，所述驱动装置是风力发电机，布置在沿海滩涂，利用洋面风力发电，所述热泵装置包括 冷媒储罐，用于储存冷媒；压缩机，由风力发电机驱动，用于压缩冷媒，使其成为高温冷媒； 工质再热器，布置在工质预热器和蒸汽透平之间，具有工质进、出口和冷媒进、出口，其工质进口连接工质预热器的出口，其工质出口连接蒸汽透平的进口，其冷媒进口连接压缩机的出口，由高温冷媒将工质的温度进一步提高；气动膨胀冷却器，布置在工质再热器的冷媒出口管道上，用于将加热工质后的冷媒急冷；冷媒蒸发器，布置在冷媒储罐与工质冷凝器之间，具有冷媒进、出口和深层海水进、出口，其冷媒进口连接工质再热器的冷媒出口，其冷媒出口连接冷媒储罐，其深层海水进口连接高扬程海水泵的出口，其深层海水出口连接工质冷凝器的深层海水进口 ；利用急冷后冷媒蒸发吸热，使深层海水的温度进一步降低。所述气动膨胀冷却器由若干个多个设置在冷媒管道中的孔板式节流元件构成，孔板式节流元件上设置有若干个节流孔。所述气动膨胀冷却器将加热工质后的冷媒急冷至-20°C。所述热泵装置的压缩机有备用电源。本专利技术所产生的有益效果是本专利技术的利用海洋温差发电的方法及装置，在传统的闭式海洋温差发电系统(Ocean Thermal Energy Conversion Closed Cycle，CC-OTEC)的基础上，利用海洋温差能这一环保能源优势的同时，利用风能发电驱动热泵提高海洋温差发电透平低沸点工质进口温度同时降低冷源温度，即利用海洋风能转化为机械能、直接驱动热泵系统内部的制冷剂进行蒸发和冷凝的热循环，并从低温海水中提出热量来加热海洋温差发电蒸汽轮机进口处的工质。 本专利技术以海洋表面海水为热源，海洋深层800米以下海水为冷源，同时利用风能发电带动热泵系统进一步加热海洋温差发电蒸汽透平进口处循环工质的温度并降低冷海水的温度， 增大了热源和冷源的温差，与现有技术的海洋温差发电系统相比，大大提高了闭式循环的效率。在本专利技术中，低沸点工质由工质泵提高输送到预热器中，由海洋表层海水对工质进行预热，再利用风能驱动压缩机压缩的高温冷媒，对工质进一步加热，直到其达到过热状态，这一过程对热泵系统来说，也可以看作是在冷却热泵中冷媒。过热的工质气体进入透平中，推动透平做功带动发电机发电；而加热过工质的冷媒经气动膨胀冷却器绝热节流后，温度迅速降低，再进入蒸发器中吸收从海洋深层抽出来冷海水的热量变成气体。这一过程，冷媒温度升高而冷却海水温度降低；变成气体的冷媒重新进入压缩机，实现热泵循环；而被冷却后的冷海水进入冷凝器，用来冷凝从蒸汽透平中排出的做功后的工质，工质变为液体后由工质泵提高压力，再次输送到预热器中，这样蒸汽透平也实现了闭式循环。这一循环过程中，可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种利用海洋温差发电的方法，用海洋表层的热海水加热低沸点工质，使之蒸发，送入汽轮机推动汽轮发电机组做功发电，汽轮机排出的工质乏气用海洋深层的冷海水冷凝为液态，再用热海水加热，送入汽轮机，使之蒸发，推动汽轮机发电机组做功发电，如此循环，持续发电；其特征在于，还利用洋面风力发电，并用该电力驱动热泵装置，由热泵装置的媒质将工质的温度进一步提高，增大工质体积膨胀率；由热泵装置的媒质将冷海水的温度进一步降低，再用该低温海水去冷凝工质乏气，增强对工质乏气的冷凝效果。
【技术特征摘要】
1.一种利用海洋温差发电的方法，用海洋表层的热海水加热低沸点工质，使之蒸发，送入汽轮机推动汽轮发电机组做功发电，汽轮机排出的工质乏气用海洋深层的冷海水冷凝为液态，再用热海水加热，送入汽轮机，使之蒸发，推动汽轮机发电机组做功发电，如此循环， 持续发电；其特征在于，还利用洋面风力发电，并用该电力驱动热泵装置，由热泵装置的媒质将工质的温度进一步提高，增大工质体积膨胀率；由热泵装置的媒质将冷海水的温度进一步降低，再用该低温海水去冷凝工质乏气，增强对工质乏气的冷凝效果。2.如权利要求1所述的利用海洋温差发电的方法，其特征在于，所述低沸点工质是液氨或丙烷。3.如权利要求1所述的利用海洋温差发电的方法，其特征在于，所述热泵装置的媒质是二氟一氯甲烷。4.如权利要求1所述的利用海洋温差发电的方法，其特征在于，所述热泵装置的媒质将工质的温度加热至5(T65°C。5.如权利要求1所述的利用海洋温差发电的方法，其特征在于，由热泵装置的媒质将冷海水的温度降低至rc，再用该低温海水去冷凝工质乏气。6.一种海洋温差发电装置，包括汽轮发电机组，由蒸汽透平和发电机组成，用于发电； 工质储罐，用于储存透平工质；工质预热器，具有工质进、出口和表层海水进、出口，其工质出口连接蒸汽透平的进口， 用于通过表层海水将工质加热，使之蒸发；工质泵，布置在工质储罐和工质预热器之间，其进口连接工质储罐，出口连接工质预热器，用于将工质泵入工质预热器；低扬程海水泵，连接工质预热器，用于将表层海水泵入工质预热器； 工质冷凝器，具有工质进、出口和...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡佳林，莫尔兵，刘平，王建录，王兵，邓良，李飞，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：51
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