[发明专利]海水温差发电工作介质二次加热和同质冷却的方法及装置

说明书

(一).技术领域

本发明涉及海水温差发电领域，特别是涉及到工作介质二次加热的方法、冷媒介质深海水冷的方法和工作介质同质冷却的方法及实施诸方法的装置。

(二).背景技术

现有海水温差发电船和其它陆基利用海水温差发电的设施，除具备热力发电模式所必需具备的气轮机和发电机的常规运转的环节之外，主要采用以表层高温海水加热液体工作介质使其蒸发气化为蒸汽介质，以深层冷海水冷却工作后的蒸汽介质的方法，来达到和维持气轮机两端工作介质的温度差和压力差，从而形成发电工作的动力源。其工作介质一般采用低沸点的液体物质，如丙烷、氟利昂、液氨等。背景技术所采用的工作介质加热和冷却的方法，是以抽取表层高温海水和500米以下的深层冷海水分别在热交换器中对工作介质进行加热和水冷的，这种加热和水冷方法的热效率比较低，可供利用的温差较小，需要特殊材质的热交换器，并且需要耗费较大能量，其加热和冷却所需海水占据的空间也很庞大，导致设备投资巨大，致使可供输出电量的单位成本过高，从而丧失了应有的商业利用价值。

(三).发明内容

针对现有技术，抽取表层高温海水和深层冷海水对工作介质进行加热和冷却时效率低下和可供利用的温差较小的问题，本发明提供一套装置，在此基础上可实现工作介质的二次加热和液体冷媒介质的深海水冷及工作介质的同质冷却的方法，能够有效扩大可供利用的温差范围，代替抽取海水对工作介质进行加热和冷却的方法，提高冷却效率，降低能源耗费和设备投资，并且能够最大限度的保持海水原有的温差条件。

本发明的技术方案以如下方式实现：添加与工作介质相同的物质作为冷媒介质，即所添加的冷媒介质是与工作介质物理性质相同化学成份也完全一致的同一种物质，冷媒介质与工作介质的添加比例为0.05～1∶1。将加压液化的冷媒介质进行深海水冷并带压回流至工作地，通过吸收工作后蒸汽介质的热量而蒸发气化，并且直接与工作后的蒸气介质混合，以此完成对工作后蒸汽介质的冷却。混合后的蒸气介质受压力差的吸引进入气压机组的气缸中加压至呈过热饱和蒸气状态，经冷却后恢复液体状态，并按原有比例重新划分为工作介质和冷媒介质，进入下一个工作循环。

上述呈过热饱和蒸气状态的混合介质的冷却过程，同时做为工作介质的二次加热过程，二者以淡水或冷却油为载体进行热交换，以这种方式来实现和完成混和介质的冷却以及工作介质的二次加热过程。

实施上述方法的装置，它包括换热器、热交换箱、U型管、支撑架和经过改进的蒸发器。换热器由箱体和两层换热管组成，下层换热管的入口分别与两组气压机组的出口相联通，出口分别与蒸发器和U型管的入口相联接，上层换热管的进气孔与蒸发器的出气孔相联通，出气孔与气轮机的进气孔相联接。热交换箱的腔体呈扁卵圆型，出气孔与气压机的进气孔相联接，进气孔与气轮机的出气孔相联接，腔体为混气室，内容气化室，气化室呈卵圆型腔体，入口处装有节流装置，起减压扩容作用，与U型管的出口相联接，气化室的出口呈喇叭口状，开口于混气室。热交换箱是液体冷媒介质蒸发气化及与工作后的蒸气介质混合冷却的装置。U型管为液体冷媒介质深海水冷的传输管路和冷却装置，其入口和出口分别与换热器下层换热管的出口和热交换箱的入口相联接。管路竖直延伸至深海中(以陆地和岛屿为载体的发电站，可倾斜探入深层海水中)，底部为由一组金属管呈180度平行往复排列的散热管道组成的水冷装置，可固定于支撑架的平台上。支撑架为钢结构支架，上端固定于船体，竖直延伸至深海中，上置平台用于固定U型管，平台底面以锁链联接锚体可以起到纵向稳定船体和防止船体横向移动过大的作用，支撑架向下延伸至海底并以建筑方法固定于海底，是本发明的又一实施例——海水温差发电的一种形式。

本发明由于采用了上述方法和实施诸方法的装置，可以大幅度增加有效温差，以丙烷为例，如果冷媒介质与工作介质的比例为1∶1的话，通过二次加热过程和同质冷却过程，工作介质的工作温差可以达到80℃甚至100℃以上，并且无需特殊的换热器，鉴于二次加热的可靠效果，可以将一次加热器——蒸发器挪至船体周围的表层高温海水中，如此无需再以海水的方式对工作介质进行加热和水冷，能够大幅度提高热交换效率和工作效率，在装机容量相同的情况下，可增加电力输出1～2倍，减少船体总吨位80～90％，降低设备投资60～95％，如果正常工作时采用气轮机的机械能，带动气压机工作，还可减少相应数量的装机容量，仍可降低设备投资2～5％，或者在装机容量不变的情况下，提高可供电力输出20～40％。

(四).附图说明

图1为海水温差发电船和/或海水温差发电站的工艺流程线路图。