太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置及其使用方法。該復(fù)疊式發(fā)電裝置包括有用于加熱表層海水的太陽能熱水器、與所述太陽能熱水器的高溫海水出口連接的多級閃蒸罐、與所述多級閃蒸罐連接的有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)和為所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)提供冷卻水的深層冷海水供給泵，所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)包括有依次連接并構(gòu)成有機朗肯發(fā)電循環(huán)回路的蒸發(fā)器、安裝有發(fā)電機的膨脹機、冷凝器、有機工質(zhì)儲液罐和有機工質(zhì)泵，其中，所述蒸發(fā)器與所述多級閃蒸罐連接。上述復(fù)疊式發(fā)電及海水淡化裝置將太陽能加熱所述表層海水以補償海洋溫差能并利用有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)發(fā)電，同時還可以利用蒸發(fā)器的冷凝淡水制取淡水，綜合利用多種能源。
【專利說明】太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到太陽能和海洋水溫差能綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置及其使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，國家對能源的需求越來越大，而我國礦物燃料的儲備卻越來越少，且礦物燃料的燃燒使得環(huán)境日益惡化，因此，開發(fā)新能源成為我國解決能源危機和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。而且，在我國的沿海和海島地區(qū)，有許多地方嚴重地缺電和缺少淡水，嚴重地影響了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展和人民群眾的生活水平提高。然而，海洋是一個巨大的能源庫，蘊藏著多種可再生能源，其中海洋溫差儲量最大，是國際社會公認的最具開發(fā)潛力的能源之一。同時，海洋及其周邊還具有非常豐富的太陽能等資源。若把太陽能和海洋溫差能有效地利用起來，就能很好地解決上述地區(qū)的困難，變劣勢為優(yōu)勢，為這些地區(qū)提供電能，并對海水進行淡化。然，現(xiàn)有技術(shù)中存在太陽能和海洋溫差能等能源綜合利用率比較低，成本比較高等缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置及其使用方法。
[0004]本發(fā)明提供一種太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置，其特征在于:它包括有用于加熱表層海水的太陽能熱水器、與所述太陽能熱水器的高溫海水出口連接的多級閃蒸罐、與所述多級閃蒸罐連接的有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)和為所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)提供冷卻水的深層冷海水供給泵，所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)包括有依次連接并構(gòu)成有機朗肯發(fā)電循環(huán)回路的蒸發(fā)器、安裝有發(fā)電機的膨脹機、冷凝器、有機工質(zhì)儲液罐和有機工質(zhì)泵，其中，所述蒸發(fā)器與所述多級閃蒸罐連接。
[0005]其中，所述多級閃蒸罐包括與所述太陽能熱水器的高溫海水出口連接的首級閃蒸罐、與所述首級閃蒸罐的濃縮海水出口連接的中間級閃蒸罐，和與所述中間級閃蒸罐的濃縮海水出口連接的末級閃蒸罐；所述末級閃蒸罐的濃縮海水被排至海水，所述中間級閃蒸罐包括多個串聯(lián)設(shè)置的閃蒸器，所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)中的所述蒸發(fā)器為與所述多級閃蒸罐對應(yīng)并連接的多級蒸發(fā)器。其中，所述多級閃蒸罐中的閃蒸罐的壓強不同，且從首級閃蒸罐到末級閃蒸罐，其壓強逐漸降低；所述多級閃蒸罐可以為六級閃蒸罐、七級閃蒸罐、八級閃蒸罐、十級閃蒸罐、十二級閃蒸罐、十四級閃蒸罐，甚至十四級閃蒸罐以上。
[0006]基于上述復(fù)疊式發(fā)電裝置，它進一步包括與所述蒸發(fā)器的冷凝淡水出口連通的淡水儲槽。
[0007]基于上述復(fù)疊式發(fā)電裝置，所述蒸發(fā)器為與所述多級閃蒸罐一一對應(yīng)且連通的多級蒸發(fā)器。其中，所述多級蒸發(fā)器中的蒸發(fā)器的數(shù)量與所述多級閃蒸罐中的閃蒸罐的數(shù)量相同，且相同級別的蒸發(fā)器與閃蒸罐連通。所述多級閃蒸罐排出的水蒸氣為所述多級蒸發(fā)器提供加熱其中的液態(tài)有機工質(zhì)的熱源。
[0008]基于上述復(fù)疊式發(fā)電裝置，它還包括與所述多級蒸發(fā)器連接的抽真空系統(tǒng)，用于提高所述有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。
[0009]基于上述復(fù)疊式發(fā)電裝置，所述多級蒸發(fā)器中的各級蒸發(fā)器設(shè)置在所述多級閃蒸罐對應(yīng)級別的閃蒸罐的外部或內(nèi)部；在所述多級蒸發(fā)器中，首級蒸發(fā)器的有機工質(zhì)蒸氣出口與所述膨脹機連接，末級蒸發(fā)器的液態(tài)有機工質(zhì)進口與所述有機工質(zhì)泵的出口連接。
[0010]當(dāng)所述多級蒸發(fā)器中的各級蒸發(fā)器設(shè)置在所述多級閃蒸罐對應(yīng)級別的閃蒸罐的外部時，各級蒸發(fā)器與同級別的閃蒸罐的蒸氣出口連接。具體地，該多級蒸發(fā)器包括與所述首級閃蒸罐的蒸氣出口連接的首級蒸發(fā)器，與所述中間級閃蒸罐的蒸氣出口分別連接的中間級蒸發(fā)器和與所述末級閃蒸罐的蒸氣出口連接的末級蒸發(fā)器；所述首級蒸發(fā)器、所述中間級蒸發(fā)器和所述末級蒸發(fā)器依次串聯(lián)設(shè)置，且所述首級蒸發(fā)器的有機工質(zhì)蒸氣出口與所述膨脹機連接，所述末級蒸發(fā)器的液態(tài)有機工質(zhì)進口與所述有機工質(zhì)泵的出口連接，所述首級蒸發(fā)器、所述中間級蒸發(fā)器和所述末級蒸發(fā)器的冷凝淡水出口分別與所述淡水儲槽連接，所述首級蒸發(fā)器、所述中間級蒸發(fā)器和所述末級蒸發(fā)器分別與抽真空系統(tǒng)連接。
[0011]當(dāng)所述多級蒸發(fā)器中的各級蒸發(fā)器設(shè)置在所述多級閃蒸罐對應(yīng)級別的閃蒸罐的內(nèi)部時，各級蒸發(fā)器設(shè)置在同級別的閃蒸罐的內(nèi)部的上方。具體地，所述多級蒸發(fā)器包括設(shè)置在所述首級閃蒸罐內(nèi)的首級蒸發(fā)器、設(shè)置在所述中間級閃蒸罐內(nèi)的中間級蒸發(fā)器和設(shè)置在所述末級閃蒸罐內(nèi)的末級蒸發(fā)器，所述首級蒸發(fā)器、所述中間級蒸發(fā)器和所述末級蒸發(fā)器依次串聯(lián)設(shè)置，且所述首級蒸發(fā)器的有機工質(zhì)蒸氣出口與所述膨脹機連接，所述末級蒸發(fā)器的液態(tài)有機工質(zhì)進口與所述有機工質(zhì)泵的出口連接，所述首級蒸發(fā)器、所述中間級蒸發(fā)器和所述末級蒸發(fā)器的冷凝淡水與所述淡水儲槽連接。
[0012]基于上述復(fù)疊式發(fā)電裝置，它還包括表層海水供給泵、混合罐和增壓泵，其中，所述混合罐、所述增壓泵、所述太陽能熱水器與所述多級閃蒸罐依次連接構(gòu)成高溫海水循環(huán)回路，且所述混合罐與所述表層海水供給泵連接。所述混合罐與所述多級閃蒸罐的濃縮海水出口連通。
[0013]本發(fā)明還提供上述復(fù)疊式發(fā)電裝置的使用方法包括:
形成水蒸氣:將表層海水輸送到所述太陽能熱水器中，所述太陽能熱水器將其中的海水加熱成高于等于80°C的高溫海水，該高溫海水被輸送到所述多級閃蒸罐中形成被輸送至所述蒸發(fā)器的水蒸氣；
所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電:所述蒸發(fā)器輸送出的水蒸氣加熱所述蒸發(fā)器中的液態(tài)有機工質(zhì)使之變成有機工質(zhì)蒸氣；該有機工質(zhì)蒸氣被送到所述膨脹機中并推動所述膨脹機做功發(fā)電；所述膨脹機排出的乏汽進入所述冷凝器中，被通過深層冷海水供給泵抽取到所述冷凝器中的深層冷海水冷凝，變成液態(tài)有機工質(zhì)；該液態(tài)有機工質(zhì)通入到所述有機工質(zhì)儲液罐并通過所述有機工質(zhì)泵輸送到所述蒸發(fā)器中，以進行有機朗肯發(fā)電循環(huán)。
[0014]基于上述復(fù)疊式發(fā)電裝置的使用方法，所述高溫海水被輸送到所述多級閃蒸罐中形成被輸送至所述蒸發(fā)器的水蒸氣的步驟包括:所述高溫海水輸入到所述多級閃蒸罐中的首級閃蒸罐中形成溫度高于等于70°C的首級水蒸氣和首級濃縮海水，所述首級水蒸氣被輸送到多級蒸發(fā)器中的首級蒸發(fā)器；所述首級濃縮海水在所述多級閃蒸罐中流動并流入到末級閃蒸罐中形成末級濃縮海水；所述首級濃縮海水在流入所述末級閃蒸罐的過程中形成水蒸氣，且該水蒸氣被輸送到同級別的蒸發(fā)器中。
[0015]基于上述復(fù)疊式發(fā)電裝置的使用方法，當(dāng)所述末級濃縮海水的溫度低于表層海水溫度時，被排放到大海中；當(dāng)所述末級濃縮海水的溫度高于表層海水溫度時，被通入到混合罐中，并與通過表層海水供給泵輸送到該混合罐中的表層海水混合，且由增壓泵輸送到所述太陽能熱水器中，并被所述太陽能熱水器加熱成高于等于80°C的高溫海水，該高溫海水被通到所述多級閃蒸罐中直至形成高于表層海水溫度的末級濃縮海水，完成高溫海水循環(huán)。
[0016]基于上述復(fù)疊式發(fā)電裝置的使用方法，所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的步驟包括:液態(tài)有機工質(zhì)從所述有機工質(zhì)儲液罐流出并通過所述有機工質(zhì)泵輸送到所述多級蒸發(fā)器中的末級蒸發(fā)器中，該液態(tài)有機在所述多級蒸發(fā)器中流動，且被從所述多級閃蒸罐中的各級閃蒸罐排出的水蒸氣加熱，并流到所述首級蒸發(fā)器中，被所述首級水蒸氣加熱成有機工質(zhì)蒸氣，該有機工質(zhì)蒸氣被通入到所述膨脹機中做功發(fā)電；其中，所述液態(tài)有機工質(zhì)在所述多級蒸發(fā)器中流動的過程中，進入所述多級蒸發(fā)器中的各級水蒸氣并冷凝，形成通過各級蒸發(fā)器的冷凝淡水出口排出的淡水。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置具有以下優(yōu)點:本發(fā)明利用所述太陽能熱水器將表層海水加熱到80°C以上，并利用所述多級閃蒸罐排出的所述水蒸氣加熱所述蒸發(fā)器中的液態(tài)有機工質(zhì)成氣態(tài)有機工質(zhì)以驅(qū)動膨脹機做功，從而驅(qū)動所述有機朗肯系統(tǒng)循環(huán)持續(xù)發(fā)電，并利用深層海水冷卻做功后的乏汽以增加工質(zhì)在膨脹機前后的溫差和焓降，從而輸出更多的功，同時，所述水蒸氣在所述蒸發(fā)器中被冷凝形成淡水，因此，本發(fā)明提供的所述復(fù)疊式發(fā)電裝置利用太陽能補償海洋溫差能加熱所述表層海水并結(jié)合有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)發(fā)電，同時還可以得到副產(chǎn)品淡水，實現(xiàn)了太陽能、海洋溫差能等能源的綜合利用，提高了能源利用率；同時，利用所述多級閃蒸罐得到的淡水，消耗的能量比較少，從而降低了海水淡化成本。
[0018]進一步，在本發(fā)明提供的復(fù)疊式發(fā)電裝置中，所述多級閃蒸罐與所述多級蒸發(fā)器一一分別連接，利用該多級閃蒸罐形成的蒸汽多級加熱有機工質(zhì)，減小傳熱溫差，提高能源利用率和發(fā)電效率。
[0019]進一步，當(dāng)從所述太陽能熱水器輸出的高溫海水在經(jīng)過所述多級閃蒸罐閃蒸之后，其末級閃蒸罐的濃縮海水出口溫度低于所述表層海水的溫度，可以直接排放到海水中，從而可以充分利用所述高溫海水的能量，減少能源浪費，同時提高海水淡化量。
[0020]進一步，當(dāng)所述多級閃蒸罐的濃縮海水出口溫度高于所述表層海水的溫度時，本發(fā)明通過所述混合罐回收所述多級閃蒸罐排出的具有較高溫度的濃縮海水，并與所述表層海水混合，降低太陽能熱水器的進出口海水的溫差，充分利用所述濃縮海水的余熱，降低所述太陽能熱水器的能耗，有利于節(jié)約能源。
[0021]進一步，本發(fā)明提供的復(fù)疊式發(fā)電裝置的使用方法，聯(lián)合使用海洋溫差能和太陽能，與單純太陽能相比，增加了能源利用量，溫度差從原來的單純海洋溫差20°C左右，太陽能至少70°C，至少提聞到90°C左右，大幅度提聞了能源利用范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置及其工作流程不意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明第二實施例提供的太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置及其工作流程不意圖。
[0024]其中，圖1中的元件符號1、表層海水供給泵；2、混合罐；3、增壓泵；4、太陽能熱水器；5、多級閃蒸罐；51、首級閃蒸罐；52、中間級閃蒸罐；53、末級閃蒸罐；6、蒸發(fā)器；61、首級蒸發(fā)器；62、中間級蒸發(fā)器；63、末級蒸發(fā)器；7、冷凝水儲槽；8、加壓泵；9、反滲透膜過濾器；10、沖洗水儲槽；11、淡水儲槽；12、膨脹機；13、冷凝器；14、有機工質(zhì)儲液罐；15、有機工質(zhì)泵；16、深層冷海水供給泵；17、抽真空系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0025]下面通過【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0026]請參閱圖1，本發(fā)明第一實施例提供一種太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置，包括用于加熱表層海水的太陽能熱水器4、與所述太陽能熱水器4的高溫海水出口連接的多級閃蒸罐、與所述多級閃蒸罐連接的有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)和為所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)提供冷卻水的深層冷海水供給泵16。
[0027]所述復(fù)疊式發(fā)電裝置還包括有用于抽取表層海水的表層海水供給泵I和與所述表層海水供給泵I連接的增壓泵3。所述增壓泵3將抽取的表層海水輸送到所述太陽能熱水器4中。所述太陽能熱水器4將所述表層海水加熱成溫度為80°C以上的高溫海水。所述太陽能熱水器4的高溫海水出口與所述多級閃蒸罐連接，所述多級閃蒸罐的蒸氣出口與所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)連接。其中，當(dāng)所述太陽能熱水器4的高溫海水出口的溫度控制在100°C?125°C時，可以保證太陽能的最高利用率，并可防止海水結(jié)垢。本實施例中，所述表層海水的溫度大約為26°C，所述太陽能熱水器將所述表層海水加熱到大約120°C。
[0028]所述多級閃蒸罐為十級閃蒸罐，其包括與所述太陽能熱水器4的高溫海水出口連接的首級閃蒸罐51、與所述首級閃蒸罐51的濃縮海水出口連接的中間級閃蒸罐52，和與所述中間級閃蒸罐52的濃縮海水出口連接的末級閃蒸罐53。所述中間級閃蒸罐52包括八個串聯(lián)設(shè)置的閃蒸罐(圖未示)，所述末級閃蒸罐53的濃縮海水出口與海水連通。
[0029]所述有機發(fā)電系統(tǒng)包括有與所述多級閃蒸罐連接的蒸發(fā)器、與所述蒸發(fā)器的有機工質(zhì)蒸氣出口連接的安裝有發(fā)動機的膨脹機12、與所述膨脹機12連接的冷凝器13、與所述冷凝器13的有機工質(zhì)出口連接的有機工質(zhì)儲液罐14、連接所述有機工質(zhì)儲液罐14及所述蒸發(fā)器的有機工質(zhì)泵15、和與所述冷凝器13的冷卻水進口連接的深層冷海水供給泵16。其中，所述蒸發(fā)器、所述膨脹機12、所述冷凝器13、所述有機工質(zhì)儲液罐14和所述有機工質(zhì)泵15依次連接構(gòu)成有機朗肯發(fā)電循環(huán)回路。
[0030]本實施例中，所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)中的蒸發(fā)器為十級蒸發(fā)器安裝在所述十級閃蒸罐外，該十級蒸發(fā)器包括與所述首級閃蒸罐51的蒸氣出口連接的首級蒸發(fā)器61，與所述中間級閃蒸罐52的蒸氣出口分別連接的中間級蒸發(fā)器62和與所述末級閃蒸罐53的蒸氣出口連接的末級蒸發(fā)器63 ;所述首級蒸發(fā)器61、所述中間級蒸發(fā)器62和所述末級蒸發(fā)器63依次串聯(lián)設(shè)置，且所述首級蒸發(fā)器61的有機工質(zhì)蒸氣出口與所述膨脹機12連接，所述末級蒸發(fā)器63的液態(tài)有機工質(zhì)進口與所述有機工質(zhì)15的出口連接，所述首級蒸發(fā)器61、所述中間級蒸發(fā)器62和所述末級蒸發(fā)器63的冷凝淡水出口分別與所述淡水儲槽7連接，且分別與抽真空系統(tǒng)17連接。所述多級蒸發(fā)器中的每個蒸發(fā)器安裝在其同級別的閃蒸罐外。所述中間級蒸發(fā)器63包括八個不同級別的蒸發(fā)器，并與所述中間級閃蒸罐52中的閃蒸罐一一對應(yīng)。可以理解，所述多級蒸發(fā)器中的每個蒸發(fā)器還可以安裝在其同級別的閃蒸罐內(nèi)。
[0031]可以理解，本實施例提供的所述復(fù)疊式發(fā)電裝置還可以包括與安裝在所述膨脹機12上的發(fā)電機連接的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)以補充所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)出的電力。所述復(fù)疊式發(fā)電裝置也可以包括與安裝在所述膨脹機12上的發(fā)電機連接的電能儲存系統(tǒng)，以儲存所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)出的電力。所述復(fù)疊式發(fā)電裝置還可以進一步包括與所述多級閃蒸罐的高溫海水進口連接的儲熱系統(tǒng)，以儲存高溫海水中的熱量以備在天氣不好的時候能夠維持所述利用太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置運轉(zhuǎn)，所述儲熱系統(tǒng)可以為相變材料儲熱系統(tǒng)。
[0032]本發(fā)明實施例還提供上述復(fù)疊式發(fā)電裝置的使用方法包括:
形成水蒸氣:通過表層海水供給I泵抽取所述表層海水并輸送到所述增壓泵3中，所述增壓泵3將所述表層海水輸送到所述太陽能熱水器4中；所述太陽能熱水器4將所述表層海水成溫度為120°C的高溫海水，并將所述高溫海水輸入到所述首級閃蒸罐51中形成溫度大約為100°C的首級水蒸氣和首級濃縮海水，所述首級水蒸氣通入到所述首級蒸發(fā)器61中；所述首級濃縮海水在所述中間級閃蒸罐52中形成中間級水蒸氣和中間級濃縮海水，所述中間級水蒸氣被輸送到所述中間級蒸發(fā)器62中，所述中間級濃縮海水被通入到所述末級閃蒸罐53中；所述末級閃蒸罐53將其中的中間級濃縮海水變成溫度大約為16°C的末級水蒸氣和末級濃縮海水，所述末級水蒸氣被通入到所述末級蒸發(fā)器63中，所述末級濃縮海水被排放到海水中。
[0033]所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電:啟動所述抽真空系統(tǒng)，所述末級蒸發(fā)器63通過進入其中的所述末級水蒸氣加熱所述液態(tài)有機工質(zhì)，將加熱后的液態(tài)有機工質(zhì)輸送到所述中間級蒸發(fā)器62中，同時，所述末級水蒸氣被冷凝成淡水并通過所述末級蒸發(fā)器63的冷凝淡水出口輸送到所述淡水儲槽7中；所述中間級蒸發(fā)器62中的液態(tài)有機工質(zhì)通過進入其中的中間級水蒸氣被再次加熱后送到所述首級蒸發(fā)器61中，所述中間水蒸氣則被冷凝成淡水并通過所述中間級蒸發(fā)器62的冷凝淡水出口輸送到所述淡水儲槽7中；所述首級蒸發(fā)器61通過所述首級水蒸氣將進入其中的液態(tài)有機工質(zhì)加熱成所述有機工質(zhì)蒸氣，并將所述有機工質(zhì)蒸氣通入到所述膨脹機12中，所述首級水蒸氣則被冷凝成淡水并通過所述首級蒸發(fā)器61的冷凝淡水出口輸送到所述淡水儲槽7中；所述有機工質(zhì)蒸氣通過所述蒸發(fā)器6的有機工質(zhì)蒸氣出口送到所述膨脹機12中并推動所述膨脹機12做功發(fā)電；做功后的乏汽進入所述冷凝器14中被通過所述深層冷海水供給泵16抽取海平面200米以下且溫度大約為4°C的深層海水冷凝，變成液態(tài)有機工質(zhì)；所述液態(tài)有機工質(zhì)通過所述冷凝器13的液態(tài)有機工質(zhì)出口排出并進入到所述有機工質(zhì)儲液罐14中；從所述有機工質(zhì)儲液罐14中流出的液態(tài)有機工質(zhì)通過所述有機工質(zhì)泵15輸送到所述多級蒸發(fā)器中，以繼續(xù)進行有機朗肯發(fā)電循環(huán)。所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)通過利用太陽能加熱表層海水，并將高溫海水通入所述閃蒸罐5中形成水蒸氣，以為提供所述膨脹機12做功發(fā)電的能量，還利用深層海水冷卻做功乏汽，充分利用太陽能和海洋溫差能發(fā)電。
[0034]請參閱圖2，本發(fā)明第二實施例提供一種太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置，本實施例提供的復(fù)疊式發(fā)電裝置與第一實施例提供的復(fù)疊式發(fā)電裝置基本相同，不同之處在于本實施例提供的復(fù)疊式發(fā)電裝置還包括高溫海水循環(huán)系統(tǒng)，以及與所述蒸發(fā)器的冷凝淡水出口連接的海水淡化系統(tǒng)。
[0035]具體地，本實施例提供的高溫海水循環(huán)系統(tǒng)包括有連接所述增壓泵3和所述多級閃蒸罐5的混合罐2。所述混合罐2、所述增壓泵3、所述太陽能熱水器4和所述多級閃蒸罐5依次連接形成高溫海水循環(huán)回路。本實施例中,表層海水的溫度大約為20°C。
[0036]所述海水淡化系統(tǒng)包括有與所述蒸發(fā)器6的冷凝淡水出口連接的冷凝水儲槽7、與所述冷凝水儲槽7連接的加壓泵8、和所述加壓泵8的輸水口連接的過濾器9和分別與所述過濾器9連接的淡水儲槽11和沖洗水儲槽10。本實施例中，所述過濾器9為反滲透膜過濾器，主要用于去除從所述蒸發(fā)器6中冷卻凝結(jié)出的冷凝水中的氯離子以提供更高純度的純水。所述淡水儲槽11中的淡化水能作為飲用水，所述沖洗水儲槽10中的淡化水可以用作洗浴等非飲用水。
[0037]本發(fā)明實施例提供的上述復(fù)疊式發(fā)電裝置的使用方法與第一實施例提供的復(fù)疊式發(fā)電裝置的使用方法基本相同，不同之處在于所述形成水蒸氣的過程和所述海水淡化系統(tǒng)的工作過程。
[0038]形成水蒸氣:通過所述表層海水供給泵I將溫度大約為4°C的表層海水輸送到所述混合罐2中；所述混合罐2通過所述增壓泵3將所述表層海水送到所述太陽能熱水器4中；所述太陽能熱水器4將所述增壓泵3送的海水加熱至90°C?100°C的高溫海水，并將該高溫海水輸送到所述多級閃蒸罐5中變成大約為90°C的水蒸汽和濃縮海水；所述多級閃蒸罐5的蒸氣出口與所述蒸發(fā)器6連接，將所述水蒸氣送到所述蒸發(fā)器6中；所述多級閃蒸罐5的海水出口與所述混合罐2連接，將其中的具有較高溫度濃縮海水排放到所述混合罐2中，與所述表層海水混合，并一起通過所述增壓泵3送到所述太陽能熱水器4中，繼續(xù)進行高溫海水循環(huán)。通過所述混合罐2回收所述多級閃蒸罐5排出的具有較高溫度的濃縮海水，可以利用所述濃縮海水的余熱，降低所述太陽能熱水器4的能耗，有利于節(jié)約能源。
[0039]所述海水淡化系統(tǒng):所述多級閃蒸罐5排出的所述水蒸氣通入到所述蒸發(fā)器6中被所述液態(tài)有機工質(zhì)冷卻變成冷凝水，所述蒸發(fā)器6通過其冷凝水出口將所述冷凝水排出，并將所述冷凝水所述冷凝水儲槽7中；所述冷凝水從所述冷凝水儲槽7中排出后通過所述加壓泵8送到所述過濾器9中；所述冷凝水在所述過濾器9中除出其中的氯離子，并將所述冷凝水分成不含氯離子且可以用來飲用的飲用水和含有氯離子且不能飲用的非飲用水；所述飲用水通過所述過濾器9的飲用水出口儲存于所述淡水儲槽11中，所述非飲用水通過所述過濾器9的非飲用水出口儲存于所述沖洗水儲槽10中。因此，所述海水淡化系統(tǒng)主要是利用所述蒸發(fā)器6中的液態(tài)有機工質(zhì)冷卻所述多級閃蒸罐5排出的水蒸氣而制備淡水的。
[0040]所以，本發(fā)明實施例提供的上述復(fù)疊式發(fā)電裝置利用太陽能加熱表層海水并將高溫海水通入所述多級閃蒸罐中形成水蒸氣；該水蒸氣將所述蒸發(fā)器中的液態(tài)有機工質(zhì)加熱成有機工質(zhì)蒸氣；所述有機工質(zhì)蒸氣驅(qū)動所述膨脹機做功發(fā)電，深層海水被抽進所述冷凝器中，用于冷卻其中的做功乏汽，以完成利用太陽能和海洋溫差能循環(huán)持續(xù)發(fā)電；同時還利用所述水蒸氣加熱所述蒸發(fā)器中的有機工質(zhì)以冷凝制備淡水。因此，本實施例提供的上述復(fù)疊式發(fā)電裝置實現(xiàn)了充分利用太陽能補充海洋溫差能發(fā)電的同時，還可以得到淡水，提高能源利用率，并降低了海水淡化成本。
[0041]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能海洋溫差能復(fù)疊式發(fā)電裝置，其特征在于:它包括有用于加熱表層海水的太陽能熱水器、與所述太陽能熱水器的高溫海水出口連接的多級閃蒸罐、與所述多級閃蒸罐連接的有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)和為所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)提供冷卻水的深層冷海水供給泵，所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)包括有依次連接并構(gòu)成有機朗肯發(fā)電循環(huán)回路的蒸發(fā)器、安裝有發(fā)電機的膨脹機、冷凝器、有機工質(zhì)儲液罐和有機工質(zhì)泵，其中，所述蒸發(fā)器與所述多級閃蒸罐連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)疊式發(fā)電裝置，其特征在于:進一步包括與所述蒸發(fā)器的冷凝淡水出口連通的淡水儲槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)疊式發(fā)電裝置，其特征在于:所述蒸發(fā)器為與所述多級閃蒸罐一一對應(yīng)且連通的多級蒸發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)疊式發(fā)電裝置，其特征在于:進一步包括與所述多級蒸發(fā)器連接的抽真空系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)疊式發(fā)電裝置，其特征在于:所述多級蒸發(fā)器中的各級蒸發(fā)器設(shè)置在所述多級閃蒸罐對應(yīng)級別的閃蒸罐的外部或內(nèi)部；在所述多級蒸發(fā)器中，首級蒸發(fā)器的有機工質(zhì)蒸氣出口與所述膨脹機連接，末級蒸發(fā)器的液態(tài)有機工質(zhì)進口與所述有機工質(zhì)泵的出口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)疊式發(fā)電裝置，其特征在于:進一步包括表層海水供給泵、混合罐和增壓泵，其中，所述混合罐、所述增壓泵、所述太陽能熱水器與所述多級閃蒸罐依次連接構(gòu)成高溫海水循環(huán)回路，且所述混合罐與所述表層海水供給泵連接。
7.—種如權(quán)利要求1?6任一項所述的復(fù)疊式發(fā)電裝置的使用方法，該使用方法包括: 形成水蒸氣:將表層海水輸送到所述太陽能熱水器中，所述太陽能熱水器將其中的海水加熱成高于等于80°C的高溫海水，該高溫海水被輸送到所述多級閃蒸罐中形成被輸送至所述蒸發(fā)器的水蒸氣； 所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電:所述蒸發(fā)器輸送出的水蒸氣加熱所述蒸發(fā)器中的液態(tài)有機工質(zhì)使之變成有機工質(zhì)蒸氣；該有機工質(zhì)蒸氣被送到所述膨脹機中并推動所述膨脹機做功發(fā)電；所述膨脹機排出的乏汽進入所述冷凝器中，被通過深層冷海水供給泵抽取到所述冷凝器中的深層冷海水冷凝，變成液態(tài)有機工質(zhì)；該液態(tài)有機工質(zhì)通入到所述有機工質(zhì)儲液罐并通過所述有機工質(zhì)泵輸送到所述蒸發(fā)器中，以進行有機朗肯發(fā)電循環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用方法，其特征在于:所述高溫海水被輸送到所述多級閃蒸罐中形成被輸送至所述蒸發(fā)器的水蒸氣的步驟包括:所述高溫海水輸入到所述多級閃蒸罐中的首級閃蒸罐中形成溫度高于等于70°C的首級水蒸氣和首級濃縮海水，所述首級水蒸氣被輸送到多級蒸發(fā)器中的首級蒸發(fā)器；所述首級濃縮海水在所述多級閃蒸罐中流動并流入到末級閃蒸罐中形成末級濃縮海水；所述首級濃縮海水在流入所述末級閃蒸罐的過程中形成水蒸氣，且該水蒸氣被輸送到同級別的蒸發(fā)器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使用方法，其特征在于:當(dāng)所述末級濃縮海水的溫度低于表層海水溫度時，被排放到大海中；當(dāng)所述末級濃縮海水的溫度高于表層海水溫度時，被通入到混合罐中，并與通過表層海水供給泵輸送到該混合罐中的表層海水混合，且由增壓泵輸送到所述太陽能熱水器中，并被所述太陽能熱水器加熱成高于等于80°C的高溫海水，該高溫海水被通到所述多級閃蒸罐中直至形成高于表層海水溫度的末級濃縮海水，完成高溫海水循環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的使用方法，其特征在于:所述有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的步驟包括:液態(tài)有機工質(zhì)從所述有機工質(zhì)儲液罐流出并通過所述有機工質(zhì)泵輸送到所述多級蒸發(fā)器中的末級蒸發(fā)器中，該液態(tài)有機在所述多級蒸發(fā)器中流動，且被從所述多級閃蒸罐中的各級閃蒸罐排出的水蒸氣加熱，并流到所述首級蒸發(fā)器中，被所述首級水蒸氣加熱成有機工質(zhì)蒸氣，該有機工質(zhì)蒸氣被通入到所述膨脹機中做功發(fā)電；其中，所述液態(tài)有機工質(zhì)在所述多級蒸發(fā)器中流動的過程中，進入所述多級蒸發(fā)器中的各級水蒸氣并冷凝，形成通過各級蒸發(fā)器的冷凝淡水出口排出的淡水。
【文檔編號】F03G6/00GK104405600SQ201410700811
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】孟祥睿, 馬新靈, 李水蓮, 王慧, 魏新利 申請人:鄭州大學(xué)