[發(fā)明專利]基于海洋溫差能的低品位熱源驅(qū)動水電冷多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112160882A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周士鶴;劉新宇;沈勝強;馮寅;卞永寧;張克沖
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學
• 主分類號: F03G7/05
• 分類號: F03G7/05;F01D15/10;F01K17/00;F01K25/00;F25B19/04;C02F1/06;C02F103/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發(fā)明屬于低品位熱源高效轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于海洋溫差能的低品位熱源驅(qū)動水電冷多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括加熱器、蒸汽發(fā)生器、分離器、膨脹機、二級噴射器、回熱器、冷凝器、蒸發(fā)器、多級噴霧閃蒸海水淡化系統(tǒng)、表層溫海水輸入通道、深層冷海水輸入通道、低品位熱源輸入通道、供冷管路。本發(fā)明的系統(tǒng)耦合多級噴霧閃蒸海水淡化技術(shù)的水電冷多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于海洋溫差能的低品位熱能回收利用，為用戶同時提供電能、冷量和淡水的目的。同時，系統(tǒng)的能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用效率高、凈輸出功增大，并具有很好的經(jīng)濟性和對熱源很強的適應性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低品位熱源高效轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于海洋溫差能的低品位熱源驅(qū)動水電冷多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國能源需求量激增。然而，化石能源儲量瀕臨枯竭以及在其利用過程中所引發(fā)的環(huán)境問題日益突出，嚴重威脅著社會經(jīng)濟的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。因此，發(fā)展低品位熱能轉(zhuǎn)換與利用技術(shù)，對海洋溫差能、太陽能、地熱能等可再生能源以及工業(yè)余熱進行高效回收利用，對于提高能源利用效率、優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)具有重要意義，也是國家能源戰(zhàn)略規(guī)劃的重要內(nèi)容。

海洋溫差能資源儲量巨大且相對穩(wěn)定，因此有望為低緯度地區(qū)(如我國南海海域)提供清潔可持續(xù)的電力供給。海洋溫差能發(fā)電循環(huán)主要分為開式、閉式和混合式。其中，閉式循環(huán)系統(tǒng)易于小型化，因此受到了越來越多的關(guān)注。目前閉式循環(huán)主要包括單工質(zhì)有機朗肯循環(huán)、非共沸混合工質(zhì)Kalina循環(huán)、國海循環(huán)等。由于海洋溫差能發(fā)電循環(huán)的溫差較小(一般僅為20℃左右)，所以閉式循環(huán)的效率較低，最高僅為5％左右。

為了進一步提高能量利用效率，研究者們已開展了不同的探究工作：(1)利用太陽能加熱溫海水，以增大發(fā)電溫差，研究結(jié)果表明該方式有助于提高循環(huán)熱效率；(2)基于能量梯級利用思想，通過系統(tǒng)集成構(gòu)建冷電、水電等聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，結(jié)果顯示系統(tǒng)能源利用率顯著提高。然而，現(xiàn)有海洋溫差能發(fā)電循環(huán)仍然存在一些不足有待改進：從蒸汽發(fā)生器排出的表層溫海水和從冷凝器排出的深層冷海水并沒有得到充分利用，導致系統(tǒng)的能量和物質(zhì)利用率仍然較低；聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)往往以降低凈發(fā)電量為代價，通過膨脹機抽汽或者提高出口背壓來換取冷量、淡水等其他產(chǎn)品輸出，同時制冷子系統(tǒng)中若采用壓縮機，則會進一步消耗膨脹機輸出功；水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中海水淡化子系統(tǒng)所采用的傳統(tǒng)熱法技術(shù)(如多級閃蒸、多效蒸發(fā))存在較高的腐蝕和結(jié)垢風險，傳熱性能難以保證。因此，本專利提出了一種基于海洋溫差能的低品位熱源驅(qū)動水電冷多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于海洋溫差能的低品位熱源驅(qū)動水電冷多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)同時為用戶提供電能、冷量和淡水，并顯著提高系統(tǒng)能量和物質(zhì)的轉(zhuǎn)換與利用效率的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于海洋溫差能的低品位熱源驅(qū)動水電冷多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括加熱器1、蒸汽發(fā)生器2、分離器3、膨脹機4、二級噴射器、回熱器7、冷凝器8、蒸發(fā)器10、多級噴霧閃蒸海水淡化系統(tǒng)、表層溫海水輸入通道22、深層冷海水輸入通道23、低品位熱源輸入通道24、供冷管路25；

低品位熱源輸入通道24與加熱器1連接，用于將低品位熱源的熱量傳遞給表層溫海水，表層溫海水輸入通道22經(jīng)加熱器1與蒸汽發(fā)生器2連接，用于將溫海水的熱量傳遞給循環(huán)工質(zhì)；蒸汽發(fā)生器2的一端經(jīng)分離器3分為兩路，一路依次經(jīng)過膨脹機4、回熱器7與冷凝器8的一端連接，膨脹機4同軸連接有發(fā)電機5，用于將工質(zhì)飽和蒸汽經(jīng)膨脹機4所做的功轉(zhuǎn)化為電能，另一路依次經(jīng)回熱器7與冷凝器8的一端連接；冷凝器8的另一端分為兩路，一路經(jīng)蒸發(fā)器10與回熱器7連接，另一路依次增壓泵9、回熱器7與蒸汽發(fā)生器2的另一端連接形成工質(zhì)循環(huán)回路；

所述分離器3與回熱器7之間依次設(shè)置有第一噴射器11和第二噴射器6；

所述膨脹機4與回熱器7之間設(shè)置有第二噴射器6；