能源技術(shù)概論期末論文 海洋溫差能概述

1、能源技術(shù)概論期末論文海洋溫差能利用原理與應(yīng)用技術(shù)概述海洋溫差能利用原理與應(yīng)用技術(shù)概述海洋溫差能(ocean thermal energy:又稱海洋熱能。利用海洋中受太陽能加熱的暖和的表層水與較冷的深層水之間的溫差進行發(fā)電而獲得的能量。在南北緯30度這間的大部分海面,表層和深層海水之間的混養(yǎng)在20度左右;如果在南、北緯20度海面上,每隔15公里建造一個海洋溫差發(fā)電裝置,理論上最大發(fā)電能力估計為500億KW。赤道附近太陽直射多,其海域的表層溫度可達2528,波斯灣和紅海由于被炎熱的陸地包圍,其海面水溫可達35。而在海洋深處5001000m處海水溫度卻只有3 6。發(fā)電原理:海水溫差發(fā)電技術(shù),是以海洋

2、受太陽能加熱的表層海水(2528作高溫?zé)嵩?而以500米l000米深處的海水(47作低溫?zé)嵩?用熱機組成的熱力循環(huán)系統(tǒng)進行發(fā)電的技術(shù)。從高溫?zé)嵩吹降蜏責(zé)嵩?可能獲得總溫差1520左右的有效能量。最終可能獲得具有工程意義的11溫差的能量。具體工作流程是:深層低溫海水由冷水泵通過冷水管抽入冷水工作管道,表層溫水由溫水泵通過溫水管抽入溫水工作管道。溫水通過管道流經(jīng)充滿氨水的蒸發(fā)器將氨水加熱為氨氣,氨氣通過工作管道被輸送到渦輪機并帶動渦輪機運轉(zhuǎn),渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。氨氣沿工作管道被輸送到冷凝器。深層冷海水流經(jīng)冷凝器將氨氣轉(zhuǎn)換為氨水。氨水由工作流體泵被繼續(xù)輸送到蒸發(fā)器,冷水與溫水被排水管排回海洋。如此

3、反復(fù)循環(huán),以達到利用海洋溫差能的目的。 海洋溫差發(fā)電模式海洋溫差能轉(zhuǎn)換主要有開式循環(huán)和閉式循環(huán)兩種方式1.閉式循環(huán)系統(tǒng):采用低沸點物質(zhì)(如丙烷、氟利昂、氨等作為工作介質(zhì),在閉合回路內(nèi)反復(fù)進行蒸發(fā)、膨脹、冷凝。由于使用低沸點工質(zhì),可以大大減小裝置,特別是透平機組的尺寸。但低沸點工質(zhì)會對環(huán)境產(chǎn)生污染。 Closed-Cycle OTEC System:Warm seawater vaporizes a working fluid, such as ammonia, flowing through a heat exchanger (evaporator. The vapor expands at

4、moderate pressures and turns a turbine coupled to a generator that produces electricity. The vapor is then condensed in other heat exchanger (condenser using cold seawater pumped from the oceans depths through a cold-water pipe. The condensed working fluid is pumped back to the evaporator to repeat

5、the cycle.溫暖的海水蒸發(fā)工作流體如氨,流經(jīng)熱交換器(蒸發(fā)器。蒸汽膨脹在中等壓力和轉(zhuǎn)動渦輪輸送到一臺發(fā)電機,產(chǎn)生電力。蒸汽,然后凝結(jié)在另一個從大海的深處抽冷海水通過冷水管換熱器(冷凝器。工作流體被泵循環(huán)回蒸發(fā)器。2.開式循環(huán)系統(tǒng):包括真空泵、溫水泵、冷水泵、閃蒸器、冷凝器、透平發(fā)電機等。副產(chǎn)品是經(jīng)冷凝器排出的淡水。 Open-Cycle OTEC system:The warm seawater is evaporated in a vacuum chamber to produce steam. The steam expands through a low-pressure tur

6、bine that is coupled to a generator to produce electricity. The steam exiting the turbine is condensed by cold seawater pumped from the oceans depths through a cold-water pipe. If a surface condenser is used in the system, the condensed steam remains separated from the cold seawater and provides a s

7、upply of desalinated water.暖海水蒸發(fā),在真空室中產(chǎn)生蒸汽。蒸汽膨脹通過低壓渦輪被輸送到一臺發(fā)電機,產(chǎn)生電力。由泵通過一個冷水管從海洋深處的冷海水退出渦輪的蒸汽冷凝。如果系統(tǒng)中使用表面冷凝器,冷凝蒸汽被從低溫的海水分開,提供淡化水的供應(yīng)。海洋溫差能利用實例1美國50KW MINIOTEC號海水溫差發(fā)電船該裝置錨泊在夏威夷附近海面,采用閉式循環(huán),工質(zhì)是氨,冷水管長663m,冷水管外徑約60cm,利用深層海水與表面海水約2123的溫差發(fā)電。1979年8月開始連續(xù)3個500小時發(fā)電,發(fā)電機發(fā)出50kW的電力,大部分用于水泵抽水,額定功率為1215kW。從深海里抽出的水營養(yǎng)豐

8、富,在實驗船周圍引來很多魚類,這是海洋溫差能利用的歷史性的發(fā)展。隨后,美國在夏威夷的大島建了一個自然能源實驗室,為在該島建40MW大型海水溫差發(fā)電站做準(zhǔn)備,在熱交換器、電力傳輸、抽取冷水(深水管道、防腐和防污方面取得重大進展。計劃采用開式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),在發(fā)電過程副產(chǎn)淡水。夏威夷大學(xué)積極參與這項計劃,做了多年實驗但至今未建電站,可能是工程浩大,成本太高的緣故(每kW投資約1萬美元。2瑙魯海水溫差發(fā)電站瑙魯海水溫差發(fā)電站是日本“陽光計劃”,1973年選定在太平洋赤道附近的瑙魯共和國建25MW溫差電站,1981年10月完成100kW實驗電站。該電站建在岸上,將內(nèi)徑70cm、長940m的冷水管沿海床鋪

9、設(shè)到550m深海中。最大發(fā)電量為120kW,獲得31.5kW的額定功率。3中國臺灣紅柴海水溫差發(fā)電廠中國臺灣紅柴海水溫差發(fā)電廠計劃利用馬鞍山核電站排出的36-38的廢熱水與300m深處的冷海水(約12的溫差發(fā)電。鋪設(shè)的冷水管內(nèi)徑為3m,長約3200m,延伸到臺灣海峽約300m深的海溝。預(yù)計電廠發(fā)電量為14.25MW,扣除泵水等動力消耗后可得凈發(fā)電量約8.74MW。該海水溫差發(fā)電系統(tǒng)由臺灣電力公司委托設(shè)計,初步設(shè)計已在1982年完成。4中國“霧滴提升循環(huán)”試驗1985年中國科學(xué)院廣州能源研究所開始對溫差利用中的一種“霧滴提升循環(huán)”方法進行研究。這種方法的原理是利用表層和深層海水之間的溫差所產(chǎn)生的焓降(焓降就是焓值的降低量。焓是熱力學(xué)上一個名詞,簡單的說蒸汽的焓就是蒸汽所具有做功能力(不包括位置勢能。焓降就是蒸汽做功能力的降低來提高海水的位能。據(jù)計算,溫度從20降到7時