[发明专利]一种海洋温差能增效发电系统及其热能增效器

说明书

本发明公开了一种海洋温差能增效发电系统及其热能增效器，其中，热能增效器包括喷嘴、涡流室、热端管和冷端管，涡流室内的空腔为圆形空腔，喷嘴设在涡流室的进气口处，进气口的开口方向与圆形空腔的圆周方向相切，热端管和冷端管分别设在涡流室的两端并与涡流室相通，热端管内设有螺旋气流通道。本发明发电系统通过本发明的热能增效器将有机工质蒸气分离成为两路气体，从而使进入透平膨胀机的做功介质温度升高，减少了蒸发器的换热面积和制造成本；同时使进入冷凝器的做功介质温度降低，从而提高了冷凝器的冷凝效果；本发电系统增设了热能增效器后，从而取消了预热等辅助装置，不仅使系统得到简化，还提高了整个系统的热利用率。

技术领域

本发明涉及海洋能源利用技术领域，具体是涉及一种海洋温差能增效发电系统及其热能增效器。

背景技术

能源是人类进步和经济发展的基石，传统化石等一次性能源的消耗持续增加，导致了世界部分地区出现了能源危机，还带来了全球性的环境恶化，开发和利用新型可再生能源是目前的主流发展方向，海洋温差能作为一种储量巨大的可再生能源，是解决目前能源危机和环境安全的重要资源，更是未来能源的主要依托，开发海洋温差能对促进沿海经济发展和优化能源结构，以及优化海岛人居条件，巩固国防和保护生态环境，保障能源安全，缓解环境保护压力，践行绿色安全环保的发展理念，具有十分深远的意义。

海洋表层海水受太阳光的照射，吸收并积累了大量来自太阳的能量，表层海水的温度普遍高于深层海水的温度，两者之间的温度差能达到20℃以上。海洋温差能发电是就是通过技术手段将海水中蕴含的热能转换成电能，利用表层海水热量蒸发低温液态有机工质，使之受热变成蒸气，推动透平膨胀机旋转，带动电机系统发电，从透平机出来后的蒸气经过深层低温海水的冷却，冷凝后又变成液体，从而形成循环，并源源不断地将海洋温差热能转换成电能输出。海洋温差能是海洋能量中能量蕴含量最大，开发利用前景最广阔的一种，虽然储量巨大，但其能源分散，能量密度低，海洋温差能的热电转换效率较低，其理论效率不超过7%，在众多提高海洋温差能的技术方法中，都是通过在系统中增加预热器或者回热器，或者增加多套透平膨胀机，以提高综合热电转换效率，但从实际运行或者测试的结果来看，平均效率不到4%，导致海洋温差能发电系统的建造成本很高，制约了海洋温差能的大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种海洋温差能增效发电系统,通过提高透平膨胀机入口温度，增大有机工质蒸气的膨胀比，提高海洋温差能发电系统的工作效率，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明的目的在于还提出一种热能增效器，利用热能增效器的能量分离作用，提高透平膨胀机入口的蒸发温度，增大有机工质的膨胀比。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种热能增效器，包括喷嘴、涡流室、热端管和冷端管，所述涡流室内的空腔为圆形空腔，所述喷嘴设在涡流室的进气口处，所述进气口的开口方向与圆形空腔的圆周方向相切，热端管和冷端管分别设在涡流室的两端并与涡流室相通，所述热端管内设有螺旋气流通道；工作时，由气源提供的定压定温的流体工质通过喷嘴膨胀以较高的切向速度进入涡流室内并形成高速旋涡，通过涡流室内的气体被分成了温度不同的两路气体，其中，重量大、能量高的一路气体，在离心力的作用下，被压缩至涡流室的近壁面并流入热端管中，气体在热端管内沿着螺旋气流通道流动，气体与热端管的管壁发生摩擦，温度升高从热端管排出；对于重量小、能量低的另一路气体，被集中在涡流室的轴心附近并且被推向了冷端管，并从冷端管排出。

进一步地，所述热端管上设有气流调节阀。

进一步地，所述热端管和冷端管位于同一条轴线上，进气口的开口方向与热端管和冷端管的轴线垂直。

进一步地，所述螺旋气流通道的螺旋方向与所述的涡流室内的涡流方向相同。

进一步地，所述冷端管内也设有螺旋气流通道，所述螺旋气流通道的螺旋方向与所述的涡流室内的涡流方向相反。