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海水温差发电方案

时间:2022-10-22 00:24 来源: 作者: 点击:

      太阳能是保持和维护地球生态环境的先决条件,太阳能主要以光能的形式把能量输送到地球上,而接受这一能量的主力军首推浩瀚的海洋,不仅因为海洋占地球表面积的71%,还在于海洋占热带地区的面积很大、比热容也比陆地大十数倍。

  海洋吸收太阳能后以热能的形式储存于海洋的表面。由于太阳光能难以穿透表层海水,深海的海水得不到光照,温度很低,两者存在一个温差梯度。这就是海水温差发电的技术条件。

  1.开式循环:开式循环要求海水的温差必须达到180c以上。其方法是,抽取表层热海水,在一定真空度下将高温海水蒸发成低压蒸汽介质用以推动涡轮机旋转,介质乏气以低温海水冷却液化。由于开式循环需要保持一定的真空度,蒸汽压力很低,压差极其微小,透平(涡轮机)的体积十分庞大,不仅热效率很低,系统耗能也十分巨大,即使能够实现正发电,发电成本也极高。

  2.闭式循环:闭式循环使用低沸点液体物质,如液氯、丙烷、氟利昂等做为工作介质。使用高温海水加热工作介质,使其受热蒸发为相对的高压蒸汽介质用以推动涡轮机旋转,介质乏气由低温海水冷却为低压介质蒸气,将低压蒸气介质加压冷却液化,从而进入下一个工作循环。由于采用了低沸点液体做为工作介质,闭式循环提高了工作介质的蒸气压力,缩小了透平的体积,工作效率得以大幅提高。但这种方法仍需大量抽取冷、热海水,特别是用于抽取冷海水的冷水管粗而且长,换热器的体积很大,占据了很大的空间,形成了难以攻克的技术难题,限制了发电系统的大型化。并且仅用于抽取冷、热海水的能耗就占到了发电总量的50%左右。发电成本仍然很高。

  3.混合式:该方法采用开式循环的高温海水真空蒸发方案(闪蒸),利用低沸点液体使海水蒸汽冷却液化,同时低沸点液体吸收水蒸气液化时放出的热量而受热蒸发为相对高压蒸气工作介质(此处可以做为理解本博下一篇博文“二次加热”方法的基础),后面的工作过程与闭式循环的工作程序相同。混合式海水温差发电方法只是多了一种海水淡化的副产品,丝毫没有解决闭式循环存在的技术难题。

  4.“上原循环”:由日本左贺大学上原教授提出。采用氨和水的混合物做为工作介质,氨的水合物能够在350c以上受热析出氨气,350c

  以下冷却而重新形成水合物。上原循环的好处在于在海洋的自然条件下,无须加压,即可使氨气溶于水中(减压),并且不用到太深的海里抽取低温海水。如果表层海水的温度真能达到40度以上,这种方法将是目前最好的海水温差发电方法,遗憾的是,海水表层的温度鲜有超过300c的,即使个别海域能够达到360c也仍然不能用该方法发电,该方法只能用海水做为冷源而以其它热源来加热工作介质。严格说,该方法只是其它热源与冷海水之间的温差发电,不能看做是真正的海水温差发电。

  5.工作介质同质冷却和二次加热的方法:这种方法是不才在下提出的一种海水温差发电方法。

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