[发明专利]海洋热能开式循环发电系统

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电技术领域，特别是涉及一种海洋热能开式循环发电系统。

背景技术

海洋热能是指海洋表层的温海水和深层冷海水之间存在着温差而蕴有的能量。海洋热能的优点是能量来源稳定可靠，不受时间和气候限制，不存在出力不均或间歇性问题，在诸种海洋能发电方式中，海洋热能最终将压倒其他海洋能发电而居领先地位。海洋热能发电的热循环过程根据所用工质和流程的不同，可分为开式循环和闭式循环。开式循环使用水作工质，不会对环境造成任何污染，开式循环使用的闪蒸器不存在金属换热面，金属耗量少，比闭式循环的热交换器造价低且效益高，同时由于没有金属换热面，因此不存在换热面的沾污、结垢和腐蚀问题，这给运行维护带来极大的方便。最重要的是，开式循环既能提供电力，又能提供淡水，而我国的南沙群岛和西沙群岛远离大陆，缺少能源和淡水，但这两个群岛都位于开发海洋热能最佳区域，故非常适合运用开式循环在海岛上建设电站提供电力和淡水，从而开辟我国的边疆，维护国家的海洋主权。因此开式循环具有很高的经济价值和国防价值。

但是目前开式循环存在两个非常显著的缺点：一是低压下水蒸气的比容太大，使得汽轮机体积过于庞大，不仅制造相当困难而且成本昂贵，因此开式循环的单机功率受到很大的限制；二是闪蒸器内只有不到0.5%的温海水变成水蒸汽，因此不得不泵送大量温海水以便产生足够的蒸汽，水能利用率极低，泵耗功占总发电功率比重过大，使得净发电功率大为减少。由于上述因素的制约，目前开式循环发展过于缓慢，当今世界各国更倾向于比较容易实现的闭式循环的开发工作，并且已经取得较大的发展，但是闭式循环的换热器效率低下并且容易被腐蚀和海洋生物附着依然是难以攻克的技术难题，更不能忽视的是闭式循环不能副产淡水，对于建设于海岛上的海洋热能电站，使用闭式循环的这个缺点将非常明显。因此加快开式循环的技术发展对于海洋热能的开发利用具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽轮机单机功率较大、热循环效率较高、净发电功率较高的海洋热能开式循环发电系统。

本发明的目的是通过下述的技术方案加以实现的：

本发明是一种海洋热能开式循环发电系统，它包括闪蒸器、温海水管道、温海水泵、低压蒸汽管道、至少一台前置小汽轮机、至少一台蒸汽压缩机、高压蒸汽管道、主汽轮机、发电机、排汽管道、表面式冷凝器、冷海水管道、冷海水泵、抽汽管道、换热管束、淡水出口管道；所述的闪蒸器的海水入口连接温海水管道并在温海水管道上设置温海水泵，闪蒸器的蒸汽出口连接低压蒸汽管道；所述的低压蒸汽管道分别连接前置小汽轮机的蒸汽入口和蒸汽压缩机的蒸汽入口；所述的前置小汽轮机与蒸汽压缩机同轴连接；所述的蒸汽压缩机的蒸汽出口通过高压蒸汽管道与主汽轮机的蒸汽入口连接；所述的主汽轮机与发电机同轴连接；所述的排汽管道由两路排汽支管组成，一路排汽支管与前置小汽轮机的排汽口连接，另一路排汽支管与主汽轮机的排汽口连接，两路排汽支管汇合在一起与表面式冷凝器的进汽口连接；所述的表面式冷凝器的管程连接冷海水管道并在冷海水管道上设置冷海水泵，表面式冷凝器的底部设有淡水出口；所述的抽汽管道分别与主汽轮机的抽汽口和换热管束相连接；所述的换热管束布置在闪蒸器内腔的底部并与淡水出口管道连接。

所述的至少一台前置小汽轮机为一台前置小汽轮机，所述的至少一台蒸汽压缩机为一台蒸汽压缩机；所述的低压蒸汽管道分成两路：一路低压蒸汽支管连接前置小汽轮机的蒸汽入口，另一路低压蒸汽支管连接蒸汽压缩机的蒸汽入口；

所述的至少一台前置小汽轮机为二台前置小汽轮机，所述的至少一台蒸汽压缩机为二台蒸汽压缩机；该系统的低压蒸汽管道分成四路支管，该四条低压蒸汽支管分别连接两台前置小汽轮机的蒸汽入口和两台蒸汽压缩机的蒸汽入口，两台前置小汽轮机分别与两台蒸汽压缩机同轴连接；两台蒸汽压缩机的蒸汽出口通过高压蒸汽管道与主汽轮机的蒸汽入口连接。

采用上述方案后，本发明与现有的开式循环对比具有以下几个优点：

一、汽轮机体积减小、单机功率增大。本发明的低压蒸汽分成两股，小股的低压蒸汽进入前置小汽轮机做功带动蒸汽压缩机工作，大股的低压蒸汽经由蒸汽压缩机压缩后升温升压形成高温高压蒸汽，高温高压蒸汽进入主汽轮机做功带动发电机发电。由于前置小汽轮机进汽量少，体积较小，而主汽轮机的汽源为高温高压蒸汽，其与低压蒸汽相比，密度增大、比容减小，因此主汽轮机的体积大为减小，单机功率增大，制造成本降低，突破了开式循环的单机容量受限制的问题。