阅读说明：本技术 一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统 (Laying type seawater pipeline system for ocean temperature difference energy power generation ) 是由 刘润 李青欣 李成凤 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统,系统包括立管、过滤装置、锚链和重力锚,通过被海洋土体埋设的直线段,约束了立管下端,增强了立管段的稳定性,避免管道大幅度摆动；同时避免了直线段管道受到海流、波浪、内波多种荷载作用；并减小取水口悬浮段的长度,从而提升了悬浮段的稳定性；兼具将与直线管段相连的立管和悬浮管段分隔开,削弱震动荷载的相互传递,实现深层冷海水低温远输管道稳固性的大幅提升的作用。本取水管铺设方式简便,将取水管线直接铺在海床上后,通过埋管机将管道埋置到海床下预定深度。(The invention discloses a laying type seawater pipeline system for ocean temperature difference energy power generation, which comprises a stand pipe, a filtering device, an anchor chain and a gravity anchor, wherein the lower end of the stand pipe is restrained by a straight line segment embedded by an ocean soil body, the stability of the stand pipe segment is enhanced, and the pipeline is prevented from swinging greatly; meanwhile, the linear section pipeline is prevented from being subjected to various loads of ocean currents, waves and internal waves; the length of the water intake suspension section is reduced, so that the stability of the suspension section is improved; have concurrently and separate with the riser that the straight line pipeline section links to each other and suspension pipeline section, weaken the mutual transmission of vibrations load, realize the effect of promoting by a wide margin of deep cold seawater low temperature teletransmission pipeline steadiness. The water intake pipe is laid simply and conveniently, and after the water intake pipe is laid on the seabed directly, the pipeline is buried to a preset depth below the seabed through the pipe burying machine.)

一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统。

背景技术

随着石油、煤等矿物能源的日益枯竭和污染状况严重，新型能源的发展迫在眉睫。海洋能作为一种清洁、环保、取之不尽、用之不竭以及不占用宝贵的陆地空间的可再生能源，具有显著优势。在多种海洋资源中，温差能储量仅次于波浪能，位于第二。其能量主要来源是蕴藏在海洋中的太阳辐射能。体积为6.0×10⁷km³的热带海洋海水每天吸收的能量相当于2.45×10¹¹桶原油的热量。因此，利用海洋温差能发电有望为一些地区提供大规模的、稳定的电力。

海水管路系统是海洋温差发电系统的一个重要组成部分，其中以抽取冷水的立管最为重要。立管上端连接着海上平台，下端沉到海洋中的目标深度抽取海水。深水立管的长细比较大，且通常情况下，只在立管管端使用重力锚固定其余管道部分悬浮呈倒链状，如图1所示。这种敷设法简单省时，但当立管管段远离海平面时，重力锚不能完全将立管管端固定，立管取水端仍具有很大的自由度。且海底的工作环境极其复杂，在波浪、海流、内波作用下，管道易产生涡激振动并大幅度摆动，从而造成管道疲劳破坏、寿命缩短等问题，影响取水系统的正常运作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统，包括立管、过滤装置、锚链和重力锚；

所述立管的上端与船式海上温差能发电系统相连通，所述立管中段的一部分埋设于海床的土层内，所述立管的末端(进水口)处设置有过滤装置，并通过锚链与重力锚连接，在所述立管的悬浮管段(从埋设于海床的土层内的立管中段至立管的进水口之间的管段)设置有浮力附件。

在上述技术方案中，所述浮力附件包括聚乙烯外壳和聚氨酯泡沫内部填充材料，长度为100-150m，外径为2-3m，内径为1-2m。

在上述技术方案中，所述过滤装置为粗格栅，格栅的孔径为30-50cm。

在上述技术方案中，所述立管的直径为1-3米。

在上述技术方案中，所述立管的长度为1000-2000米。

在上述技术方案中，所述立管中段埋设于海床的土层的深度为2-3米。

在上述技术方案中，所述立管中段埋设于海床的土层的长度为400-500米。

本发明的优点和有益效果为：

本发明中所述一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统采用U型取水管铺设形式，通过被海洋土体埋设的直线段，约束了立管下端，增强了立管段的稳定性，避免管道大幅度摆动；同时避免了直线段管道受到海流、波浪、内波多种荷载作用；并减小取水口悬浮段的长度，从而提升了悬浮段的稳定性；兼具将与直线管段相连的立管和悬浮管段分隔开，削弱震动荷载的相互传递，实现深层冷海水低温远输管道稳固性的大幅提升的作用。本取水管铺设方式简便，将取水管线直接铺在海床上后，通过埋管机将管道埋置到海床下预定深度。

附图说明

图1为现有技术中用于海洋温差能发电的海水管路系统的结构示意图。

图2为本发明一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统的结构示意图。

图3为取水口处粗格栅过滤装置结构示意图。

其中：1为船式海上温差能发电系统，2为混合水出口，3为取水管，4为过滤装置，5为锚链，6为重力锚，7为浮力附件，8为立管，9为直线管段，10为悬浮管段。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例

一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统，包括立管8、过滤装置4、锚链5和重力锚6；所述立管的上端与船式海上温差能发电系统1相连通，所述立管中段的一部分(即直线管段9)埋设于海床的土层内，所述立管的末端(进水口)处设置有过滤装置，并通过锚链与重力锚连接，在所述立管的悬浮管段10(从埋设于海床的土层内的立管中段至立管的进水口之间的管段)设置有浮力附件。

上述实施例中，所述立管道直径为1.0m，需要取海平面以下1500m深度处的冷海水，海平面距海床的距离为1500m。本发明中立管的埋设深度及埋设长度，由海水深度和立管部分在水中的受到的荷载确定，在该实施例中取埋设深度为2m，管道埋设长度为400m。所述过滤装置的结构如图3所示采用粗格栅结构对水体中的杂质进行过滤处理。所述浮力附件使用中密度聚乙烯作为外壳材料，聚氨酯泡沫作为内部的填充材料；其长度为100m，浮力附件的外径为2m，内径为1.0m，采用立管夹配合金属紧固件，以摩擦锁合的方式夹持于立管上。

所述实例的整体结构如图2所示，图中管道的埋设深度及埋设长度是提高管道整体稳固性的关键。通过被埋设在海床中的直线管段，为立管下端提供了一个固定约束；同时保护埋设部分直线管道不受海流、波浪、内波的冲击；并缩短了海床距目标取水深度的距离，使得仅通过用重力锚锚固取水端，就可大幅降低悬浮段的自由度，避免管道大幅度摆动的出现。相较现有已知的上端固定在温差能发电平台、下端用重力锚锚固的管道，可大幅提高管道整体结构的稳定性。

本发明提供了一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统，该系统利用海床埋设部分取水管段提升管道整体稳定性，埋地部分直线管段相当于在立管管端提供了固定支承，可以在一定程度上减轻管道整体的晃动；且相较现有已知的海洋取水管铺设形式中取水口震动对整条管道的影响，本发明可通过埋地部分直线管段将立管和取水口悬浮管段分隔开，削弱震动荷载的相互传递，实现深层冷海水低温远输管道稳固性的大幅提升；同时保护埋设部分管道不受波浪、海流冲刷的作用；且当取水位置较深时，悬浮段管道长度小刚性大，在重力锚与浮力附件的共同作用下可以较好地控制管道位移。本发明具有提升管道整体稳固性，铺设简单的特点。

本发明提供了一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统，铺设形式包括海床埋设的直线管段、连接冷水泵与直线管段的立管以及连接直线管段与取水口的悬浮管段，如图2所示。其中该海水管路系统还包括取水口的过滤装置、设置在取水口附近的浮力附件和重力锚。该过滤装置设置在悬浮管段的取水口处，将海水中的杂质、有机物过滤，从而避免杂质对于取水管的腐蚀、堵塞作用。浮力附件将管道取水端抬离海床提升至取水深度处，避免取水端与海床接触，吸取海床表面泥沙增大过滤装置过滤量。重力锚对悬浮段管道进行锚固，以减小取水口的自由度，降低管道的疲劳损伤。

本发明提供了一种用于海洋温差能发电的铺设式海水管路系统，其中所述海床埋设直线管段深度及直线管段长度应依据立管在深水中所受荷载大小、海平面至海床的深度等因素来确定。通过埋设的直线管段约束立管下部，从而达到减小立管摆动、提高立管稳定性的目的；同时还可以减小取水口悬浮段长度，降低悬浮段的自由度。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。