阅读说明：本技术 基于太阳能辅助的海洋温差能冷热电及淡水多联产系统 (Ocean temperature difference energy cold, heat and electricity and fresh water poly-generation system based on solar energy assistance ) 是由 卞永宁 杨童赟 王博 张宇彤 马骏 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明属于低品位热源高效转换技术领域,提供一种基于太阳能辅助的海洋温差能冷热电及淡水多联产系统。本发明以太阳能集热后的海洋表层温海水作为热源,对从工质泵出来的低沸点工质加热汽化,同时换热后的海水进入单极闪蒸罐闪蒸产生淡水。汽化后的工质进入膨胀机做工,从膨胀机排出的乏汽进入分流器,分流器将其分成两路,一路为喷射制冷子循环中喷射器的工作流体提供热量；另一路为蒸汽压缩热泵子循环中的工质提供热量,使之汽化进入压缩机后温度升高向外界供热。换热后的两路工质进入混合器混合,经工质泵加压后再次进入发生器,往复循环。本发明实现基于太阳能辅助的海洋温差能的低品位热能的回收利用,能够同时输出电能、冷量、热量及淡水。(The invention belongs to the technical field of low-grade heat source efficient conversion, and provides an ocean temperature difference energy cold, heat and electricity and fresh water poly-generation system based on solar energy assistance. The invention uses ocean surface layer temperature seawater after solar energy heat collection as a heat source to heat and vaporize the low boiling point working medium from the working medium pump, and the seawater after heat exchange enters a single-pole flash tank to be flashed to generate fresh water. The vaporized working medium enters an expansion machine for working, dead steam discharged from the expansion machine enters a flow divider, and the flow divider divides the dead steam into two paths, wherein one path provides heat for a working fluid of an ejector in an ejection refrigeration sub-cycle; and the other path provides heat for the working medium in the sub-cycle of the vapor compression heat pump, so that the working medium is vaporized and enters the compressor, and the temperature is raised to supply heat to the outside. The two paths of working media after heat exchange enter a mixer for mixing, enter the generator again after being pressurized by a working medium pump, and are circulated in a reciprocating way. The invention realizes the recycling of low-grade heat energy of ocean temperature difference energy based on the assistance of solar energy, and can simultaneously output electric energy, cold energy, heat and fresh water.)

基于太阳能辅助的海洋温差能冷热电及淡水多联产系统

技术领域

本发明属于低品位热源高效转换技术领域，具体涉及一种基于太阳能辅助的海洋温差能冷热电及淡水多联产系统，是一种利用太阳能及海洋温差能进行发电、制冷、供热及海水淡化的循环系统。

背景技术

随着经济的快速发展，能源需求量愈加迫切，我每年都要消耗大量的能源，其中矿物能源占据总量的92％。在这些矿物能源中，煤炭占据了70％以上的份额。随着矿物能源储量濒临枯竭以及在其利用过程中所导致的严重的环境危害，我们急需开发太阳能、海洋温差能等可再生能源，以转变能源结构。因此，发展低品位热能高效转换技术，建立可持续发展的能源供应系统，对能源战略规划具有重要意义。

海洋温差能是极具开发价值与发展潜力的清洁能源，在部分地区的海洋表层温海水全年都在25℃以上，深海水温在5℃左右，海洋温差能资源十分丰富。海洋温差能发电主要利用不同深度海水温度的温差，通过工作介质在管道内运行吸收热量、驱动发电机叶片发电，然后通过冷却以后再吸收热量的循环获取持续大电能的活动。海洋温差能发电循环主要分为开式、闭式和混合式。由于海洋温差能发电循环的温差较小，热效率较低，一直以来很难实现商业化。

南方地区受夏季高温影响，夏季空调的耗电量及需水量占比很大，且沿海地区渔业资源丰富，海鲜的保存及加工都需要冷量、热量及电力的输入。因此，本发明提出了一种基于太阳能辅助的海洋温差能冷热电及淡水多联产系统。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种基于太阳能辅助的海洋温差能冷热电及淡水多联产系统，实现同时为用户提供电能、冷量、热量和淡水的目的。

本发明的技术方案：

一种基于太阳能辅助的海洋温差能冷热电及淡水多联产系统，包括温海水泵1、太阳能板2、发生器3、膨胀机4、发电机5、可调节流量分流器6、制热子循环热交换器7、制冷子循环热交换器8、混合器9、工质泵10、闪蒸罐11、冷凝器12、浓盐水输出通道13、压缩机14、制热子循环蒸发器15、需要热量的场所16、制热子循环节流阀17、制冷子循环工质泵18、制冷子循环节流阀19、制冷子循环蒸发器20、需要冷量的场所21、喷射器22、制冷子循环冷凝器23和冷海水泵24。

所述的温海水泵1通过温海水输送管道与太阳能板2相连接，经过太阳能集热后的温海水再通过管道与发生器3的温海水入口端相连，用于将温海水的热量传递给循环工质；发生器3的温海水出口端与闪蒸罐11的温海水入口端相连，使温海水进入闪蒸罐11内闪蒸从而产生水蒸气与浓盐水，由冷海水泵24抽出的冷海水经冷海水输送管道与冷凝器12的冷海水入口端相连，用于冷凝水蒸气以产生淡水，冷凝器12的冷海水出口端与冷海水排水管相连，同时闪蒸罐11内产生的浓盐水通过浓盐水输出通道13排出；发生器3的工质出口端与膨胀机4的工质入口端相连，膨胀机4与发电机5相连，驱动发电机5运转产生电力，形成发电子循环，且发电机5与压缩机14、温海水泵1、冷海水泵24、工质泵10及制冷子循环工质泵18相连，对压缩机14、温海水泵1、冷海水泵24、工质泵10及制冷子循环工质泵18进行供电；膨胀机4的工质出口端与可调节流量分流器6的工质入口端相连，可调节流量分流器6的两个工质出口端分别与制热子循环热交换器7的工质入口端与制冷子循环热交换器8的工质入口端相连，从制热子循环热交换器7和制冷子循环热交换器8换热后出来的液态循环工质分别与混合器9的两个工质入口端相连，混合器9的工质出口端与工质泵10的工质入口端相连，工质泵10的工质出口端与发生器3的工质入口端相连；

液态循环工质经过制热子循环节流阀17的节流减压作用后，进入制热子循环热交换器7与从可调节流量分流器6流入的循环工质进行换热，变成饱和或过饱和蒸汽状态，从制热子循环热交换器7出来的汽态循环工质与压缩机14的工质入口端相连，压缩机14的工质出口端与制热子循环蒸发器15的工质入口端相连，制热子循环蒸发器15的热量输出端与需要热量的场所16相连，制热子循环蒸发器15的工质出口端与制热子循环节流阀17的工质入口端相连，由此形成制热子循环；

制冷子循环工质泵18的工质出口端与制冷子循环热交换器8的工质入口端相连，循环工质经制冷子循环热交换器8换热与可调节流量分流器6流入的工质进行换热后，作为喷射器22的工作流体流入喷射器22的引射流端，制冷子循环节流阀19的工质出口端与制冷子循环蒸发器20的工质入口端相连，制冷子循环蒸发器20的冷量输出端与需要冷量的场所21相连，制冷子循环蒸发器20的工质输出端与引射器22的被引射流端相连，引射器22的工质出口端与制冷子循环冷凝器23的工质入口端相连，由冷海水泵24抽出的冷海水经冷海水输送管道与制冷子循环冷凝器23的冷海水入口端相连，制冷子循环冷凝器23的冷海水出口端与冷海水排水管相连，从制冷子循环冷凝器23流出的液态循环工质分别流入制冷子循环节流阀19和制冷子循环工质泵18中，由此形成制冷子循环。

所述的需要热量的场所16为生活供热区。

所述的需要冷量的场所21为冷库。

所述的可调节流量分流器6通过自动控制或人为的方式调节两个出口端流量的大小。

所述的循环工质为R123、R134a、R141b或R600a制冷剂。

所述的压缩机14和外界供电设备通过机械装置连接，从外界获取额外的机械能。

本发明的有益效果：

1、将有机朗肯循环、蒸汽压缩热泵循环、喷射制冷循环及单极闪蒸海水淡化进行了有机集成，实现了基于海洋温差能的低品位热能回收利用，可以同时为用户供电、供冷、供热及淡水。

2、利用喷射制冷子循环产生冷量，其中喷射器代替了压缩机，使制冷子循环除泵外无其他运动部件，设备简单，运行稳定且节约电能。

3、将发生器中与工质换热后的温海水用于闪蒸海水淡化，充分利用了太阳能及表层温海水余热，使系统的能量转化效率得到提升。

4、对比普通制冷循环以处于环境温度下的空气进行冷却，该循环以冷海水作为冷源，使其制冷能效比远高于普通循环。

5、采用可调节流量分流器，使循环输出的制冷量和制热量可通过调节分流器进行调节。

6、本发明不仅可以用太阳能集热后的温海水作为热源，还可利用废热、余热等其他热源。

附图说明

图1是本发明的一种基于太阳能辅助的海洋温差能冷热电及淡水多联产系统的示意图。

图中：1温海水泵、2太阳能板、3发生器、4膨胀机、5发电机、6可调节流量分流器、7制热子循环热交换器、8制冷子循环热交换器、9混合器、10工质泵、11闪蒸罐、12冷凝器、13浓盐水输出通道、14压缩机、15制热子循环蒸发器、16需要热量的场所、17制热子循环节流阀、18制冷子循环工质泵、19制冷子循环节流阀、20制冷子循环蒸发器、21需要冷量的场所、22喷射器、23制冷子循环冷凝器、24冷海水泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明的一种基于太阳能辅助的海洋温差能冷热电及淡水多联产系统，包括温海水泵1、太阳能板2、发生器3、膨胀机4、发电机5、可调节流量分流器6、制热子循环热交换器7、制冷子循环热交换器8、混合器9、工质泵10、闪蒸罐11、冷凝器12、浓盐水输出通道13、压缩机14、制热子循环蒸发器15、需要热量的场所16、制热子循环节流阀17、制冷子循环工质泵18、制冷子循环节流阀19、制冷子循环蒸发器20、需要冷量的场所21、喷射器22、制冷子循环冷凝器23和冷海水泵24。

本发明的工作原理如下：

温海水泵1从海洋表层抽取温海水并将其输送到太阳能板2中进行集热，集热后的温海水作为多联产系统的热源在发生器3中将热量传递给流入发生器3的工质，使液态工质变为饱和或过饱和蒸汽状态，释放热量后的温海水被输送到闪蒸罐11内闪蒸以产生水蒸气与浓盐水，从闪蒸罐11顶部排出的蒸汽经过冷海水泵24输送过来的冷海水冷凝后得到纯净水，同时浓盐水通过闪蒸罐11底部的浓盐水输出通道13排出；从发生器3出来的气态工质进入膨胀机4中推动膨胀机4做功，膨胀机4驱动发电机5运转产生电力，形成发电子循环，且发电机5对压缩机14、温海水泵1、冷海水泵24、工质泵10及制冷子循环工质泵18进行供电，剩余电量输送给用户使用；从膨胀机4出来的乏汽进入可调节流量分流器6进行分流，通过可调节流量分流器6控制工质进入制热子循环热交换器7和制冷子循环热交换器8中的流量，进而可控制制热子循环的制热量与制冷子循环的制冷量；在制热子循环热交换器7与制冷子循环热交换器8中换热后的乏汽完全转化为液态，并流入混合器9进行混合，混合器9的工质出口端与工质泵10的工质入口端相连，工质泵10的工质出口端与发生器3的工质入口端相连。

液态工质经过制热子循环节流阀17的节流减压作用后，进入制热子循环热交换器7与从可调节流量分流器6流入的工质进行换热，变成饱和或过饱和蒸汽状态，从制热子循环热交换器7出来的汽态工质进入压缩机14等熵压缩后温度增加，压缩机14的工质出口端与制热子循环蒸发器15的工质入口端相连，在制热子循环蒸发器15中将热量传递给需要热量的场所16并由蒸汽状态变成液态，制热子循环蒸发器15的工质出口端与制热子循环节流阀17的工质入口端相连，由此形成制热子循环。

制冷子循环工质泵18的工质出口端与制冷子循环热交换器8的工质入口端相连，使之与可调节流量分流器6流入的工质进行换热后变成饱和或过饱和蒸汽状态，作为喷射器22的工作流体流入喷射器22的引射流端，经制冷子循环节流阀19节流减压后的液态工质流入制冷子循环蒸发器20吸收热量，制冷子循环蒸发器20的冷量输出端与需要冷量的场所21相连，由此产生冷量；制冷子循环蒸发器20的工质输出端与引射器22的被引射流端相连，引射器22的工质出口端与制冷子循环冷凝器23的工质入口端相连，由冷海水泵24抽出的冷海水经冷海水输送管道与制冷子循环冷凝器23的冷海水入口端相连，在制冷子循环冷凝器23中将由喷射器出来的工质完全冷凝成液态，由制冷子循环冷凝器23出来的液态工质分别流入制冷子循环节流阀19和制冷子循环工质泵18，由此形成制冷子循环。