CN115387974A - 一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，涉及海洋温差能发电技术领域，其包括：位于第一温度海域的工质蒸发器、覆盖第一温度海域、过渡温度海域、第二温度海域的内部工质管和外部环式工质管，工质蒸发器连接有透平机；外部环式工质管设置在内部工质管外部，内部工质管和外部环式工质管均设有供流体单向连通流动的内部通道，透平机发电做功后的乏气工质依次经过内部工质管的上部分、外部环式工质管的下部分、内部工质管的下部分、外部环式工质管的上部分、工质蒸发器，最后再次回到透平机。本发明通过采用一体式结构设计，方便发电***的下入和搭建。

Description

一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***

技术领域

本发明涉及海洋温差能发电技术领域，具体涉及一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***。

背景技术

海洋覆盖地球表面约71％，其内部蕴含了巨大的、可持续利用的能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等多种不同类型的海洋能源，通过合理开发利用这些能源，将有效的缓解世界的能源危机和环境污染等问题。研究发现，海洋温差能是储量大、能源最稳定、不受限天气可连续开采的海洋能源类型，其发电设备可以建设在陆地岸边或者海洋区域，具有广阔的应用前景和开发价值，但还未达到产业化水平。

海洋温差能发电技术原理是利用海洋表层及深层海水之间的温差进行发电的技术，采用表层热海水对某些低沸点的工质进行加热，使得工质受热气化后驱动透平机进行发电，发电后的乏气工质在深层冷海水的作用下实现冷凝，重新变成液态工质，实现循环发电的功能。目前海洋温差能发电***的试验***研究主要包括岸基式和漂浮式的***设计，都是采用抽吸热海水和冷海水至岸边或漂浮平台上，再进行海水与工质之间的换热后循环发电。受限于整体***设计和电站搭建技术，相对于岸基式和漂浮式的***设计，全潜式的海洋温差能发电***的研究和***设计较少。主要原因是由于按照现有的海洋温差能发电***的结构设计，由于***的设备数量多且分散、各设备之间的链接方式复杂等情况，若采用全潜式的搭建方式，存在水下安装困难、造价很高、维护困难等问题。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其通过采用一体式结构设计，方便发电***的下入和搭建。

为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：

一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其包括：

位于第一温度海域的工质蒸发器，所述工质蒸发器连接有透平机；

覆盖第一温度海域、过渡温度海域、第二温度海域的内部工质管和外部环式工质管，所述外部环式工质管设置在所述内部工质管外部，所述内部工质管和所述外部环式工质管均设有供流体单向连通流动的内部通道，其中，

所述透平机发电做功后的乏气工质依次经过所述内部工质管的上部分、所述外部环式工质管的下部分、所述内部工质管的下部分、所述外部环式工质管的上部分、所述工质蒸发器，最后再次回到所述透平机；

在所述外部环式工质管的下部分，该乏气工质与所述第二温度海域的海水换热从而冷凝形成液态工质；

在所述外部环式工质管的上部分，该液态工质与所述过渡温度海域的海水换热从而吸热形成部分气态的气液混合态工质；

在所述工质蒸发器，该气液混合态工质与所述第一温度海域的海水换热从而吸热形成完全的气态工质，其中，所述第一温度海域、所述过渡温度海域、所述第二温度海域的温度依次降低。

如上所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，进一步地，

所述内部工质管的中部设有阻隔层从而形成所述内部工质管的上部分和所述内部工质管的下部分，所述外部环式工质管的中部设有阻隔层从而形成所述外部环式工质管的上部分和所述外部工质管的下部分；其中，

所述透平机的乏气工质输出口与所述内部工质管的上部分之间设有连通管道，在内部工质管的上部分的内部入口端设有第一工质泵；

所述内部工质管的上部分与所述外部环式工质管的下部分之间的连通通道上设有第一单向阀；

所述外部环式工质管的下部分与所述内部工质管的下部分之间设有一道连通通道，在内部工质管的下部分的内部入口端设有第二工质泵；

所述内部工质管的下部分与所述外部环式工质管的上部分之间的连通通道上设有第二单向阀。

如上所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，进一步地，

位于所述过渡温度海域的所述外部环式工质管***包裹有蓄能保温层，且所述蓄能保温层具有沿所述外部环式工质管的轴向间隔布置的若干段蓄能保温体。

如上所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，进一步地，

所述工质蒸发器包括：

中心管体，其具有中心的通孔并连接至所述内部工质管的上部分；

外部螺旋换热管，其以设定的螺旋方式绕设在所述中心管体的周围；以及，

用于将所述外部螺旋换热管连接在所述中心管体上的固定支撑结构。

如上所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，进一步地，还包括：用于给所述发电***内的特定设备供能的低流速海流能发电设备，所述低流速海流能发电设备包括：

一次能量捕获环节，其用于捕获海流蕴藏的能量；

能量传动环节，其用于将捕获的能量进行传递；以及，

能量管理供给环节，其用于将捕获的能量进行管理、储存和分配。

如上所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，进一步地，所述低流速海流能发电设备安装在所述外部环式工质管的下部分的底部，且所述低流速海流能发电设备通过电力传输管线与所述第二工质泵连接，用于给所述第二工质泵供电。

如上所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，进一步地，所述第一工质泵为高于设定压力的气液混合泵，所述第二工质泵为高于设定压力的潜水泵。

如上所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，进一步地，所述外部螺旋换热管的螺旋方式包括等距螺旋曲线、阿基米德螺旋曲线的任一种。

如上所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，进一步地，所述外部螺旋换热管的管体结构包括圆柱形、扁平椭圆形或薄矩形的任一种。

如上所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，进一步地，所述第一温度海域的范围包括海平面至海平面以下深度100m的区域；所述过渡温度海域的范围包括海平面以下深度100m至深度700m的区域；所述第二温度海域的范围包括海平面以下深度700m至深度1000m的区域。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、该整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***采用一体化的结构设计，实现海洋温差能发电***的整体全潜式的***设计，有利于海洋温差能发电***的下入、大幅降低发电***海下组装的难度、降低发电***的组件维护的难度；

2、该整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***采用工质循环的方式，可以直接通过内部工质管和外部环式工质管实现工质的原位换热和工质双向循环，有利于提高换热效率、降低***运作的功耗成本、简化***的结构；

3、该整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***采用阿基米德螺旋曲线的工质蒸发器的换热管结构设计，通过充分考虑液态工质受热后形成气态工质的形态变化及体积膨胀等问题，设计换热管的管径尺寸随着海水温度及工质受热情况，管径尺寸从小逐渐变大，控制预热而未完全气化的气液混合态工质的输入流速和输入量，保障工质受热气化后发电循环工序的稳定性；

4、该整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***采用低流速海流能发电设备，通过结合其他海洋能的利用，给位于深海的第二工质泵提供运作电能，有效解决深海位置设备的动能需求、实现多种海洋能结合利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***的工质循环各设备的入口和出口示意图；

图3是本发明实施例的一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***的工质蒸发器的局部结构示意图；

图4是本发明实施例的一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***的低流速海流能发电设备的结构模块示意图。

其中：1、透平机；2、工质蒸发器；2-1、中心管体；2-2、外部螺旋换热管；2-3、固定支撑结构；3、第一工质泵；4、内部工质管的上部分；5、外部环式工质管的上部分；6、蓄能保温层；7、第一单向阀；8、第二单向阀；9、内部工质管的下部分；10、外部环式工质管的下部分；11、第二工质泵；12、低流速海流能发电设备；A-1、透平机入口；A-2、透平机出口；B-1、第一工质泵入口；B-2、第一工质泵出口；C-1、第一单向阀入口；C-2、第一单向阀出口；D-1、第二工质泵入口；D-2、第二工质泵出口；E-1、第二单向阀入口；E-2、第二单向阀出口；F-1、工质蒸发器入口；F-2、工质蒸发器出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1至图4，本发明的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***采用一体化的结构设计，可以实现海洋温差能发电***的整体全潜式的***设计，有利于海洋温差能发电***的下入、大幅降低发电***海下组装的难度以及降低发电***的组件维护的难度。此外，本发电***采用工质循环的方式，可以直接通过内部工质管和外部环式工质管实现工质的原位换热和工质双向循环，有利于提高换热效率、降低***运作的功耗成本以及简化***的结构。

参见图1，一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其包括：工质蒸发器2、内部工质管和外部环式工质管，工质蒸发器2位于第一温度海域，且工质蒸发器2连接有透平机1；内部工质管和外部环式工质管覆盖第一温度海域、过渡温度海域和第二温度海域，外部环式工质管设置在内部工质管外部，内部工质管和外部环式工质管均设有供流体单向连通流动的内部通道，其中，透平机1发电做功后的乏气工质依次经过内部工质管的上部分4、外部环式工质管的下部分10、内部工质管的下部分9、外部环式工质管的上部分5、工质蒸发器2，最后再次回到透平机1。在外部环式工质管的下部分10，该乏气工质与第二温度海域的海水换热从而冷凝形成液态工质；在外部环式工质管的上部分5，该液态工质与过渡温度海域的海水换热从而吸热形成部分气态的气液混合态工质。在工质蒸发器2，该气液混合态工质与第一温度海域的海水换热从而吸热形成完全的气态工质，其中，第一温度海域、过渡温度海域、第二温度海域的温度依次降低。

本实施例中，本发电***的发电循环过程如下：透平机1发电做功后的乏气工质，在第一工质泵3的作用下泵入至内部工质管的上部分4，随后通过内部工质管的上部分4和外部环式工质管的下部分10之间的连通通道进入外部环式工质管的下部分10。乏气工质在外部环式工质管的下部分10的冷海水区域与深层冷海水进行充分换热，然后乏气工质冷凝后形成液态工质，从外部环式工质管的下部分10与内部工质管的下部分9的连通处进入内部工质管的下部分9。另外，液态工质在第二工质泵11的作用下，通过内部工质管的下部分9和外部环式工质管的上部分5之间的连通通道进入外部环式工质管的上部分5。液态工质先在外部环式工质管的上部分5的热海水区域与热海水进行充分换热，充分预热后的气液混合态工质从外部环式工质管的上部分5与工质蒸发器2的连接管道进入外部螺旋换热管2-2，气液混合态工质进一步受到温度最高的表层热海水的加热作用，促使气液混合态工质受热气化形成气态工质。最后，气态工质从工质蒸发器2的外部螺旋换热管2-2的出口进入透平机1进行驱动发电，发电后的乏气工质进入内部工质管的上部分4进行下一轮的循环。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，内部工质管的中部设有阻隔层从而形成内部工质管的上部分4和内部工质管的下部分9，外部环式工质管的中部设有阻隔层从而形成外部环式工质管的上部分5和与内部工质管的下部分9；透平机1的乏气工质输出口与内部工质管的上部分4之间设置有连通管道，该入口设有第一工质泵3；内部工质管的上部分4与外部环式工质管的下部分10之间的连通通道上设有第一单向阀7；外部环式工质管的下部分10与内部工质管的下部分9之间设有一道连通通道，在内部工质管的下部分的内部入口端设有第二工质泵11；内部工质管的下部分9与外部环式工质管的上部分5之间的连通通道上设有第二单向阀8。

具体地，内部工质管和外部环式工质管贯穿与整个海洋区域，在过渡带海域中间位置具有阻隔层，即可以将内部工质管和外部环式工质管分为上下两个部分，具体为内部工质管的上部分4、内部工质管的下部分9、外部环式工质管的上部分5、外部环式工质管的下部分10；内部工质管的上部分4和外部环式工质管的上部分5位于热海水海域和过渡带上部分海域，内部工质管的下部分9和外部环式工质管的下部分10位于过渡带下部分海域和冷海水海域。

第一工质泵3采用现有的耐高压的气液混合泵，其具备将气液混合态工质泵送的能力第二工质泵11采用现有的耐高压的潜水泵，其具备浸没工作在工质液中泵送的能力。第一单向阀7位于内部工质管的上部分4和外部环式工质管的下部分10之间的连通通道处，第二单向阀8位于内部工质管的下部分9和外部环式工质管的上部分5之间的连通通道处，主要用于控制工质的运移方向，确保工质按照***循环的路径进行传输。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，位于过渡温度海域的外部环式工质管***包裹有蓄能保温层6，且蓄能保温层6具有沿外部环式工质管的轴向间隔布置的若干段蓄能保温体。

本实施例中，外部环式工质管的上部分5和外部环式工质管的下部分10中位于过渡带区域的结构***包裹有蓄能保温层6，且蓄能保温层6采用分段包裹的方式，按照工程实际工况需求，将总体过渡带按深度分为若干段，每一段的蓄能保温层6不连通，能够确保温度与该深度海域相近。

参见图3，作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，工质蒸发器2包括：中心管体2-1、外部螺旋换热管2-2以及固定支撑结构2-3，中心管体2-1具有中心的通孔并连接至内部工质管的上部分4；外部螺旋换热管2-2以设定的螺旋方式绕设在中心管体2-1的周围；固定支撑结构2-3用于将外部螺旋换热管2-2连接在中心管体2-1上。

具体地，工质蒸发器2主体分三部分结构，包括中心管体2-1、外部螺旋换热管2-2以及衔接换热管和中心管体2-1的固定支撑结构2-3，工质蒸发器2采用工质在换热管内部，通过外部直接与热海水进行换热的方式，外部的换热管采用螺旋围绕的方式分布，可以增大管内的工质与热海水的换热面积，提高换热效果；其中，中心管体2-1是中心的通孔用于贯穿内部工质管的上部分4结构，并固紧在内部工质管上；外部螺旋换热管2-2的螺旋方式可以是常规的等距螺旋曲线，也可以是阿基米德螺旋曲线。在制备工艺技术满足的情况下，可以优选阿基米德螺旋曲线，其采用下端螺旋内径小且管体直径小，上端螺旋内径大且管体直径大的结构，充分考虑下端热海水温度更低，控制预热的气液混合态工质的流入量保持在较小的状态，上端热海水温度较高，均匀流入的预热工质可以实现充分吸热，工质气化后体积变大，考虑管体直径大有利于气态工质的流出。另外，换热管的管体结构可以是圆柱形、扁平椭圆形或薄矩形等形式，根据制备工艺技术的水平，优选换热接触面积大的管体结构。衔接换热管和中心管体2-1的固定支撑结构2-3，为了最大化的实现热海水与工质之间的接触面积，提高换热效率，设计工质蒸发器2的换热管采用悬空方式围绕中心管体2-1分布，并采用固定支撑结构2-3来实现换热管和中心管体2-1之间的结构稳固。

此外，由于表层热海水区域海平面以下深度10m内的海水温度基本无变动，温度较为稳定，而海平面以下深度50m内的海水温度约下降3℃左右；可以根据制备工艺技术的水平，以及根据实际工况需求制备工质蒸发器2的深度尺寸，以阿基米德螺旋曲线为例，考虑海平面以下深度10m范围内海水温度为较高区域，可设定为上端螺旋换热管的设置位置，通过内径大且管体直径大的换热管，进一步让工质从热海水中进行充分吸热，确保工质的完全气化；考虑海平面以下深度10m到50m范围内海水温度相对低一点，可设定为下端螺旋换热管的设置位置，通过内径小且管体直径小的换热管，能够控制预热而未完全气化的气液混合态工质的输入流速和输入量，保障工质受热气化后发电循环工序的稳定性。

参见图4，作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，还包括用于给发电***内的特定设备供能的低流速海流能发电设备12，低流速海流能发电设备12包括：一次能量捕获环节、能量传动环节以及能量管理供给环节，一次能量捕获环节用于捕获海流蕴藏的能量；能量传动环节用于将捕获的能量进行传递；能量管理供给环节用于将捕获的能量进行管理、储存和分配。

本实施例中，低流速海流能发电设备12可将整体结构分解为一次能量捕获环节、能量传动环节和能量管理供给环节；一次能量捕获环节主要是通过叶轮在海流作用下旋转做功，可以实现对海流能量的捕获，其采用性能优良的叶轮，可以确保能量捕获效率高。能量传动环节主要是对叶轮捕获的能量进行传递，该传动环节应具备***低阻尼、高可靠性和便捷性的特征，从而确保符合低流速的运行特点，进而确保机组能长时间运作，确保成本能有效控制及降低维护难度。能量管理供给环节主要是通过蓄电池对发电***的最佳充放电规律进行严格控制，确保蓄电池不出现过充或过放的现象。

上述实施例中，进一步地，低流速海流能发电设备12安装在外部环式工质管的下部分10的底部，且其通过电力传输管线与第二工质泵11连接。

具体地，低流速海流能发电设备12采用一体化结构设计，并安装固定于外部环式工质管的下部分10的底部，其做功所产生的电能用于给位于内部工质管的下部分9结构中的第二工质泵11提供动能，从而有效解决深海位置设备的动能需求、进而实现多种海洋能的结合利用。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，第一温度海域的范围包括海平面至海平面以下深度100m的区域；过渡温度海域的范围包括海平面以下深度100m至深度700m的区域；第二温度海域的范围包括海平面以下深度700m至深度1000m的区域。

本实施例中，第一温度海域为热海水区域，热海水区域的范围在海平面至海平面以下深度100m的区域，由于海水长年受到太阳的照射，吸收了大量的热能，因而可以用于进行工质的加热工序。位于热海水区域的设备主要包括透平机1、工质蒸发器2、第一工质泵3、第一单向阀7、内部工质管的上部分4以及外部环式工质管的上部分5等结构。

过渡温度海域的范围在海平面以下深度100m至深度700m的区域，由于该区域海水的温度不足以使得液态工质完全气化或者使得气态工质完全液化，因而其主要作用在于实现热海水区域和冷海水区域的工质传输，并在运输的过程中可以实现少量的乏气工质的降温和液态工质的升温。由于运输过程中，内部工质管中向下泵入乏气工质，外部环式工质管中向上输入液态工质，而内部工质管的乏气工质和外部蓄能保温层6的温度高于外部环式工质管的液态工质，可以共同进行换热作用，从而实现在运输过程中，乏气工质逐步降温，液态工质逐步升温的作用。位于过渡温度海域的设备主要包括内部工质管的上部分4、外部环式工质管的上部分5、内部工质管的下部分9和外部环式工质管的下部分10。

第二温度海域为冷海水区域，冷海水区域的范围在海平面以下深度700m至深度1000m的区域，由于冷海水长年保持低温状态，可以用于工质的冷凝工序。位于冷海水区域的设备主要包括第二工质泵11、第二单向阀8、内部工质管的下部分9、外部环式工质管的下部分10以及低流速海流能发电设备12等结构；第二工质泵11和第二单向阀8位于内部工质管的下部分9结构中，用于推动冷凝后的液态工质向外部环式工质管的上部分5输送。

此外，由于冷海水区域的海水温度随着深度变化的温度变化很小，故在深海区域不设置复杂的工质冷凝器装置，直接建立长距离的外部环式工质管，让乏气工质在流经长距离的外部环式工质管进入内部工质管的下部分9的过程中直接与外界冷海水进行换热作用，使得乏气工质充分冷凝成为液态工质。

为了更好地理解本发明，下面对本发电***的实施步骤进行阐述：

参见图1-图4，首先，假设本发电***的工质蒸发器2的外部螺旋换热管2-2采用阿基米德螺旋曲线的结构设计，其下端螺旋内径小且管体直径小，上端螺旋内径大且管体直径大；假设选取一个适合海洋温差能***发电的海域，设定海平面至海平面以下深度100m的范围为热海水区域，布设有透平机1、工质蒸发器2、第一工质泵3、第一单向阀7、内部工质管的上部分4、外部环式工质管的上部分5等结构；设定海平面以下深度100m至深度700m的范围为过渡带区域，布设有内部工质管的上部分4、外部环式工质管的上部分5、内部工质管的下部分9和外部环式工质管的下部分10，以及***包裹的蓄能保温层6；设定海平面以下深度700m至深度1000m的范围为冷海水区域，布设有第二工质泵11、第二单向阀8、内部工质管的下部分9、外部环式工质管的下部分10以及低流速海流能发电设备12等结构。

本发电***的运作过程如下：第一轮受热气化的气态工质从透平机入口A-1进入透平机1进行驱动发电做功，发电结束后的乏气工质通过透平机出口A-2进入内部工质管的上部分4；之后在第一工质泵3的作用下，经过第一工质泵入口B-1和第一工质泵出口B-2的运输，进入内部工质管的上部分4的下端位置，经过长距离运输过程中的换热效果，该位置的工质属于降温后的乏气工质；之后在第一单向阀7的作用下，经过第一单向阀入口C-1进入内部工质管的上部分4和外部环式工质管的下部分10之间的连通通道，从第一单向阀出口C-2进入外部环式工质管的下部分10；降温后的乏气工质在外部环式工质管的下部分10中进行充分的冷凝，与冷海水进行充分换热，受冷形成液态工质，从外部环式工质管的下部分10和内部工质管的下部分9之间的连通通道进入内部工质管的下部分9；之后在第二工质泵11的作用下，经过第二工质泵入口D-1和第二工质泵出口D-2的运输，将液态工质泵入到内部工质管的下部分9的上端位置；之后在第二单向阀8的作用下，经过第二单向阀入口E-1进入内部工质管的下部分9和外部环式工质管的上部分5之间的连通通道，从第二单向阀出口E-2进入外部环式工质管的上部分5；之后液态工质在外部环式工质管的上部分5经过长距离运输过程中的换热效果，预热后的液态工质从工质蒸发器入口F-1，进入工质蒸发器2的外部螺旋换热管2-2，与热海水进行充分换热，受热形成气态工质，从工质蒸发器出口F-2进入透平机入口A-1进行新一轮的循环发电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其特征在于，包括：

位于第一温度海域的工质蒸发器，所述工质蒸发器连接有透平机；

覆盖第一温度海域、过渡温度海域、第二温度海域的内部工质管和外部环式工质管，所述外部环式工质管设置在所述内部工质管外部，所述内部工质管和所述外部环式工质管均设有供流体单向连通流动的内部通道，其中，

所述透平机发电做功后的乏气工质依次经过所述内部工质管的上部分、所述外部环式工质管的下部分、所述内部工质管的下部分、所述外部环式工质管的上部分、所述工质蒸发器，最后再次回到所述透平机；

在所述外部环式工质管的下部分，该乏气工质与所述第二温度海域的海水换热从而冷凝形成液态工质；

在所述外部环式工质管的上部分，该液态工质与所述过渡温度海域的海水换热从而吸热形成部分气态的气液混合态工质；

在所述工质蒸发器，该气液混合态工质与所述第一温度海域的海水换热从而吸热形成完全的气态工质，其中，所述第一温度海域、所述过渡温度海域、所述第二温度海域的温度依次降低。

2.根据权利要求1所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其特征在于，

所述内部工质管的中部设有阻隔层从而形成所述内部工质管的上部分和所述内部工质管的下部分，所述外部环式工质管的中部设有阻隔层从而形成所述外部环式工质管的上部分和所述外部工质管的下部分；其中，

所述透平机的乏气工质输出口与所述内部工质管的上部分之间设置有连通管道，在所述内部工质管的上部分的内部入口端设有第一工质泵；

所述内部工质管的上部分与所述外部环式工质管的下部分之间的连通通道上设有第一单向阀；

所述外部环式工质管的下部分与所述内部工质管的下部分之间设有一道连通通道，在所述内部工质管的下部分的内部入口端设有第二工质泵；

所述内部工质管的下部分与所述外部环式工质管的上部分之间的连通通道上设有第二单向阀。

3.根据权利要求1所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其特征在于，

位于所述过渡温度海域的所述外部环式工质管***包裹有蓄能保温层，且所述蓄能保温层具有沿所述外部环式工质管的轴向间隔布置的若干段蓄能保温体。

4.根据权利要求1所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其特征在于，

所述工质蒸发器包括：

中心管体，其具有中心的通孔并连接至所述内部工质管的上部分；

外部螺旋换热管，其以设定的螺旋方式绕设在所述中心管体的周围；以及，

用于将所述外部螺旋换热管连接在所述中心管体上的固定支撑结构。

5.根据权利要求2所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其特征在于，还包括：用于给所述发电***内的特定设备供能的低流速海流能发电设备，所述低流速海流能发电设备包括：

一次能量捕获环节，其用于捕获海流蕴藏的能量；

能量传动环节，其用于将捕获的能量进行传递；以及，

能量管理供给环节，其用于将捕获的能量进行管理、储存和分配。

6.根据权利要求5所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其特征在于，所述低流速海流能发电设备安装在所述外部环式工质管的下部分的底部，且所述低流速海流能发电设备通过电力传输管线与所述第二工质泵连接，用于给所述第二工质泵供电。

7.根据权利要求2所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其特征在于，所述第一工质泵为高于设定压力的气液混合泵，所述第二工质泵为高于设定压力的潜水泵。

8.根据权利要求4所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其特征在于，所述外部螺旋换热管的螺旋方式包括等距螺旋曲线、阿基米德螺旋曲线的任一种。

9.根据权利要求4所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其特征在于，所述外部螺旋换热管的管体结构包括圆柱形、扁平椭圆形或薄矩形的任一种。

10.根据权利要求1所述的整体全潜式环空换热循环的海洋温差能发电***，其特征在于，所述第一温度海域的范围包括海平面至海平面以下深度100m的区域；所述过渡温度海域的范围包括海平面以下深度100m至深度700m的区域；所述第二温度海域的范围包括海平面以下深度700m至深度1000m的区域。

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