吳浩宇彭景平葛云征劉 蕾陳鳳云劉偉民

(自然資源部 第一海洋研究所,山東 青島266061)

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,世界各國(guó)都面臨能源需求快速增長(zhǎng)的問(wèn)題,而化石燃料作為目前世界上主要使用的燃料資源,儲(chǔ)量越來(lái)越少,且在利用過(guò)程中易對(duì)環(huán)境造成污染。開(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源是減少對(duì)石油等化石燃料的依賴(lài),解決能源短缺問(wèn)題的最有效途徑之一[1]。發(fā)展可再生能源對(duì)調(diào)整我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、緩解能源相關(guān)環(huán)境污染,實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展也具有重要作用。海洋可再生能源(簡(jiǎn)稱(chēng)“海洋能”)是可再生能源的重要組成部分,其資源儲(chǔ)量巨大,對(duì)環(huán)境友好,所以得到越來(lái)越多的關(guān)注[2-3]。

海洋溫差能是指表層海水和深層海水之間以溫度差的形式蘊(yùn)藏的熱能,其本質(zhì)來(lái)源于太陽(yáng)輻射能[4]。海洋溫差能作為極具開(kāi)發(fā)利用價(jià)值和潛力的海洋能資源,在我國(guó)南海儲(chǔ)量尤為豐富。此外,海洋溫差能還具有相對(duì)穩(wěn)定、能量密度較高、清潔無(wú)污染、可綜合利用等特性[5-7]。海洋溫差能發(fā)電是海洋溫差能開(kāi)發(fā)利用的主要形式,海洋溫差能發(fā)電(Ocean Thermal Energy Conversion,OTEC)的基本原理是利用表層溫海水(24～28℃)加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)使其氣化,或采用降壓方式使海水氣化,產(chǎn)生的氣態(tài)工質(zhì)驅(qū)動(dòng)透平做功,然后利用深層冷海水(4～6℃)冷卻做功后的乏汽使其成液態(tài),完成發(fā)電循環(huán)[8]。

海洋溫差能發(fā)電的概念最早是由D'Arsonval于1881年提出,Anderson于1964年首次提出海洋溫差能發(fā)電閉式循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)想,1979年,夏威夷建成世界上第一座真正意義上的閉式循環(huán)OTEC裝置―“MINIOTEC”[9]。由于海洋實(shí)際溫差較小,導(dǎo)致循環(huán)熱效率較低,這也是海洋溫差能發(fā)電商業(yè)化應(yīng)用發(fā)展中的關(guān)鍵問(wèn)題之一,因此,采用高效的熱力循環(huán)方式是海洋溫差能發(fā)電的必要條件,也是目前研究的熱點(diǎn)。Uehara等[10]對(duì)采用Kalina循環(huán)[11]的OTEC系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并提出一種新式循環(huán),該循環(huán)采用氨水混合溶液作為工質(zhì)以及抽汽過(guò)程來(lái)提高循環(huán)熱效率。Kim等[12]對(duì)采用不同工質(zhì)和循環(huán)方式的OTEC系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算,發(fā)現(xiàn)采用R125的回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)效率最高。Yamada等[13]通過(guò)對(duì)朗肯循環(huán)增加太陽(yáng)能加熱器來(lái)提高熱海水的溫度,并在久米島實(shí)際環(huán)境溫度條件下對(duì)太陽(yáng)能-海洋溫差能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行建模分析,結(jié)果表明平均熱效率可提高1.5倍左右。Sun等[14-15]基于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律對(duì)采用Kalina循環(huán)方式的太陽(yáng)能輔助加熱發(fā)電系統(tǒng)建模,并進(jìn)行了相應(yīng)的系統(tǒng)性能分析和設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化。Faizal等[16]搭建了一個(gè)以R134-a為工質(zhì)的朗肯循環(huán)OTEC演示系統(tǒng),進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及理論分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的熱效率和輸出功隨工作溫差的上升而增加。Yoon等[17-18]利用HYSYS軟件對(duì)不同形式的海洋溫差能發(fā)電系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析。Kusuda等[19]搭建了雙級(jí)朗肯循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。Yang等[20]對(duì)使用有機(jī)朗肯循環(huán)的OTEC裝置性能進(jìn)行了定量研究,并提出以?xún)糨敵龉β逝c換熱器總傳熱面積比值為目標(biāo)函數(shù)來(lái)評(píng)估OTEC系統(tǒng)性能。劉煜森等[21]采用仿真軟件對(duì)Kalina循環(huán)海洋溫差能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行研究,分析了系統(tǒng)中各設(shè)備的火用損失,得到氨水濃度和蒸發(fā)壓力對(duì)發(fā)電循環(huán)性能的影響規(guī)律。高鐵瑜等[22]對(duì)15 k W混合工質(zhì)海洋溫差卡林納-11循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算分析,獲得透平進(jìn)口壓力和氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,并得到優(yōu)化的系統(tǒng)性能參數(shù)。

本文在前期研究的基礎(chǔ)上,提出一種新的、適用于海洋溫差的熱力循環(huán)方式：國(guó)海循環(huán)。針對(duì)國(guó)海循環(huán)的熱力過(guò)程分析,基于熱力學(xué)基本理論,分別對(duì)循環(huán)中各設(shè)備部分進(jìn)行分析和建模。通過(guò)建立國(guó)海循環(huán)熱力學(xué)仿真模型,模擬計(jì)算循環(huán)中關(guān)鍵參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率及輸出功的影響規(guī)律,并與朗肯循環(huán)結(jié)果對(duì)比分析,為海洋溫差能電站商業(yè)化開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支撐。

1 熱力循環(huán)基本原理

朗肯循環(huán)工作原理：海洋溫差能發(fā)電系統(tǒng)的主要形式包括開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)、閉式循環(huán)系統(tǒng)以及混合式循環(huán)系統(tǒng)。閉式循環(huán)根據(jù)工質(zhì)種類(lèi)不同可分為單工質(zhì)循環(huán)和混合工質(zhì)循環(huán),朗肯循環(huán)是最基礎(chǔ)的海洋溫差能閉式循環(huán),其工質(zhì)一般采用單工質(zhì)純氨[11],工作原理見(jiàn)圖1。朗肯循環(huán)由等熵膨脹、定壓冷卻、等熵壓縮和定壓吸熱四個(gè)熱力過(guò)程組成,循環(huán)中工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸收表層溫海水的熱量蒸發(fā)成氣態(tài),進(jìn)入透平做功發(fā)電,做功后的乏汽進(jìn)入冷凝器向深層冷海水放熱,凝結(jié)成液態(tài)工質(zhì),被工質(zhì)泵加壓進(jìn)入蒸發(fā)器開(kāi)始下一個(gè)發(fā)電循環(huán)。朗肯循環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,但其蒸發(fā)過(guò)程中較大的不可逆熵?fù)p限制了循環(huán)熱效率的提高[11]。

圖1 朗肯循環(huán)原理[11]Fig.1 Schematic diagram of the Rankine cycle[11]

國(guó)海循環(huán)工作原理如圖2所示。國(guó)海循環(huán)主要設(shè)備包括蒸發(fā)器、冷凝器、透平、發(fā)電機(jī)、分離器、吸收器、回?zé)崞鳌⒐?jié)流閥、工質(zhì)泵等。國(guó)海循環(huán)系統(tǒng)工作流程為：表層溫海水作為熱源加熱蒸發(fā)器內(nèi)的非共沸混合工質(zhì)(氨水溶液),液態(tài)混合工質(zhì)吸收熱量后汽化,汽化后的混合工質(zhì)進(jìn)入分離器被分離成汽態(tài)氨工質(zhì)和貧氨溶液,飽和氨汽進(jìn)入第一級(jí)透平膨脹做功,并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；第一級(jí)透平出口的部分乏汽被抽出進(jìn)入回?zé)崞?預(yù)熱混合工質(zhì)溶液,然后進(jìn)入吸收器,剩下的乏汽進(jìn)入第二級(jí)透平做功,做功后的乏汽進(jìn)入吸收器；分離器分離的貧氨溶液進(jìn)入回?zé)崞?預(yù)熱來(lái)自工質(zhì)泵的氨水溶液,然后經(jīng)過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入吸收器,與來(lái)自回?zé)崞?和第二級(jí)透平出口的工質(zhì)混合,進(jìn)入冷凝器與冷海水換熱,被冷凝成液態(tài)混合工質(zhì)進(jìn)入儲(chǔ)氨罐；儲(chǔ)氨罐內(nèi)的工質(zhì)經(jīng)過(guò)工質(zhì)泵加壓依次進(jìn)入回?zé)崞?及回?zé)崞?,吸收熱量后部分工質(zhì)汽化,再進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱,完成整個(gè)熱力循環(huán)。

圖2 國(guó)海循環(huán)原理Fig.2 Schematic diagram of the proposed new cycle

2 仿真模型建立

為構(gòu)建國(guó)海循環(huán)模型,進(jìn)行了如下假設(shè)：

1)忽略管道內(nèi)及換熱器內(nèi)壓降損失以及熱損失；

2)工質(zhì)在分離器內(nèi)被分離成的汽態(tài)工質(zhì)和液態(tài)工質(zhì)均是飽和狀態(tài),冷凝器出口工質(zhì)為飽和狀態(tài),第一級(jí)透平出口抽汽為飽和狀態(tài)；

3)假設(shè)系統(tǒng)絕熱；

4)換熱器的傳熱端差為2℃。

2.1 蒸發(fā)器部分

蒸發(fā)部分包括蒸發(fā)器和分離器,工質(zhì)從回?zé)崞鞒隹诹鹘?jīng)此部分時(shí),被表層海水的熱量加熱而蒸發(fā),然后在分離器中被分離成液態(tài)和汽態(tài)。液態(tài)工質(zhì)進(jìn)入回?zé)崞?,汽態(tài)工質(zhì)進(jìn)入透平做功。根據(jù)能量守恒方程,蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)吸收表層海水熱量Qev為

式中：cs為表層海水比熱(kJ/(kg·℃))；ms為表層海水質(zhì)量流量(kg/s)；Tsi為表層溫海水進(jìn)口溫度(℃)；Tso為表層溫海水出口溫度(℃)；mev為蒸發(fā)器入口氨溶液質(zhì)量流量(kg/s)；h1為蒸發(fā)器出口工質(zhì)焓值(kJ/kg)；h11為蒸發(fā)器進(jìn)口工質(zhì)焓值(kJ/kg)。

根據(jù)質(zhì)量守恒分離器內(nèi)：

式中：msp,l為分離器出口氨工質(zhì)溶液質(zhì)量流量(kg/s)；msp,v為分離器出口汽態(tài)工質(zhì)質(zhì)量流量(kg/s)。

分離器內(nèi)汽相、液相工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)根據(jù)確定后的蒸發(fā)器出口壓力和溫度可得到。

2.2 冷凝器部分

做功后的乏汽從透平出口進(jìn)入吸收器,與貧氨溶液以及中間抽汽混合,繼而進(jìn)入冷凝器向深層冷海水放熱,工質(zhì)變?yōu)轱柡鸵后w。

根據(jù)質(zhì)量守恒方程,冷凝器內(nèi)：

式中：mcon為冷凝器入口氨工質(zhì)質(zhì)量流量(kg/s)；mext為透平中間抽汽質(zhì)量流量(kg/s)；mtb為第二級(jí)透平出口乏汽質(zhì)量流量(kg/s)。

可由氨工質(zhì)質(zhì)量守恒和能量守恒得到冷凝器入口工質(zhì)濃度ωcon和焓值hcon：

式中：ωext,l為透平中間抽汽工質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)；ωtb為透平出口工質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

式中：hth,l為節(jié)流閥出口工質(zhì)焓值(kJ/kg)；hext,l為透平中間抽汽支路回?zé)崞?出口焓值(kJ/kg)；htb為第二級(jí)透平出口焓值(kJ/kg)。

冷凝器內(nèi)冷海水與工質(zhì)交換熱量Qcon：

式中：cd為深層冷海水比熱(kJ/(kg·℃))；md為深層冷海水質(zhì)量流量(kg/s)；Tdi為冷凝器深層冷海水進(jìn)口溫度(℃)；Tdo為冷凝器深層冷海水出口溫度(℃)；h6為冷凝器進(jìn)口工質(zhì)焓值(kJ/kg)；h7為冷凝器出口液態(tài)工質(zhì)焓值(kJ/kg)。

2.3 透平

透平是溫差能發(fā)電循環(huán)中的關(guān)鍵設(shè)備,氨蒸汽的能量推動(dòng)透平旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)做功,最終轉(zhuǎn)換成電能。國(guó)海循環(huán)采用了雙級(jí)透平,并將第一級(jí)透平出口的工質(zhì)乏汽部分抽出送入回?zé)崞鳌ｋp級(jí)透平中間抽汽壓力為

式中：Ptb,o為透平出口壓力(Pa)。

式中：ηs為透平等熵效率,此處取0.8；htb,s為氨蒸汽等熵膨脹到抽汽壓力P4時(shí)的焓值(kJ/kg)；h4為雙級(jí)透平中間抽汽焓值(kJ/kg)；h2=hsp,v。

2.4 工質(zhì)泵

OTEC系統(tǒng)中,工質(zhì)泵不僅輸送工質(zhì)且對(duì)工質(zhì)進(jìn)行增壓,工質(zhì)泵出口焓值h8=hp,o,hp,o可經(jīng)過(guò)式(15)計(jì)算得到

式中：hp,i為工質(zhì)泵入口焓值(kJ/kg)；mp為工質(zhì)泵內(nèi)工質(zhì)流量(kg/s)；ηc為工質(zhì)泵的效率；Wg為工質(zhì)泵的電機(jī)功率(k W)。

2.5 回?zé)崞?/h3>

回?zé)崞?中,經(jīng)由工質(zhì)泵加壓的飽和液態(tài)工質(zhì)吸收來(lái)自分離器的貧氨溶液熱量,預(yù)熱后進(jìn)入回?zé)崞?,在回?zé)崞?中被透平的中間抽汽加熱,然后進(jìn)入蒸發(fā)器。

回?zé)崞?：

式中：h9為回?zé)崞?出口工質(zhì)焓值(kJ/kg)；mre1為回?zé)崞?中工質(zhì)流量(kg/s)；h12為回?zé)崞?出口貧氨溶液焓值(kJ/kg)。

回?zé)崞?：

式中：mre2為回?zé)崞?中工質(zhì)流量,(kg/s)；h10為回?zé)崞?出口工質(zhì)焓值,(kJ/kg)；其中h10=hext,l。

2.6 節(jié)流閥

在循環(huán)中,節(jié)流閥起到調(diào)節(jié)流速和降低壓力的作用,節(jié)流閥質(zhì)量流量mth為

式中：k為節(jié)流系數(shù)；A為流通面積(m2)；ΔP為節(jié)流閥前后壓差(Pa)；ρ為工質(zhì)密度(kg/m3)。

2.7 循環(huán)效率

循環(huán)熱效率是衡量發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)的重要指標(biāo),海洋溫差能發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)熱效率等于循環(huán)凈輸出功和系統(tǒng)吸熱量的比值：

式中：Wnet為循環(huán)系統(tǒng)凈輸出功(kJ)；Qev為工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸收溫海水的熱量(kJ)；Wtb為透平輸出功(kJ)；Wp為泵耗功(kJ)。

3 結(jié)果及討論

國(guó)海循環(huán)模型的計(jì)算條件見(jiàn)表1?；跇?gòu)建的海洋溫差能發(fā)電系統(tǒng)(OTEC)循環(huán)仿真模型,針對(duì)我國(guó)實(shí)際海域溫度、氣候情況及前期研究[1,8],選擇溫海水溫度和冷海水溫度分別為27和5℃,換熱器端差為2℃條件下,模擬計(jì)算朗肯循環(huán)和國(guó)海循環(huán)。工質(zhì)選擇常用的氨及氨水混合工質(zhì),工質(zhì)的熱物理性質(zhì)及在循環(huán)中的狀態(tài)參數(shù)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院開(kāi)發(fā)的REFPROP軟件和Gibbs自由能方程計(jì)算得到。

表1 國(guó)海循環(huán)計(jì)算條件Table 1 Simulation conditions for the proposed new cycle

3.1 循環(huán)效率對(duì)比分析

循環(huán)效率是衡量溫差能發(fā)電系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一,而透平進(jìn)口蒸汽壓力又是影響循環(huán)熱效率的一個(gè)關(guān)鍵因素。由圖3可知,朗肯循環(huán)和國(guó)海循環(huán)熱效率均隨透平進(jìn)口蒸汽壓力的升高而逐漸增加,但當(dāng)進(jìn)口壓力超過(guò)某一定值時(shí),循環(huán)熱效率迅速下降。這是因?yàn)殡S著透平進(jìn)口蒸汽壓力提高,平均吸熱溫度升高,透平進(jìn)口蒸汽做功能力增強(qiáng)使得透平輸出功增加,循環(huán)凈輸出功隨之增大,因此循環(huán)熱效率提高。而當(dāng)透平進(jìn)口壓力繼續(xù)增加時(shí),朗肯循環(huán)中氨由氣態(tài)轉(zhuǎn)化成液態(tài),透平做功能力迅速下降；國(guó)海循環(huán)中氨水混合工質(zhì)受透平進(jìn)口壓力增加影響,進(jìn)入透平的氨氣減少,氨蒸汽在透平內(nèi)做功隨之快速減小,而吸熱量近似不變,導(dǎo)致循環(huán)熱效率迅速降低。

圖3所示朗肯循環(huán)及國(guó)海循環(huán)均存在一個(gè)最大效率值,此時(shí)對(duì)應(yīng)的是最佳透平進(jìn)口壓力。朗肯循環(huán)透平進(jìn)口蒸汽壓力為0.942 83 MPa,循環(huán)熱效率為3.628%；國(guó)海循環(huán)透平進(jìn)口壓力為0.83 MPa,循環(huán)熱效率為4.565%。圖4所示為最佳透平進(jìn)口壓力下,朗肯循環(huán)和國(guó)海循環(huán)的熱效率值,國(guó)海循環(huán)熱效率相比朗肯循環(huán)提高了25.9%。而在相同透平進(jìn)口壓力下(如0.83 MPa),朗肯循環(huán)及國(guó)海循環(huán)的熱效率分別為2.624%,4.565%,國(guó)海循環(huán)熱效率相比朗肯循環(huán)提高了73.9%。

圖3 循環(huán)熱效率隨透平進(jìn)口壓力變化關(guān)系Fig.3 The relationship between thermal cycle efficiency and turbine inlet pressure

圖4 朗肯循環(huán)及國(guó)海循環(huán)熱效率對(duì)比Fig.4 Comparison of the thermal cycle efficiency between Rankine cycle and Guohai cycle

3.2 循環(huán)輸出功對(duì)比分析

海洋溫差能發(fā)電系統(tǒng)的性能不僅取決于循環(huán)熱效率大小,還和系統(tǒng)做功能力直接相關(guān)。由圖5可知,透平凈輸出功隨透平進(jìn)口壓力變化趨勢(shì)與循環(huán)效率變化規(guī)律類(lèi)似,均是先隨透平進(jìn)口壓力增大而增加,繼而逐漸減小,當(dāng)超過(guò)某一壓力時(shí),輸出功迅速降低。同時(shí)可以看出透平凈輸出功的增大速率呈現(xiàn)逐漸下降的特點(diǎn),存在一個(gè)最佳壓力,使得透平凈輸出功達(dá)到最大值。

以15 k W透平輸出功為例,分別對(duì)朗肯循環(huán)及國(guó)海循環(huán)的凈輸出功及泵功進(jìn)行計(jì)算,并對(duì)比分析。圖6所示為朗肯循環(huán)及國(guó)海循環(huán)的泵功對(duì)比,可以看到,朗肯循環(huán)的溫海水泵耗功及冷海水泵耗功均比國(guó)海循環(huán)要大,而國(guó)海循環(huán)的工質(zhì)泵耗功則高于朗肯循環(huán)。由于國(guó)海循環(huán)采用氨水工質(zhì),在蒸發(fā)過(guò)程中屬于變溫蒸發(fā),雖然和熱源溫度匹配更好,但工質(zhì)并未完全蒸發(fā),所需工質(zhì)流量更大。同時(shí)由圖6可以明顯看出,溫、冷海水泵的泵功在總泵功中占比較大,相比之下,工質(zhì)泵耗功則要小得多。當(dāng)泵功僅考慮工質(zhì)泵耗功時(shí),朗肯循環(huán)的系統(tǒng)凈輸出功比國(guó)海循環(huán)略大(圖7)；而將溫海水泵功、冷海水泵功以及工質(zhì)泵功之和作為總泵功,國(guó)海循環(huán)的系統(tǒng)凈輸出功為7.038 k W,明顯高于朗肯循環(huán)的5.343 k W,提高了31.7%(圖8)。由于國(guó)海循環(huán)效率的提高,冷、熱海水流量隨之降低,冷海水泵和熱海水泵的功耗也相應(yīng)減小,因此,國(guó)海循環(huán)的凈輸出功增加。在溫差能發(fā)電循環(huán)的研究中,循環(huán)效率一般僅考慮工質(zhì)泵耗功,而海洋溫差能電站實(shí)際運(yùn)行中,冷、熱海水泵的能耗是評(píng)價(jià)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo),不能忽略。因此,在相同的裝機(jī)功率及工況條件下,國(guó)海循環(huán)的凈輸出功更大,經(jīng)濟(jì)效益更佳。

圖5 國(guó)海循環(huán)透平凈輸出功隨透平進(jìn)口壓力變化關(guān)系Fig.5 The variations of net output power with turbine inlet pressure in the Guohai cycle

圖6 朗肯循環(huán)及國(guó)海循環(huán)的泵功對(duì)比Fig.6 Comparison of the pump work between Rankine cycle and Guohai cycle

圖7 朗肯循環(huán)及國(guó)海循環(huán)的凈輸出功及泵功對(duì)比Fig.7 Comparison of the net output power and the pump work between Rankine cycle and Guohai cycle

圖8 朗肯循環(huán)及國(guó)海循環(huán)的凈輸出功及總泵功對(duì)比Fig.8 Comparison of the net output power and the total pump work between Rankine cycle and Guohai cycle

4 結(jié) 論

本文基于能量守恒和熱力學(xué)定律,分別對(duì)采用朗肯循環(huán)和國(guó)海循環(huán)的海洋溫差能系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析,構(gòu)建了采用氨水混合工質(zhì)的新循環(huán)系統(tǒng)熱力模型,并從循環(huán)熱效率及凈輸出功等方面進(jìn)行了分析計(jì)算,對(duì)比研究了朗肯循環(huán)及國(guó)海循環(huán)的熱力性能,得出結(jié)論：

1)通過(guò)設(shè)置貧氨溶液熱回收和乏汽余熱回收,充分利用貧氨溶液和乏汽的剩余熱量,有效地提高了溫差轉(zhuǎn)換效率,循環(huán)熱效率和透平凈輸出功均有明顯提升。

2)新循環(huán)的循環(huán)效率和凈輸出功均隨透平進(jìn)口壓力先增大后減小,循環(huán)效率及凈輸出功均存在相對(duì)應(yīng)的最佳透平進(jìn)口壓力。

3)15 k W等級(jí)的國(guó)海循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中,工質(zhì)泵耗功對(duì)凈輸出功影響不大,考慮冷海水泵和熱海水泵的泵功,系統(tǒng)凈輸出功為7.038 k W,明顯高于朗肯循環(huán)的5.343 k W,提高了31.7%。

4)相比朗肯循環(huán),采用國(guó)海循環(huán)的海洋溫差能發(fā)電系統(tǒng)性能優(yōu)于朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。在相同冷熱源工況條件下,國(guó)海循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出功和循環(huán)效率均明顯高于朗肯循環(huán)。