第六章 冷暖交替蘊電能：溫差能 第二節 溫差能發電
溫差能如何發電
海洋溫差能發電原理用液態氨作為工質，在蒸發器中吸收表層海水的熱量而蒸發成氨蒸汽，蒸汽推動汽輪發電機發電；做完功的氨再送進冷凝器，由深層海水冷凝回複液態，然後再用泵把液態氨送到蒸發器中經表層海水加熱使氨蒸發，推動汽輪發電機發電，如此反複循環。
溫差能發電包括哪些裝置
發電係統包括：①構成發電循環的設備：蒸發器、汽輪發電機、冷凝器、工質循環泵、工質、輔機(控製係統、除氣器、預熱器、軸封潤滑裝置、工質淨化器裝置及生物汙染清洗裝置)；②海洋結構物：海洋結構物主體、冷水取水設備(冷水取水管、過濾網、冷水泵)、溫水取水設備(過濾網、溫水泵、取水管)、電站定位設備(錨、沉塊、係留索)等。
海洋溫差能發電過程如下：
①將海洋表層的溫海水抽到常溫蒸發器，在蒸發器中加熱氨水、氟利昂等液態工質，使之蒸發成高壓氣態工質。
②將高壓氣態工質送到透平機，使汽輪機轉動並帶動發電機發電，同時高壓氣態工質變為低壓氣體工質。
③將深水區的冷海水抽到冷凝器中，使由汽輪機出來的低壓氣態工質冷凝成液態工質。
④將液態工質送到壓縮器加壓後，再將其送到蒸發器中去，進行新的循環。
另外，溫差能發電需要有以下轉換係統：
1.開式循環係統
開式循環使用水作工質，溫海水進入閃蒸器，在負壓(大約0.025絕對大氣壓)下閃蒸汽化，產生的蒸汽進入汽輪機做功，乏汽排入冷凝器冷凝成水，冷凝水再由冷凝水泵排出。由於冷凝水不返回到循環中，因此稱之為開循環。
開式循環使用水作工質，不會對環境造成任何汙染。開式循環由於不存在一定要回收工質的問題，因此可以使用混合式冷凝器和閃蒸器。這些設備不存在金屬換熱麵，結構簡單，金屬耗量少，成本低。更重要的是，由於沒有金屬換熱麵，因此也就不存在換熱麵的玷汙、結垢和腐蝕等問題，這給運行維護帶來極大的方便。
開式循環所產生的冷凝水是淡水，海洋中淡水是寶貴的副產品。每發一度電約產生80千克冷凝水，一個10萬千瓦的海洋熱能電站每小時可產淡水8000立方米。但是，如果要回收淡水，那就要使用表麵式冷凝器。也可以根據淡水的需要量，隻讓一部分乏汽由表麵式冷凝器冷凝下來。
開式循環係統工作在很高的真空度條件下，10℃時水的飽和蒸汽壓僅有0.001 2兆帕斯卡絕對壓力左右。因此隨時抽除漏入係統的不凝結性氣體，保證係統能正常工作也是一項十分重要的任務。采用混合式冷凝器和閃蒸器的開式係統，由於溫、冷海水均直接進入到係統內，溶解在海水中的不凝結氣體會釋放到係統內。這將增加抽除不凝結氣體的負擔，對此必須給予足夠的重視。
開式循環另一個關鍵設備就是大流量，低焓降的汽輪機。海洋熱能條件下，蒸汽的絕熱焓降很小，隻有80千焦／千克左右，因此這將是一台單級汽輪機。在10℃左右，飽和水蒸氣具有100立方米／千克的巨大的比容，估計每個千瓦的容量需要0.02平方米的通流麵積。對於單機容量為10萬千瓦的海洋熱能汽輪機來說，其轉子的直徑將超過50米。這樣一個龐然大物，不要說製造，其運輸和安裝都將是一個工程難題。估計開式循環海洋熱能汽輪機的單機功率將極為有限。即使單機功率降為2.5萬千瓦，其轉子直徑也將超過25米，相當於目前的大型風力發電機的轉子。因此，海洋熱能汽輪機相當於一台工作在風速近400米／秒的超級大風中的風力機。當然，由於海洋熱能汽輪機中蒸汽的密度還不到空氣密度的1％，因此汽輪機葉片所受的作用力將遠遠小於400米／秒大風的作用力。雖然如此，但這台汽輪機葉片的氣動和強度設計仍然不是一件輕鬆的事。
我國的南沙群島和西沙群島遠離大陸，缺少能源和淡水。但是，這兩個群島都位於開發海洋熱能最佳區域。開式海洋熱能循環發電既能提供電力，又能提供淡水，最適合這些島嶼的需要。這些地方隻要有了永不枯竭的電力和淡水，人類就可以在此生存，建設人工島，開發海洋資源，開辟我們的新邊疆，維護國家主權。因此，開式循環的重要性必須得到國家的重視。
2.閉式循環係統
閉式循環又叫中間介質法循環，其特點是使用低沸點流體代替水作循環的工質。低沸點工質不拋棄而回收使用，其流程形成一封閉回路，因此稱之為閉式循環。
首先，低沸點工質在蒸發器中吸收溫海水的熱量而汽化。工質蒸汽進入汽輪機膨脹做功。乏汽進入冷凝器中被冷海水冷凝成液態工質，再由工質泵升壓打進蒸發器中蒸發汽化。這樣，低沸點工質構成一個封閉循環，從而源源不斷地把溫海水的熱量轉化成動力。
采用閉式循環有什麼優點呢?從上述開式循環中我們看到，開式循環的一個很顯著的缺點是低壓下水蒸氣的比容太大，從而使得汽輪機體積龐大，單機功率受到很大的限製。使用低沸點工質就可以克服這個缺點。選擇合適的低沸點工質，可以使得在海洋熱能溫度範圍中，工質的飽和蒸汽壓力為一個不太高的正壓。這樣的工質蒸汽具有比較火的密度，其體積流量將大大小於相同溫度下的飽和水蒸氣，從而可使低沸點工質汽輪機體積大大縮小，突破開式循環的單機容量受限製的問題。這一點，對於大規模開發海洋熱能來說是特別重要的。