專利名稱：大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于利用水能循環(huán)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠利用壓力產(chǎn)生的循環(huán)水流進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國的發(fā)電和電廠以火力發(fā)電為主，受水力資源及地理條件的制約，水能發(fā)電多集中建設(shè)在我國西部和西南部地區(qū)，2004年總裝機規(guī)模在一億千瓦左右，發(fā)電量不同程度的受水資源的影響制約，發(fā)電量所占比例不足總發(fā)電量的20％。根據(jù)我國遠(yuǎn)景規(guī)劃，未來10年，常規(guī)水電干流開發(fā)將基本完成，中小河流也將得到梯級開發(fā)，開發(fā)程度達(dá)到40％，但水電所占比例仍然較低，而火力發(fā)電造成煤炭資源的日趨緊張，同時我國能源儲備和開采也逐漸枯竭，能源和環(huán)境壓力也日趨嚴(yán)峻。
水力發(fā)電需要較大的勢能，不僅要求水流量大，而且對水流的落差要求也很高，這在東部平緩地區(qū)是無法滿足利用水力進(jìn)行發(fā)電的條件，目前還沒有利用循環(huán)水能進(jìn)行發(fā)電的有關(guān)資料記載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容是提供一種利用壓力促使水流循環(huán)帶動水能發(fā)電機組進(jìn)行發(fā)電的系統(tǒng)，能夠循環(huán)利用水能，不受地形限制。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括蓄水體和發(fā)電裝置，其特征在于在具有一定深度的蓄水體旁設(shè)置加壓井，蓄水體的底部與加壓井相通，加壓井的頂部密封且其內(nèi)腔與加壓進(jìn)氣管連通，加壓井的底部連通設(shè)置導(dǎo)流管，導(dǎo)流管與加壓井的連接點位于蓄水體與加壓井的通道上方，導(dǎo)流管上設(shè)置水輪發(fā)電機組，其另一端與蓄水體相通。
所述的與蓄水體底部通的加壓井、與加壓井連通的導(dǎo)流管和水輪發(fā)電機組為兩組或兩組以上。
所述的導(dǎo)流管垂直設(shè)置，其另一端高出蓄水體水位高度后下彎伸入蓄水體中，其下彎部位設(shè)置水輪發(fā)電機組。
所述的蓄水體的深度為65米以上，蓄水量為700萬立方米以上。
蓄水體底部與加壓井間水流通道的過流面積為導(dǎo)流管過流面積的20倍以上。
加壓井的高度與蓄水體水位高度相當(dāng)。
與加壓井內(nèi)腔連通的加壓進(jìn)氣管的另一端連接空壓機。
蓄水體底部的泄水面積為加壓井底部的進(jìn)水面積的一倍以上。
蓄水體蓄水到一定深度后，對加壓井進(jìn)行持續(xù)加壓，加壓井內(nèi)的水位降到15米時停止加壓，此時形成系統(tǒng)對應(yīng)加壓，加壓井內(nèi)水位和蓄水體水位形成一定的水位差，促使水流從導(dǎo)流管導(dǎo)出。
本發(fā)明以流體力學(xué)和帕斯卡定律為理論基礎(chǔ)，利用氣體加壓的方法，使加壓井和蓄水體產(chǎn)生數(shù)十米高的水位差，在一定水位形成對應(yīng)壓力，壓力合二為一和出水產(chǎn)生巨大的壓力差，壓強只能向出水方向傳遞。高壓水流經(jīng)出水管快速返回蓄水體，形成大流量高速水流循環(huán)并驅(qū)動機組發(fā)電。
發(fā)明人認(rèn)為當(dāng)蓄水體內(nèi)蓄水到一定高度時，頂部密封的壓力井內(nèi)的空氣受上升水位加壓，氣體體積縮小，系統(tǒng)內(nèi)的壓差已經(jīng)形成，導(dǎo)流管進(jìn)口處的水流受到壓差的作用而由導(dǎo)流管排出，但壓差較小，導(dǎo)流管的出水動力較小，還不能滿足推動水輪發(fā)電機組進(jìn)行發(fā)電的需要。此時通過加壓進(jìn)氣管向加壓井內(nèi)注入空氣緩慢加壓，隨著加壓井內(nèi)的氣壓緩慢升高，加壓井水位逐步下降，導(dǎo)流管在壓力增大作用下的出水動力逐步增大，其排出的水流速度逐漸加快，蓄水體內(nèi)的水流通過其底部的連通通道流至導(dǎo)流管進(jìn)水口補充，而由導(dǎo)流管排出的水又進(jìn)入蓄水體補充蓄水體水位。連續(xù)加壓使水位降至一定高度時，停止向加壓井內(nèi)注氣加壓，加壓井的對應(yīng)加壓和導(dǎo)流管出水產(chǎn)生巨大壓差，使水流循環(huán)高速的由導(dǎo)流管進(jìn)水口進(jìn)入并由導(dǎo)流管出口排出，水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)入最佳運行狀態(tài)。導(dǎo)流管的出水帶動水輪發(fā)電機組進(jìn)行發(fā)電作業(yè)，出水流入蓄水體繼續(xù)循環(huán)。
由于水流循環(huán)使用，蓄水體水位不會由于多組發(fā)電機組的同時運行而發(fā)生變化，從而保證系統(tǒng)的壓力差不會發(fā)生變化。
該大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的水流動力根源主要來自蓄水體，有足夠的蓄水量并加大蓄水體底部出水受壓面積及過流面積。最大限度的引出蓄水壓力是該水能發(fā)電系統(tǒng)強大動力的保證。發(fā)明人經(jīng)過模型試驗，認(rèn)為可以實現(xiàn)本發(fā)明中水流的循環(huán)運行。
該蓄水體可以根據(jù)地理條件開挖蓄水蓄能，蓄水體為鋼筋混凝土防滲結(jié)構(gòu)，加壓井鋼筋混凝土內(nèi)設(shè)鋼襯，頂部用高強度鋼板焊接密封，導(dǎo)流管為鋼管外包水泥。加壓井、與加壓井連通的導(dǎo)流管和水輪發(fā)電機組可以環(huán)繞蓄水體設(shè)置多組，運行時，先啟動一組發(fā)電裝置達(dá)到正常運行狀態(tài)，其他發(fā)電裝置依次啟動投入發(fā)電運行。
本發(fā)明的有益效果在于，該水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)以水能動態(tài)循環(huán)系統(tǒng)為動力設(shè)計開發(fā)，通過加壓井的加壓，實現(xiàn)水能的不間斷循環(huán)，發(fā)電裝機規(guī)模不受限制，不受地理環(huán)境和水源限制，通過蓄水體蓄能可循環(huán)發(fā)電，對環(huán)境無任何污染，是不可多得的清潔能源。該水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可利用江河下游水、天然湖泊水或城市中水資源以及沿海地區(qū)的海水資源蓄能發(fā)電，改變我國的電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，滿足我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展對能源日益增長的需求。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
圖1是本發(fā)明水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的部分剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖，該大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主要由蓄水體1、加壓井4、導(dǎo)流管3和水輪發(fā)電機組2組成，蓄水體的蓄水深度為65米，蓄水量高達(dá)700萬立方米，為減少開挖，實行開挖施工方式。蓄水體旁設(shè)置加壓井，加壓井的高度略高于蓄水體水位的高度，蓄水體的底部通過連接通道7與加壓井相通，加壓井的頂部密封且其內(nèi)腔與加壓進(jìn)氣管5連通，與加壓井內(nèi)腔連通的加壓進(jìn)氣管的另一端連接空壓機6；加壓井的底部連通設(shè)置導(dǎo)流管，導(dǎo)流管垂直設(shè)置，其內(nèi)直徑約為3米，導(dǎo)流管另一端高出蓄水體水位高度后下彎伸入蓄水體中，其下彎部位設(shè)置水輪發(fā)電機組，導(dǎo)流管與加壓井的連接點位于蓄水體與加壓井的通道上方，蓄水體底部與加壓井間水流通道的過流面積大于導(dǎo)流管的過流面積約20倍，蓄水體底部的泄水面積大于加壓井底部的進(jìn)水面積一倍以上。
蓄水體蓄水至65米時，因為密封加壓井內(nèi)受上升水位加壓，已產(chǎn)生一定的壓力，系統(tǒng)的壓力差已經(jīng)形成，水流循環(huán)已經(jīng)開始，但出水動力小。啟動空壓機對加壓井內(nèi)注氣緩慢加壓，隨著氣壓緩慢升高，導(dǎo)流管出水流速逐步加快，當(dāng)連續(xù)加壓使加壓井內(nèi)水位降至15米時，此時系統(tǒng)對應(yīng)加壓和出水產(chǎn)生巨大壓差，導(dǎo)流管循環(huán)高速出水，此時測量導(dǎo)流管出水流速超過10米/秒，出水功率達(dá)到5-10萬千瓦。
權(quán)利要求
1.一種大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括蓄水體和發(fā)電裝置，其特征在于在具有一定深度的蓄水體旁設(shè)置加壓井，蓄水體的底部與加壓井相通，加壓井的頂部密封且其內(nèi)腔與加壓進(jìn)氣管連通，加壓井的底部連通設(shè)置導(dǎo)流管，導(dǎo)流管與加壓井的連接點位于蓄水體與加壓井的通道上方，導(dǎo)流管上設(shè)置水輪發(fā)電機組，其另一端與蓄水體相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的與蓄水體底部通的加壓井、與加壓井連通的導(dǎo)流管和水輪發(fā)電機組為兩組或兩組以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的導(dǎo)流管垂直設(shè)置，其另一端高出蓄水體水位高度后下彎伸入蓄水體中，其下彎部位設(shè)置水輪發(fā)電機組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的蓄水體的深度為65米以上，蓄水量為700萬立方米以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于蓄水體底部與加壓井間水流通道的過流面積為導(dǎo)流管過流面積的20倍以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于加壓井的高度與蓄水體水位高度相當(dāng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于與加壓井內(nèi)腔連通的加壓進(jìn)氣管的另一端連接空壓機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于蓄水體底部的泄水面積為加壓井底部的進(jìn)水面積的一倍以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于蓄水體蓄水到一定深度后，對加壓井進(jìn)行持續(xù)加壓，使加壓井內(nèi)水位和蓄水體水位形成一定的水位差，促使水流從導(dǎo)流管導(dǎo)出。
全文摘要
一種大流量水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，屬于利用水能循環(huán)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。包括蓄水體和發(fā)電裝置，在具有一定深度的蓄水體旁設(shè)置加壓井，蓄水體的底部與加壓井相通，加壓井的頂部密封且其內(nèi)腔與加壓進(jìn)氣管連通，加壓井的底部連通設(shè)置導(dǎo)流管，導(dǎo)流管與加壓井的連接點位于蓄水體與加壓井的通道上方，導(dǎo)流管上設(shè)置水輪發(fā)電機組，其另一端與蓄水體相通。該水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)通過加壓井的加壓，實現(xiàn)水能的不間斷循環(huán)，發(fā)電裝機規(guī)模不受限制，不受地理環(huán)境和水源限制，通過蓄水體蓄能可循環(huán)發(fā)電，對環(huán)境無任何污染，是不可多得的清潔能源。該水能循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可利用江河下游水、天然湖泊水或城市中水資源以及沿海地區(qū)的海水資源蓄能發(fā)電。
文檔編號E02B9/00GK1730932SQ20051009588
公開日2006年2月8日 申請日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者左家華, 王瑞生 申請人:左家華, 王瑞生