專(zhuān)利名稱(chēng)：一種循環(huán)水式水利發(fā)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種循環(huán)水式水利發(fā)電站，屬于水利發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的水利發(fā)電站只能建在水系豐沛的區(qū)域，利用圍堰、攔河壩提高水位建造水利發(fā)電站，此種方法在我國(guó)大部分缺水少雨地區(qū)沒(méi)有可能，本人經(jīng)多年探索研究出一套利用人工循環(huán)水式水利發(fā)電方案，它可以將在水資源缺乏地區(qū)利用水利發(fā)電的千古夢(mèng)想付諸實(shí)現(xiàn)，造福于人類(lèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種循環(huán)水式水利發(fā)電站，它可以建造在缺水少雨地區(qū)，利用循環(huán)水滿足水輪機(jī)正常用水要求，水輪發(fā)電機(jī)即可發(fā)電，實(shí)現(xiàn)無(wú)江河湖海區(qū)域的水利發(fā)電。
本發(fā)明之技術(shù)方案如下該方案設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想是采用壓縮空氣為動(dòng)力，采用壓縮空氣對(duì)管中的水進(jìn)行頂吹的方法和給尾水管直接加入壓縮空氣的方法，將回水提升到高位水箱后，使整個(gè)系統(tǒng)充滿水并循環(huán)起來(lái)；方案一是采用壓縮空氣對(duì)管中的水進(jìn)行頂吹的方法供水池的池底采用斜面，順勢(shì)傾斜之吸水管上均勻設(shè)置閥門(mén)，該吸水管兩端伸出供水池，高位端由閥門(mén)連接空氣壓縮機(jī)，低位端由閥門(mén)連接回水管，回水管垂直向上連接在高位水箱上，水箱直接供水管，供水管閥門(mén)連通水輪機(jī)，水輪機(jī)之尾水管接入供水池；方案二是采用給尾水管直接加入壓縮空氣的方法供水池由抽水管連通高位水箱，抽水管上設(shè)有抽水泵，水箱連通供水二連管，各組二連管于底部三通連接在匯總供水管上，匯總供水管接通水輪機(jī)，于尾水管安裝空氣壓縮機(jī)，尾水管向上連接回水管，回水管亦采用二連管結(jié)構(gòu)形式，并且該二連管中的一根，其底部放水管由閥門(mén)接入收水池。
本發(fā)明采用壓縮空氣為動(dòng)力，將回水提升到高位水箱，只要克服水的重力，使系統(tǒng)內(nèi)的水作循環(huán)流動(dòng)，保證水輪機(jī)正常用水要求，及時(shí)供水，那么，水輪機(jī)就能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，即可實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)的正常發(fā)電，從而替代或補(bǔ)充火力發(fā)電，節(jié)省寶貴的煤資源，因?yàn)槭茄h(huán)水，水頭及流量、流速都不會(huì)有大的變動(dòng)，不受季節(jié)性限制，日常水的蒸發(fā)及損失很少，容易取水補(bǔ)充，在沒(méi)有大的江河湖泊處同樣可建水電站，只要逐漸將水積累夠機(jī)組用水，就可以實(shí)現(xiàn)人工循環(huán)水利發(fā)電；以單機(jī)700MW水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電來(lái)計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益，效率按80％計(jì)算700MW×0.8＝560MW，除去廠內(nèi)用電按30％計(jì)為200MW，實(shí)際發(fā)電為560-200＝360MW，每年實(shí)際工作天數(shù)365×80％＝292天，年發(fā)電量292×24小時(shí)×360MW，相當(dāng)于25億度電量，本發(fā)明更靈活地適用于中小型水電站，可因地致宜，規(guī)模小、投資小，解決電力短缺問(wèn)題。
實(shí)施例1

圖1為本發(fā)明方案一的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，參照該圖(1)確定回水管高度、回水管半徑、選定空氣壓縮機(jī)參數(shù)以三峽水電站單機(jī)容量700MW的水輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行為例，引水壓力鋼管內(nèi)徑12.4m，引用流量為996.4m3/s，平均流速達(dá)8.0m/s，額定水頭80.6m，據(jù)此，本方案確定回水管高90m，加上供水池內(nèi)傾斜管，管長(zhǎng)共計(jì)300m，內(nèi)徑12.4m，因水輪機(jī)需要的流量為996.4m3/s，回水量必須大于等于此量，故選擇6M50-326/312型空氣壓縮機(jī)，每秒排氣量為326m3÷60＝5.4m3/s，電功率4800KW，選擇16臺(tái)時(shí)每秒共產(chǎn)氣為5.4m3/s×16＝86.4m3/s，根據(jù)玻意耳-馬略特定律一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反比，即體積增大幾倍，它的壓強(qiáng)就減小為原來(lái)的幾分之一，所以，當(dāng)體積增大15倍時(shí)，管中的氣體達(dá)到86.4m3/s，×15＝1296m3/s，大于水輪機(jī)的用水量996.4m3/s，氣體壓強(qiáng)由原來(lái)的312kg/cm2降為312kg/cm2÷15＝20.8kg/cm2，而回水管高為90m，所以回水在此壓力下，保證了向高位水箱補(bǔ)水的要求，實(shí)際生產(chǎn)需要6根回水管互相銜接向高位水箱補(bǔ)水，系統(tǒng)中各管直徑均等；(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局于供水池[1]中斜置六根吸水管[2]，每根管上設(shè)置三個(gè)進(jìn)水閥門(mén)[3][4][5]，該吸水管兩端伸出供水池，高位端設(shè)有排氣閥門(mén)[6]并連接立管[7]，再由立管上送氣閥門(mén)[8]連接空氣壓縮機(jī)[9]，低位端由閥門(mén)[10]連接回水管[11]，回水管垂直向上并由閥門(mén)[12][13]連接在高位水箱[14]上，水箱直接供水管[15]，供水管閥門(mén)[16]連通水輪機(jī)[17]，水輪機(jī)之尾水管[18]接入供水池[1]，構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)；(3)操作方法首先，關(guān)閉所有閥門(mén)，然后打開(kāi)進(jìn)水閥門(mén)[3][4][5]及排氣閥門(mén)[6]，當(dāng)吸水管[2]注滿水后，關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)及排氣閥門(mén)，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)[9]，當(dāng)氣壓達(dá)到要求時(shí)打開(kāi)空氣壓縮機(jī)送氣閥門(mén)[8]，同時(shí)打開(kāi)閥門(mén)[10]及閥門(mén)[12]，設(shè)計(jì)閥門(mén)[10]位置要與拐點(diǎn)O留有5～10m距離，是為在打開(kāi)此閥門(mén)時(shí)管中的水在不外加壓力時(shí)也會(huì)流動(dòng)，以減少初始加壓的阻力，這時(shí)管中的水，在空氣壓縮機(jī)的不斷加入壓縮空氣后，在此壓力下水經(jīng)回水管[11]被吹送到高位水箱[14]，當(dāng)壓力空氣到達(dá)放氣閥門(mén)[13]時(shí)打開(kāi)此閥門(mén)，進(jìn)行放氣，各組回水系統(tǒng)之間的銜接方法是當(dāng)?shù)谝唤M管中的水的末端流到閥門(mén)[10]處時(shí)，立即啟動(dòng)第二組開(kāi)始送水，即在形式上看第二組的水頭端接第一組的水尾，這樣，各組如此循環(huán)向水箱不斷供水，以保證水輪發(fā)電機(jī)正常用水發(fā)電。
實(shí)施例2圖2為本發(fā)明方案二之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，參照該圖(1)計(jì)算供水池容積及放水池容積選用三組六根供水二連管V管＝6×6.22×3.14×90m＝65211m3設(shè)計(jì)V供水池＝150×180×3.5＝94500m3選用一組兩根回水二連管V管＝2×6.22×3.14×90m＝21636m3設(shè)計(jì)V放水池＝100×100×3.5＝35000m3，系統(tǒng)中各管直徑均等；(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局供水池[1]由抽水管[2]連通高位水箱[4]，抽水管上設(shè)有兩級(jí)抽水泵[3]，水箱連通三組供水二連管[5]，各組二連管于底部三通連接在匯總供水管[6]上，匯總供水管接通水輪機(jī)[7]，尾水管[8]連接空氣壓縮機(jī)[9]、[10]尾水管向上連接回水管[11]，回水管亦采用二連管結(jié)構(gòu)形式，并且該二連管中的一根，其底部放水管[12]接入收水池[13]，同時(shí)在匯總供水管[6]上亦連接一根供水放水管[14]，將該管接入供水池[1]中，各管路之間均設(shè)置有閥門(mén)，分別標(biāo)注為A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、N、P、Q、R、S、T、X、Y；(3)操作方法
首先關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)的所有閥門(mén)及電氣開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)水泵[3]，通過(guò)抽水管[2]將水池[1]中的水抽送到高位水箱[4]中，直到將供水管[5]裝滿為止，然后打開(kāi)通往匯總供水管[6]的閥門(mén)K、L及回水管[11]上的閥門(mén)X、T，和尾水管[8]之閥門(mén)N，供水管閥門(mén)的開(kāi)啟順序是打開(kāi)第一組供水二連管的閥門(mén)A、C，供水管向水輪機(jī)供水完畢，關(guān)閉A的同時(shí)打開(kāi)B，供水管向水輪機(jī)供水完畢，依次打開(kāi)第二組、第三組供水二連管向水輪機(jī)供水，當(dāng)水經(jīng)尾水管[8]及回水管[11]流回高位水箱[4]時(shí)，馬上將前兩組供水管所有閥門(mén)A、B、C、D、E、F、及壓力管閥門(mén)K關(guān)閉，同時(shí)打開(kāi)第三組供水管的閥門(mén)G、J向水輪機(jī)供水，當(dāng)水流經(jīng)過(guò)水輪機(jī)后進(jìn)入尾水管時(shí)，馬上打開(kāi)空氣壓縮機(jī)[9]、[10]之閥門(mén)Q和R開(kāi)始向尾水管逐級(jí)加入壓縮空氣，使尾水管中的水壓增大，流速加大，經(jīng)過(guò)回水管流回高位水箱，經(jīng)過(guò)壓力調(diào)整達(dá)到水輪發(fā)電機(jī)的正常生產(chǎn)要求為止，供水管所缺的水由水泵及時(shí)補(bǔ)充滿，當(dāng)水輪機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，要立即將匯總供水管的壓力閥門(mén)L及尾水管的閥門(mén)T和空壓機(jī)閥門(mén)Q、R關(guān)閉，要將回水管及尾水管中的水放回收水池[13]中時(shí)，這時(shí)打開(kāi)放水管[12]之閥門(mén)P即可將水放回收水池中，要將二連供水管中的水放掉可打開(kāi)供水放水管[14]之閥門(mén)S即可將水放回供水池[1]中。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)水式水利發(fā)電站，其特征在于該方案設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想是采用壓縮空氣為動(dòng)力，采用壓縮空氣對(duì)管中的水進(jìn)行頂吹的方法將回水提升到高位水箱后，使整個(gè)系統(tǒng)充滿水并循環(huán)起來(lái)；方案一是采用壓縮空氣對(duì)管中的水進(jìn)行頂吹的方法供水池的池底采用斜面，順勢(shì)傾斜之吸水管上均勻設(shè)置閥門(mén)，該吸水管兩端伸出供水池，高位端由排氣閥門(mén)連接空氣壓縮機(jī)，低位端由閥門(mén)連接回水管，回水管垂直向上連接在高位水箱上，水箱直接供水管，供水管閥門(mén)連通水輪機(jī)，水輪機(jī)之尾水管接入供水池。
2.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)水式水利發(fā)電站，其特征在于方案二是采用給尾水管直接加入壓縮空氣的方法供水池由抽水管連通高位水箱，抽水管上設(shè)有抽水泵，水箱連通供水二連管，各組二連管于底部三通連接在匯總供水管上，匯總供水管接通水輪機(jī)，于尾水管安裝空氣壓縮機(jī)，尾水管向上連接回水管，回水管亦采用二連管結(jié)構(gòu)形式，并且該二連管中的一根，其底部放水管由閥門(mén)接入收水池。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種循環(huán)水式水利發(fā)電站，該方案采用壓縮空氣為動(dòng)力，將回水提升到高位水箱后，使整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)起來(lái)，方案一是供水池的池底采用斜面，順勢(shì)傾斜之吸水管上均勻設(shè)置閥門(mén)，該吸水管兩端伸出供水池，高位端由閥門(mén)連接空氣壓縮機(jī)，低位端由閥門(mén)連接回水管，回水管垂直向上連接在高位水箱上，水箱直接供水管，供水管閥門(mén)連通水輪機(jī)，水輪機(jī)之尾水管接入供水池；方案二供水池由抽水管連通高位水箱，抽水管上設(shè)有抽水泵，水箱連通供水二連管，各組二連管于底部三通連接在匯總供水管上，匯總供水管接通水輪機(jī)，于尾水管安裝空氣壓縮機(jī)，尾水管向上連接回水管，實(shí)現(xiàn)供水、循環(huán)、發(fā)電。
文檔編號(hào)E02B9/00GK101029482SQ20071001072
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者宋喜忠, 宋素峰 申請(qǐng)人:宋喜忠