專利名稱：高原高山管道引水至低處發(fā)電用水及減少管道流水摩擦阻力的新裝置及新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用水源發(fā)電、用水及減少摩擦阻力的新裝置和新方法，尤其是采用高原高山管道引水發(fā)電用水及減少管道流水摩擦阻力的新裝置和新方法。
背景技術(shù)：
隨著世界工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，人口的不斷增多和人類生活水平的提高，各種各樣的能耗也隨著增多。為了滿足人們用能的需要，世界各國都加大了化石能源的開采和使用。然而因化石能源存量有限和增多使用化石能源又會(huì)多排放有害氣體，造成能源緊缺和影響環(huán)境氣候兩大問題。為此，世界各國都在努力發(fā)展可再生的綠色能源，水力發(fā)電便是其中之一種。提出水力發(fā)電的話題，絕大多數(shù)的人都認(rèn)識(shí)。那就是把江河水筑壩攔阻提高水位，形成人工水庫，然后通過安裝水輪發(fā)電機(jī)組，用水庫的水去沖擊水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這便是眾所周知的水力發(fā)電常識(shí)。也是現(xiàn)代水力發(fā)電的通用裝置和方法。然而要建造水壩式水力發(fā)電站也有它的不足之處，首先會(huì)造成局部淹沒山林土地，影響局部生態(tài)環(huán)境。如對(duì)野生動(dòng)物生存的影響、產(chǎn)生局部氣候改變和破壞了正常的魚類生態(tài)交流、造成名勝古跡的滅失，人類居住地遷移，造成上下游水源失衡，洪災(zāi)和戰(zhàn)爭的及地質(zhì)災(zāi)害隱患等不利影響。此外，還需投入大量的人力物力，耗費(fèi)大量的建設(shè)能源和物質(zhì)資源，無形中又進(jìn)一步加劇環(huán)境的生態(tài)破壞。為了解決上述問題，開發(fā)可持續(xù)發(fā)展的綠色能源，進(jìn)一步開創(chuàng)水力發(fā)電新途徑新方法，本發(fā)明便為解決上述目的而設(shè)計(jì)的，具體技術(shù)方案如下技術(shù)方案傳統(tǒng)的、現(xiàn)代的水力發(fā)電是以筑水壩攔江河儲(chǔ)水，提高水位，利用儲(chǔ)水和落差來沖擊水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的。能不能不要水壩儲(chǔ)水，而又能實(shí)現(xiàn)有水發(fā)電，并且比原來的設(shè)計(jì)方案還要發(fā)出更多的電來呢？這便是本發(fā)明新方案解決的新問題，也是本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)的新目標(biāo)！參看有關(guān)水力發(fā)電技術(shù)發(fā)明資料和傳統(tǒng)的水力發(fā)電資料發(fā)現(xiàn)，水力發(fā)電現(xiàn)有管道虹吸引水發(fā)電技術(shù)，水庫開渠引水到另一最低地點(diǎn)發(fā)電技術(shù)，最常用的便是攔江河筑水壩， 提高水位后，用壓力管道引水到壩底去沖擊水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電方式。其次便分類有高水頭大中小流量發(fā)電和低水頭大流量發(fā)電及高低水頭，微型發(fā)電站等。但不管是那一種那一類型大中小的水力發(fā)電站技術(shù)，都沒有本發(fā)明提出的利用高原高山引水發(fā)電并結(jié)合用水及添加高分材料減少管道流水摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電并綜合利用的一舉多得的新裝置及其新方法。具體的實(shí)施技術(shù)方案如下按地理地形條件來說，我們中國存在有青藏高原、內(nèi)蒙古高原、陜北黃土高原、云貴高原和廣東、廣西、四川周邊的高山大嶺和(黑龍江省)大小興安嶺、長白山、五指山、臺(tái)灣中央山等高原高山，而高原高山與平源、盆地、沙漠地區(qū)之間存在高度差，最高達(dá)九千多米，最低也有千米以上，平均可利用的海拔高度差有五千多米。然而在如此高的高原高山之上又存在有冰川、雪山、高山湖泊、高原江河湖泊，一句話，都存在有大量的水資源，存在有可以利用來發(fā)電和可以作為多種用途的水資源。利用高原高山現(xiàn)有的水資源，采用耐壓力又不生繡的金屬或塑料等適用材料制成的合適的管道，沿選擇好的通道，分段分級(jí)連接建設(shè)多級(jí)發(fā)電站供水廠，并采用添加高分子材料，減少引水管道的流水摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)少用水多發(fā)電的目標(biāo)。具體選擇路線方案一，沿鐵路、公路為基礎(chǔ)，首先從高原高山上搞好攔水壩引水口，用管道從出水口開始安接到選好的鐵路或公路上，沿著路基邊分段分級(jí)(一般以高差為500-800米一級(jí))建設(shè)電站、供水廠。或者以沿途城鎮(zhèn)村莊用電用水點(diǎn)分建電站、供水廠。這樣做更可適宜電水供應(yīng)和減少投資成本。一般采取，引水發(fā)電再用水，指生產(chǎn)、種植、 日常沖洗用水、漁業(yè)、牧業(yè)、工業(yè)等用水，不包括人畜飲用水。如供城市村鎮(zhèn)居民用水則需附設(shè)凈水設(shè)備經(jīng)過消毒凈化后再供給用戶使用。也可以采用不添加任何材料的高原清潔水發(fā)電后，或不發(fā)電就直接供給城鎮(zhèn)居民作生活飲用水使用。建議利用青藏鐵路、公路為基礎(chǔ)， 把青藏高原上的冰雪水、江河、湖泊之天然水引到新疆、甘肅、四川、云南、貴州、廣東、廣西、 陜西等周邊省市廣大地區(qū)建設(shè)電站發(fā)電和供水廠使用。沿路安管引水發(fā)電供水方案雖然優(yōu)點(diǎn)很多，但也存在有路程長、管道長、轉(zhuǎn)彎多用管和彎頭更多的缺點(diǎn)。然而利用了現(xiàn)成的路基節(jié)省了大量的新開路基費(fèi)用，初投資還是比新開直線架管路基劃算。二、當(dāng)然，為了適用、選擇逢山開洞、遇水搭橋的、逢溝設(shè)架，遇坑鎮(zhèn)平的方法，新開路基來分段分級(jí)安管引水發(fā)電，供水有時(shí)也是一種好的選擇方案。三、沿江河邊安設(shè)引水管道分段分級(jí)發(fā)電、供水方案。除了上述一和二方案，還有第三方案便是選擇天然江河河道、沿江河河道岸邊為基礎(chǔ)支撐安裝管道(用鑄鐵管、不銹鋼304管或塑料耐壓管等)引水發(fā)電和用水的方案。 沿江河岸邊安接管道有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)1、天然路基無需開拓新路基，如遇落差太大的地段只要加設(shè)幾個(gè)支架便可安管，可節(jié)省大量路基費(fèi)用。2、沿江而建的城鎮(zhèn)碼頭多，需用電、用水也多，便于沿途建站供電供水。還可設(shè)沿江電纜供輪船運(yùn)輸用電。3、安裝管道同沿路安裝一樣方便，無需人工搬運(yùn)。4、管道引水的進(jìn)水口無需要搞攔水板或筑攔水壩攔水入管口。選擇沿江河河道引水發(fā)電方案，建議選擇江河有起源于青藏高原的怒江、瀾淪江、金沙江、雅礱江、大渡河、黃河、嘉陵江、岷江、渭河、長江等，還有國內(nèi)各大名山的，如(北京)溧河、紅水河(廣西)遼河、鴨綠江、松花江、額爾古納河、黑龍江、烏蘇里江等等江河。這些江河天然落差大，最高超5千多米，最低也有上千米。選江河河道唯有不足之處是怕洪水沖刷，特別是遇特大洪災(zāi)時(shí)，難免會(huì)影響或損壞管道。這些問題就是新開路基和沿用鐵路公路路基安管也有可能會(huì)發(fā)生災(zāi)害的是無法抗拒的自然災(zāi)害，損壞再修復(fù)吧！不管采用上述那一方案，最終都可以實(shí)現(xiàn)無需建設(shè)高大水壩攔水儲(chǔ)水，提高水位便可建站發(fā)電，供給自來水給沿途城鎮(zhèn)村莊的居民，工廠等用戶使用。四、添加高分子材料，減少管道引水的管道流水的摩擦阻力，可以少用水而多發(fā)電。也可以用小管輸送大管的水量，節(jié)省管道投資。管道引水在輸送水的過程中，特別是管道長而轉(zhuǎn)彎又多的情況下，管道內(nèi)的水流會(huì)產(chǎn)生與管道壁之間的摩擦阻力，會(huì)降低原應(yīng)有的流速和沖擊力，為解決這一問題，可以采用在上頭進(jìn)水口處增設(shè)一個(gè)自動(dòng)定量添料器添加一種可以起到減少管道與水流的摩擦阻力的高分子材料(如多氧素、長鏈多糖等無污染無公害材料)。當(dāng)然如果發(fā)電后直接供水給居民生活飲用水、不應(yīng)添加任何減摩材料，要不然又要經(jīng)過水質(zhì)處理凈化后才可供給用戶使用。如果不供水，或只供生產(chǎn)沖洗種養(yǎng)等用水便可使用減摩材料，實(shí)現(xiàn)少用水多發(fā)電的目標(biāo)。綜上所述可歸納為選擇高原高山至低地平原的天然路線、或開拓新路基，選擇現(xiàn)成的鐵路公路作路基，選擇天然江河河道岸邊為基礎(chǔ)，從最高的水源頭開始安裝管道引水到低地平原分段分級(jí)建站發(fā)電，供水給用戶使用。如高原引水落差太大，可分段分級(jí)在沿途選擇合適的地點(diǎn)建站發(fā)電、供水。如遇干旱缺水或水源不足的地區(qū)又需要多發(fā)電，可采用在水源頭添加高分子減摩材料，以減少管道輸水摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)少用水多發(fā)電的目的。具體的安管建電站連接方案一種利用高處水源管道引水發(fā)電用水方式方法，尤其是高原高山管道引水至低處發(fā)電用水及減少管道流水摩擦阻力的新裝置及新方法，包括高原高山1、攔水板壩2、耐壓引水管3、自動(dòng)添料器4、進(jìn)水閥門5、高壓水輪發(fā)電機(jī)組6、電站廠房7、凈化儲(chǔ)水池8、分流閥9、低壓水管10、用戶水池11、等部件組成；具體的連接方案是從高原高山1的攔水板壩2的出水口開始安裝第一節(jié)帶有進(jìn)水閥門5的耐壓引水管3、然后一節(jié)一節(jié)地沿高原高山1的下方沿選好整平的路基或沿選好的鐵路，或公路及江河河岸路線安裝連接耐壓引水管3，當(dāng)耐壓引水管3連接到設(shè)定地點(diǎn)后與已按常規(guī)建設(shè)好的水力發(fā)電站廠房7 里的高壓水輪發(fā)電機(jī)組6連接通及電連接，高壓水輪發(fā)電機(jī)組6的出水口與凈化儲(chǔ)水池8 相連通；作為第二級(jí)發(fā)電站和供自來水的水源起點(diǎn)；然后從儲(chǔ)水池8開始，連接下一級(jí)的發(fā)電站的第一節(jié)帶有進(jìn)水閥門5的耐壓水管3，或者(只供水，不發(fā)電)安裝第一節(jié)帶分流閥 9的低壓輸水管10，并連通用戶水池11，以此作為供水給用戶使用。如是專業(yè)引水發(fā)電或只供工業(yè)生產(chǎn)種養(yǎng)等水質(zhì)要求不高的發(fā)電用水方案，為了達(dá)到少用水多發(fā)電和用小管可多引水的目的，可以采取在引水管第一節(jié)的入水口處增設(shè)一個(gè)自動(dòng)添料器4配合添加適量的高分子材料(如多氧素、長鏈多糖等)，以達(dá)到減少高原高山引水發(fā)電用水中的管道水流與管道壁之間的沾帶摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)少用水又可多發(fā)電的目的。高原高山管道引水發(fā)電、供水的工作原理。如說其他發(fā)明創(chuàng)造的工作原理很多人都可能不懂，但說高原高山管道引水發(fā)電供水原理就是不介紹，大多數(shù)人都會(huì)理解和懂得的，主要便是把水從高原高山上引入管道并沿管道往低處流動(dòng)的水位差所產(chǎn)生的重力勢能，或者說沖擊力來推動(dòng)裝于管道下方的水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出電來，然后，又利用引水管道把發(fā)電后的水分別輸送供給低處用戶使用，或者再發(fā)電后又再用水。這便是本發(fā)明的基本工作原理，另外，為了實(shí)現(xiàn)少用水多發(fā)電的目的，在高原高山上的引水口增設(shè)的限量添加器會(huì)自動(dòng)按預(yù)定設(shè)計(jì)給引流水添加高分子材料 (減摩劑)。由于水和高分子材料(減摩劑)混合后流往低處時(shí)，水與管道壁之間的沾滯摩擦阻力會(huì)相應(yīng)減少一至七成(根據(jù)配料多少而變化)。從而實(shí)現(xiàn)少用水而多發(fā)電的目標(biāo)。這又是高原高山管道引水發(fā)電，用水裝置及方法之二，同時(shí)也可減小管道直徑節(jié)省管道投資， 還可以達(dá)到超量引水的基本原理。社會(huì)積極效果本發(fā)明是利用我們中國及世界上所有國家現(xiàn)成存在的高原高山上的冰川、雪山、 江河、湖泊的水資源，采用管道引水到低地平原，利用水的重力勢能，推動(dòng)水力發(fā)電機(jī)組發(fā)電，然后用水的新方案。并同時(shí)采用能減少管道輸水摩擦阻力的高分子材料配合使用，實(shí)現(xiàn)高效率引水發(fā)電和用水設(shè)定目標(biāo)。這是一種創(chuàng)新、實(shí)用、環(huán)保新技術(shù)方案，一經(jīng)采用開發(fā)，所有國家高原高山豐富的水力資源，將可代替減少使用大量的化石能源，并可節(jié)省大量的化石能源的開采資金及保護(hù)自然環(huán)境不受人為破壞。還可解決廣大地區(qū)干旱缺水問題。因此， 本發(fā)明非常適合國家及有能力開發(fā)的社會(huì)團(tuán)體，個(gè)人采納推廣使用。
權(quán)利要求
1.一種利用高處水源管道引水發(fā)電用水方式方法，尤其是高原高山管道引水至低處發(fā)電用水及減少管道流水摩擦阻力的新裝置及新方法，包括高原高山1、攔水板壩2、耐壓引水管3、自動(dòng)添料器4、進(jìn)水閥門5、高壓水輪發(fā)電機(jī)組6、電站廠房7、凈化儲(chǔ)水池8、分流閥 9、低壓水管10、用戶水池11、等部件組成；具體的連接方案是從高原高山1的攔水板壩2 的出水口開始安裝第一節(jié)帶有進(jìn)水閥門5的耐壓引水管3、然后一節(jié)一節(jié)地沿高原高山1的下方沿選好整平的路基或沿選好的鐵路，或公路及江河河岸路線安裝連接耐壓引水管3，當(dāng)耐壓引水管3連接到設(shè)定地點(diǎn)后與已按常規(guī)建設(shè)好的水力發(fā)電站廠房7里的高壓水輪發(fā)電機(jī)組6連接通及電連接，高壓水輪發(fā)電機(jī)組6的出水口與凈化儲(chǔ)水池8相連通；作為第二級(jí)發(fā)電站和供自來水的水源起點(diǎn)；然后從儲(chǔ)水池8開始，連接下一級(jí)的發(fā)電站的第一節(jié)帶有進(jìn)水閥門5的耐壓水管3，或者(只供水，不發(fā)電)安裝第一節(jié)帶分流閥9的低壓輸水管 10，并連通用戶水池11，以此作為供水給用戶使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置其特征是如是專業(yè)引水發(fā)電或只供工業(yè)生產(chǎn)種養(yǎng)等水質(zhì)要求不高的發(fā)電用水方案，為了達(dá)到少用水多發(fā)電和用小管可多引水的目的，可以采取在引水管第一節(jié)的入水口處增設(shè)一個(gè)自動(dòng)添料器4配合添加適量的高分子材料(如多氧素、 長鏈多糖等)，以達(dá)到減少高原高山引水發(fā)電用水中的管道水流與管道壁之間的沾帶摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)少用水又可多發(fā)電的目的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水力發(fā)電及用水的方式方法，尤其是涉及高原高山管道引水至低處發(fā)電用水及減少管道流水摩擦阻力的新裝置及新方法。主要利用耐壓管道把高原高山上的現(xiàn)有的水資源引流至低地平原發(fā)電，然后供水給用戶使用的新裝置和新方法。并采用添加具有減少管道引流沾滯阻力的高分子材料來實(shí)現(xiàn)少用水可多發(fā)電，用小管可得大流量的新技術(shù)方案。具體結(jié)構(gòu)由耐壓引水管道閥門，減摩材料自動(dòng)限量添加器，高壓水力發(fā)電機(jī)組，低壓自來水分流管道閥門等結(jié)合構(gòu)成。本發(fā)明一經(jīng)開發(fā)使用，可節(jié)省大量化石能源的使用，并可解廣大地區(qū)的干旱缺水的問題，可起到節(jié)約發(fā)電供水投資，保護(hù)自然環(huán)境的作用。非常適合國家和社會(huì)企業(yè)團(tuán)體及有能力的人開發(fā)使用。
文檔編號(hào)F03B13/08GK102330634SQ20101027878
公開日2012年1月25日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者李宏江 申請人:李宏江