本發(fā)明涉及水塔淋水發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電廠冷卻塔淋水發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國大型燃煤電廠發(fā)電機(jī)組多數(shù)采用了雙曲冷卻塔。汽輪機(jī)做功后的低品位蒸汽(乏汽)在表面式凝汽器中經(jīng)循環(huán)水冷卻變?yōu)槟Y(jié)水重復(fù)利用。循環(huán)水引入冷卻塔內(nèi)，通過和空氣進(jìn)行熱交換，將汽輪機(jī)的冷端損失(乏汽攜帶的熱量)擴(kuò)散到大氣之中。

冷卻水塔的結(jié)構(gòu)由塔筒、人字柱、集水池、中央豎井、配水淋水層、熱交換填料層、收水器層組成；水從填料層底部到集水池液面約有12～14米的落差(5500平米的冷卻塔)，存在可以利用的勢能；且水下落時(shí)在集水池液面會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，對周邊人們的身心健康產(chǎn)生影響，因此，我們提出了一種水塔淋水發(fā)電系統(tǒng)用于解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)中將要解決的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了冷卻塔淋水發(fā)電系統(tǒng)。即利用冷卻水塔填料層底部落入集水池的淋水勢能發(fā)電，從勢能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，再由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，達(dá)到節(jié)能降低電廠廠用電率的目的，同時(shí)降低冷卻水塔的落水噪聲，在很大程度上也節(jié)約了因滿足周圍環(huán)境噪聲的要求而進(jìn)行環(huán)保治理的費(fèi)用。

本發(fā)明提出的水塔淋水發(fā)電系統(tǒng)，包括多個(gè)單元發(fā)電裝置、組串式逆變器、匯流箱、升壓箱式變壓器、升壓開關(guān)站連接到電廠升壓站等一個(gè)完整的發(fā)電系統(tǒng)。所述單元發(fā)電裝置、組串式逆變器、匯流箱、升壓箱式變壓器、升壓開關(guān)站到電廠升壓站或廠內(nèi)用電系統(tǒng)依次連接。

優(yōu)選地，所述單元發(fā)電裝置包括單元發(fā)電裝置包括轉(zhuǎn)子、軸承、聯(lián)軸器及永磁直流發(fā)電機(jī)；軸承支撐轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由軸和多級葉輪組成；所述轉(zhuǎn)子由聯(lián)軸器與永磁直流發(fā)電機(jī)連接；且單元發(fā)電裝置由多個(gè)軸承支撐。

優(yōu)選地，所述單元發(fā)電裝置為多個(gè)，且沿冷卻水塔的集水池周向分布，每個(gè)單元發(fā)電裝置沿集水池半徑方向輻向布置，單元發(fā)電裝置的數(shù)量或發(fā)電容量根據(jù)冷卻水塔的集水池的結(jié)構(gòu)尺寸和淋水能量密度經(jīng)計(jì)算確定。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子由多級葉輪串聯(lián)組成，每單級葉輪由多個(gè)單向擺動(dòng)葉片組成，且葉片采用碳纖維材料制成，所述軸承為水力潤滑聚四氟乙烯軸承。

優(yōu)選地，所述葉輪的葉片表面采用刺狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述組串式逆變器由多臺(tái)逆變器并聯(lián)構(gòu)成。

優(yōu)選地，所述升壓箱式變壓器通過升壓開關(guān)站，根據(jù)電壓等級并入電廠升壓站或并入廠用電系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述升壓箱式變壓器的輸出電壓等級根據(jù)廠用電系統(tǒng)或電廠升壓站母線的電壓等級確定。

本發(fā)明利用冷卻水塔填料層底部出水的勢能，在落入集水池的過程中發(fā)電，達(dá)到節(jié)能降低電廠廠用電率的目的，降低了機(jī)組的能耗水平，節(jié)約了發(fā)電用煤。

本發(fā)明中，所述水塔淋水發(fā)電系統(tǒng)通過單元發(fā)電裝置的葉輪能夠降低淋水噪音，有利于減少對周邊環(huán)境和工作人員的噪音影響，提高了機(jī)組的環(huán)保貢獻(xiàn)價(jià)值，本發(fā)明利用冷卻水塔內(nèi)的水，從填料層底部落入集水池過程中所攜帶的勢能發(fā)電，達(dá)到節(jié)能降低電廠廠用電率的目的，同時(shí)降低了冷卻水塔的落水噪聲，很大程度上節(jié)約了因滿足周圍環(huán)境噪聲的要求而進(jìn)行環(huán)保治理的費(fèi)用，本發(fā)明既能達(dá)到一定的環(huán)保要求，也可以節(jié)省降噪設(shè)備投資；避免造成不必要的浪費(fèi)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的水塔淋水發(fā)電系統(tǒng)的工作原理圖；

圖2為本發(fā)明提出的水塔淋水發(fā)電系統(tǒng)的單元發(fā)電裝置的工作原理圖。

圖中：1軸承、2葉輪、3永磁直流發(fā)電機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步解說。

實(shí)施例

參考圖1-2，本實(shí)施例提出了水塔淋水發(fā)電系統(tǒng)，由多個(gè)發(fā)電單元發(fā)電裝置、組串式逆變器、匯流箱、升壓箱式變壓器、升壓開關(guān)站組成。每個(gè)單元發(fā)電裝置、組串式逆變器、匯流箱、升壓箱式變壓器、升壓開關(guān)站到電廠升壓站或廠用電系統(tǒng)依次連接；每個(gè)單元發(fā)電裝置將冷卻水塔填料層底部淋水的勢能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，由轉(zhuǎn)子帶動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，然后傳輸至組串式逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，接著經(jīng)匯流箱匯入升壓箱式變壓器進(jìn)行變壓，再經(jīng)升壓開關(guān)站接入電廠升壓站或廠用電系統(tǒng)。

本實(shí)施例中，單元發(fā)電裝置包括轉(zhuǎn)子、軸承1、聯(lián)軸器及永磁直流發(fā)電機(jī)；軸承1支撐轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由軸和多級葉輪2組成；所述轉(zhuǎn)子由聯(lián)軸器與永磁直流發(fā)電機(jī)3連接；且單元發(fā)電裝置由多個(gè)軸承1支撐。

水塔淋水發(fā)電系統(tǒng)的單元發(fā)電裝置為多個(gè)，且沿冷卻水塔的集水池周向分布，每個(gè)單元發(fā)電裝置沿集水池半徑方向輻向布置，單元發(fā)電裝置的數(shù)量或發(fā)電容量根據(jù)冷卻水塔的集水池的結(jié)構(gòu)尺寸和淋水密度經(jīng)計(jì)算確定；轉(zhuǎn)子由多級葉輪串聯(lián)組成；單級葉輪2由多個(gè)單向擺動(dòng)葉片組成，且葉片采用碳纖維材料制成；軸承為水潤滑聚四氟乙烯軸承，單級葉輪2的葉片表面采用刺狀結(jié)構(gòu)；組串式逆變器由多臺(tái)逆變器并聯(lián)構(gòu)成；升壓箱式變壓器通過升壓開關(guān)站并入電廠升壓站或并入廠用電系統(tǒng)，升壓箱式變壓器的輸出電壓等級根據(jù)廠用電系統(tǒng)或電廠升壓站母線的電壓等級確定。

本實(shí)施例中，從冷卻水塔填料層下落的循環(huán)水具有一定的勢能，單元發(fā)電裝置將水的落差勢能通過葉輪2吸收，轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的動(dòng)能，由轉(zhuǎn)子帶動(dòng)永磁直流發(fā)電機(jī)3發(fā)電變?yōu)殡娔?。發(fā)電系統(tǒng)由多套單元發(fā)電裝置組成，沿圓形集水池周向分布；每個(gè)單元發(fā)電裝置由多個(gè)軸承1支撐，其軸系由轉(zhuǎn)子和永磁直流發(fā)電機(jī)3組成；由于冷卻水塔集水池為圓形，軸系將沿冷卻水塔的集水池半徑方向輻向布置；單元發(fā)電裝置的數(shù)量或發(fā)電容量根據(jù)集水池的的結(jié)構(gòu)尺寸和淋水密度經(jīng)計(jì)算確定；轉(zhuǎn)子由多級葉輪2串聯(lián)組成，葉輪2由多個(gè)單向擺動(dòng)葉片組成，葉片采用碳纖維材料，強(qiáng)度大，耐腐蝕，冷卻水塔填料層淋下的的循環(huán)水落在葉片上，沖擊葉片使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)永磁直流發(fā)電機(jī)3發(fā)電；單元發(fā)電裝置的發(fā)電能力主要取決于葉片的迎水投影面積和水的落差高度(淋水能量密度)。

本實(shí)施例中，永磁直流發(fā)電機(jī)3發(fā)出的電能引入逆變器，根據(jù)逆變器的容量確定由幾個(gè)單元發(fā)電裝置接入組串式逆變器，經(jīng)多臺(tái)逆變器后引入?yún)R流箱，經(jīng)匯流箱后引入1臺(tái)升壓箱式變壓器，再經(jīng)升壓開關(guān)站接入廠用電系統(tǒng)或并入電廠升壓站，升壓箱式變壓器的輸出電壓等級根據(jù)廠用電系統(tǒng)或電廠升壓站母線的電壓等級確定。

本實(shí)施例中，由于轉(zhuǎn)子上的多級葉輪2的葉片表面采用刺狀結(jié)構(gòu)，水滴或水流沖擊葉片表面時(shí)進(jìn)行分化，大大降低水滴沖擊水面時(shí)發(fā)出的噪聲，由于是發(fā)電系統(tǒng)的衍生的降噪功能，與專門設(shè)計(jì)的水塔降噪系統(tǒng)相比雖效果有所欠缺，但可滿足環(huán)保ii類噪聲區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)要求，具有降噪效果明顯、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，避免因裝設(shè)專門的降噪系統(tǒng)對水塔的通風(fēng)產(chǎn)生影響。

本實(shí)施例中，電氣部分的運(yùn)行管理采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，按“無人值班”方式設(shè)計(jì)，取消常規(guī)控制信號屏，由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場所有斷路器、電動(dòng)隔離開關(guān)實(shí)現(xiàn)全監(jiān)控，手動(dòng)隔離開關(guān)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)合用一套數(shù)據(jù)采集裝置，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選型保證升壓開關(guān)站的主控室調(diào)度調(diào)整自動(dòng)化的功能要求和對遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、可靠性和準(zhǔn)確性的要求；繼電保護(hù)裝置獨(dú)立設(shè)置，保護(hù)信號雙重化采集，故障錄波器獨(dú)立設(shè)置、自成系統(tǒng)，故障錄波器裝置的動(dòng)作和故障信號通過硬接線方式接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接口與電廠升壓站的主控室實(shí)現(xiàn)通訊，微機(jī)五防裝置獨(dú)立設(shè)置，電壓無功自動(dòng)調(diào)節(jié)功能由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，測量功能由微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；監(jiān)控系統(tǒng)操作臺(tái)與升壓開關(guān)站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作員站、五防工作站單獨(dú)布置于本系統(tǒng)綜合主控制室內(nèi)，也可以布置在電廠升壓站的主控室。升壓開關(guān)站、升壓箱式變壓器、保護(hù)部分、組串式逆變器等設(shè)備設(shè)計(jì)放置在專用室內(nèi)；永磁直流發(fā)電機(jī)3為直流且電壓等級低，防污等級選取ip62，對人和設(shè)備無安全隱患，電氣部分將按國家安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和集成，充分考慮消除觸電、漏電、雷擊的危險(xiǎn)點(diǎn)。

示例：經(jīng)濟(jì)效益及計(jì)算依據(jù)

取得的實(shí)際效益的計(jì)算方法和數(shù)值：

1、因節(jié)能降低廠用電率，可以多向電網(wǎng)送出電的收益

以300mw火力發(fā)電機(jī)組常規(guī)配置的冷卻塔為例，循環(huán)水量34000m³/h，水塔淋水面積5500m²，集水池深度2.3m，內(nèi)徑98m，淋水高度9.75m，中央豎井外緣直徑5m；夏季蒸發(fā)和飄散損失最大510t/h；勢能水量33490m³/h，單位面積勢能水量6.09m³/m².h；淋水密度為1.692kg/m²·s；其勢能h＝mgh＝1.692×9.8×9.75＝161.6焦耳/m2·s；則一小時(shí)的勢能為33490×161.6＝5412mj/h，從勢能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子動(dòng)能再帶發(fā)電機(jī)發(fā)電，整個(gè)系統(tǒng)裝置的保守效率按40％測算，則5412×40％＝2164.8mj/h，折合電量601度；每天多發(fā)電14424度，上網(wǎng)電價(jià)按0.42元/kw·h，每天約有6058元的收益；若機(jī)組年利用小時(shí)按5000小時(shí)計(jì)，可節(jié)約126.2萬元；針對不同的水塔可按相同的計(jì)算方法得出節(jié)能效果。

2、每天多發(fā)14424kw·h電，機(jī)組煤耗按321g/kw·h,節(jié)約標(biāo)煤4.8t，按每噸標(biāo)煤650元計(jì)算；可節(jié)約3120元。

3、每天節(jié)約減排433千克so2、3923千克灰塵、216千克nox的費(fèi)用1300元。

由上得出結(jié)論：不計(jì)運(yùn)費(fèi)、管理費(fèi)、稅費(fèi)等的情況下，直接收益每天就有1.0478萬元，若機(jī)組年利用小時(shí)按5000小時(shí)計(jì)可有218.29萬元的收益。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。