专利名称：一种循环水式水利发电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种循环水式水利发电站，属于水利发电技术领域。
背景技术：
传统的水利发电站只能建在水系丰沛的区域，利用围堰、拦河坝提高水位建造水利发电站，此种方法在我国大部分缺水少雨地区没有可能，本人经多年探索研究出一套利用人工循环水式水利发电方案，它可以将在水资源缺乏地区利用水利发电的千古梦想付诸实现，造福于人类。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种循环水式水利发电站，它可以建造在缺水少雨地区，利用循环水满足水轮机正常用水要求，水轮发电机即可发电，实现无江河湖海区域的水利发电。
本发明之技术方案如下该方案设计主导思想是采用压缩空气为动力，采用压缩空气对管中的水进行顶吹的方法和给尾水管直接加入压缩空气的方法，将回水提升到高位水箱后，使整个系统充满水并循环起来；方案一是采用压缩空气对管中的水进行顶吹的方法供水池的池底采用斜面，顺势倾斜之吸水管上均匀设置阀门，该吸水管两端伸出供水池，高位端由阀门连接空气压缩机，低位端由阀门连接回水管，回水管垂直向上连接在高位水箱上，水箱直接供水管，供水管阀门连通水轮机，水轮机之尾水管接入供水池；方案二是采用给尾水管直接加入压缩空气的方法供水池由抽水管连通高位水箱，抽水管上设有抽水泵，水箱连通供水二连管，各组二连管于底部三通连接在汇总供水管上，汇总供水管接通水轮机，于尾水管安装空气压缩机，尾水管向上连接回水管，回水管亦采用二连管结构形式，并且该二连管中的一根，其底部放水管由阀门接入收水池。
本发明采用压缩空气为动力，将回水提升到高位水箱，只要克服水的重力，使系统内的水作循环流动，保证水轮机正常用水要求，及时供水，那么，水轮机就能正常运转，即可实现水轮机的正常发电，从而替代或补充火力发电，节省宝贵的煤资源，因为是循环水，水头及流量、流速都不会有大的变动，不受季节性限制，日常水的蒸发及损失很少，容易取水补充，在没有大的江河湖泊处同样可建水电站，只要逐渐将水积累够机组用水，就可以实现人工循环水利发电；以单机700MW水轮发电机发电来计算经济效益，效率按80％计算700MW×0.8＝560MW，除去厂内用电按30％计为200MW，实际发电为560-200＝360MW，每年实际工作天数365×80％＝292天，年发电量292×24小时×360MW，相当于25亿度电量，本发明更灵活地适用于中小型水电站，可因地致宜，规模小、投资小，解决电力短缺问题。
实施例1
图1为本发明方案一的结构简图，参照该图(1)确定回水管高度、回水管半径、选定空气压缩机参数以三峡水电站单机容量700MW的水轮发电机正常运行为例，引水压力钢管内径12.4m，引用流量为996.4m3/s，平均流速达8.0m/s，额定水头80.6m，据此，本方案确定回水管高90m，加上供水池内倾斜管，管长共计300m，内径12.4m，因水轮机需要的流量为996.4m3/s，回水量必须大于等于此量，故选择6M50-326/312型空气压缩机，每秒排气量为326m3÷60＝5.4m3/s，电功率4800KW，选择16台时每秒共产气为5.4m3/s×16＝86.4m3/s，根据玻意耳-马略特定律一定质量的气体在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比，即体积增大几倍，它的压强就减小为原来的几分之一，所以，当体积增大15倍时，管中的气体达到86.4m3/s，×15＝1296m3/s，大于水轮机的用水量996.4m3/s，气体压强由原来的312kg/cm2降为312kg/cm2÷15＝20.8kg/cm2，而回水管高为90m，所以回水在此压力下，保证了向高位水箱补水的要求，实际生产需要6根回水管互相衔接向高位水箱补水，系统中各管直径均等；(2)系统结构布局于供水池[1]中斜置六根吸水管[2]，每根管上设置三个进水阀门[3][4][5]，该吸水管两端伸出供水池，高位端设有排气阀门[6]并连接立管[7]，再由立管上送气阀门[8]连接空气压缩机[9]，低位端由阀门[10]连接回水管[11]，回水管垂直向上并由阀门[12][13]连接在高位水箱[14]上，水箱直接供水管[15]，供水管阀门[16]连通水轮机[17]，水轮机之尾水管[18]接入供水池[1]，构成循环系统；(3)操作方法首先，关闭所有阀门，然后打开进水阀门[3][4][5]及排气阀门[6]，当吸水管[2]注满水后，关闭进水阀门及排气阀门，启动空气压缩机[9]，当气压达到要求时打开空气压缩机送气阀门[8]，同时打开阀门[10]及阀门[12]，设计阀门[10]位置要与拐点O留有5～10m距离，是为在打开此阀门时管中的水在不外加压力时也会流动，以减少初始加压的阻力，这时管中的水，在空气压缩机的不断加入压缩空气后，在此压力下水经回水管[11]被吹送到高位水箱[14]，当压力空气到达放气阀门[13]时打开此阀门，进行放气，各组回水系统之间的衔接方法是当第一组管中的水的末端流到阀门[10]处时，立即启动第二组开始送水，即在形式上看第二组的水头端接第一组的水尾，这样，各组如此循环向水箱不断供水，以保证水轮发电机正常用水发电。
实施例2图2为本发明方案二之结构简图，参照该图(1)计算供水池容积及放水池容积选用三组六根供水二连管V管＝6×6.22×3.14×90m＝65211m3设计V供水池＝150×180×3.5＝94500m3选用一组两根回水二连管V管＝2×6.22×3.14×90m＝21636m3设计V放水池＝100×100×3.5＝35000m3，系统中各管直径均等；(2)系统结构布局供水池[1]由抽水管[2]连通高位水箱[4]，抽水管上设有两级抽水泵[3]，水箱连通三组供水二连管[5]，各组二连管于底部三通连接在汇总供水管[6]上，汇总供水管接通水轮机[7]，尾水管[8]连接空气压缩机[9]、[10]尾水管向上连接回水管[11]，回水管亦采用二连管结构形式，并且该二连管中的一根，其底部放水管[12]接入收水池[13]，同时在汇总供水管[6]上亦连接一根供水放水管[14]，将该管接入供水池[1]中，各管路之间均设置有阀门，分别标注为A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、N、P、Q、R、S、T、X、Y；(3)操作方法
首先关闭整个系统的所有阀门及电气开关，启动水泵[3]，通过抽水管[2]将水池[1]中的水抽送到高位水箱[4]中，直到将供水管[5]装满为止，然后打开通往汇总供水管[6]的阀门K、L及回水管[11]上的阀门X、T，和尾水管[8]之阀门N，供水管阀门的开启顺序是打开第一组供水二连管的阀门A、C，供水管向水轮机供水完毕，关闭A的同时打开B，供水管向水轮机供水完毕，依次打开第二组、第三组供水二连管向水轮机供水，当水经尾水管[8]及回水管[11]流回高位水箱[4]时，马上将前两组供水管所有阀门A、B、C、D、E、F、及压力管阀门K关闭，同时打开第三组供水管的阀门G、J向水轮机供水，当水流经过水轮机后进入尾水管时，马上打开空气压缩机[9]、[10]之阀门Q和R开始向尾水管逐级加入压缩空气，使尾水管中的水压增大，流速加大，经过回水管流回高位水箱，经过压力调整达到水轮发电机的正常生产要求为止，供水管所缺的水由水泵及时补充满，当水轮机停止运行时，要立即将汇总供水管的压力阀门L及尾水管的阀门T和空压机阀门Q、R关闭，要将回水管及尾水管中的水放回收水池[13]中时，这时打开放水管[12]之阀门P即可将水放回收水池中，要将二连供水管中的水放掉可打开供水放水管[14]之阀门S即可将水放回供水池[1]中。
权利要求
1.一种循环水式水利发电站，其特征在于该方案设计主导思想是采用压缩空气为动力，采用压缩空气对管中的水进行顶吹的方法将回水提升到高位水箱后，使整个系统充满水并循环起来；方案一是采用压缩空气对管中的水进行顶吹的方法供水池的池底采用斜面，顺势倾斜之吸水管上均匀设置阀门，该吸水管两端伸出供水池，高位端由排气阀门连接空气压缩机，低位端由阀门连接回水管，回水管垂直向上连接在高位水箱上，水箱直接供水管，供水管阀门连通水轮机，水轮机之尾水管接入供水池。
2.如权利要求1所述的一种循环水式水利发电站，其特征在于方案二是采用给尾水管直接加入压缩空气的方法供水池由抽水管连通高位水箱，抽水管上设有抽水泵，水箱连通供水二连管，各组二连管于底部三通连接在汇总供水管上，汇总供水管接通水轮机，于尾水管安装空气压缩机，尾水管向上连接回水管，回水管亦采用二连管结构形式，并且该二连管中的一根，其底部放水管由阀门接入收水池。
全文摘要
本发明公开了一种循环水式水利发电站，该方案采用压缩空气为动力，将回水提升到高位水箱后，使整个系统循环起来，方案一是供水池的池底采用斜面，顺势倾斜之吸水管上均匀设置阀门，该吸水管两端伸出供水池，高位端由阀门连接空气压缩机，低位端由阀门连接回水管，回水管垂直向上连接在高位水箱上，水箱直接供水管，供水管阀门连通水轮机，水轮机之尾水管接入供水池；方案二供水池由抽水管连通高位水箱，抽水管上设有抽水泵，水箱连通供水二连管，各组二连管于底部三通连接在汇总供水管上，汇总供水管接通水轮机，于尾水管安装空气压缩机，尾水管向上连接回水管，实现供水、循环、发电。
文档编号E02B9/00GK101029482SQ20071001072
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月27日 优先权日2007年3月27日
发明者宋喜忠, 宋素峰 申请人:宋喜忠