CN103133229A - 加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，它包括由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的加压的密封储水池、循环水引水管道、泵水设备、空气加压设备、储气罐和传压管道组成。其特点是可以人为给该系统的循环水加大气压后能产生超过10米的以及更高的虹吸流来发电，使同样的循环水及同样的水力发电装置能发更多的电。该系统的发明，不仅能解决人类对电能的需求。在发电领域中，该发电系统具有环保、节能、安全和高效等特点。该系统结构简单，易于普及推广。

Description

加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统

(一)技术领域

本发明涉及一种加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，它包括由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的加压的密封储水池、循环水引水管道、泵水设备、空气加压设备和传压管道组成，属水力发电技术领域。

(二)背景技术

多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统的发明，开辟了利用虹吸流循环水发电的先河。由于多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统只能在常压力下运行，所存在的问题是虹管的高度不能超过10米，每一级虹吸水力发电装置所发的电受到限止，设备的利用率还不高，为了使同一发电设备能发更多的电，就必须提高虹管的高度，就必须研究用虹吸流发电的更高效的形式。

(三)发明内容

为了克服多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统存在的不足，本发明提出了用加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统。该系统充分利用了人为给水加压后能产生更高的虹吸流，进一步提高多级虹管能大幅度提升水的位差，放大位能的奇特功能用于发电，使有限的循环水及水力发电装置能发更多的电。

本发明的目的是这样实现的：

一个加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，它包括由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的加压的密封储水池、循环水引水管道、泵水设备、空气加压设备、储气罐和传压管道组成。其特点是多个单级的虹吸水力发电装置由虹管和水轮发电机组构成，虹管的入水口要高于虹管的出水口，虹管的出水口处要加一个水阀控制，虹管的高度可以大于10米以上或更高，所选高度是根据所加气压决定的。因为在自然大气压下，虹吸管能跨越10米的高度向外引流。如果选用二个大气压，虹管的高度可达到20米。如果选用三个大气压，虹管的高度可达到30米。只要加大形成虹吸的气压，虹管的高度就可以相应提高，以达到所需的目的要求。每级虹吸水力发电装置之间要有一定的水位差，这个水位差的高度可根据所发电量和使用级数以及工作现场而定，所用的虹管越粗和级数越多，发电效率就越高。配套的加压的密封储水池可使用同样体积的水池，水池的长宽高一般要大于虹管的直径很多，并且做成密封型的，水池所承受的压力越大，所使用的虹管的高度就可以越高；配套的加压的密封储水池的一端与单级的虹吸水力发电装置进水管连接，另一端与环内上一级的单级的虹吸水力发电装置的出水管相连；配套的加压的密封储水池要安装一个气压表，用于监测配套的加压的密封储水池内的压力的大小；配套的加压的密封储水池还要与一个传压管道相连接，并加一个气阀用于调节配套的加压的密封储水池气压；配套的加压的密封储水池还要安装一个放气阀，用于降低气压。循环水引水管道是将最后一级虹吸水力发电装置虹管下落的水引导到第一级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池下方，以便于水泵将水抽到第一级的配套的加压的密封储水池内。泵水设备主要将循环水引水管道引来水抽到第一级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池内，以实现水循环发电的目的。空气加压设备，主要用于给储气罐加压，并与储气罐相联接，联接处要加气阀控制。储气罐主要用于储存一定的气压，为各配套的加压的密封储水池提供一个稳定的气压；储气罐要有两个进气管及阀控制，一个与空气加压设备相接，另一个与最后一级的循环水引水管道相联；储气罐所储的气压应满足多个单级的虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池内的需要气压，以确保虹吸流形成及正常运行；储气罐还要有两个出气口及控制阀，一个作为储气罐内气压过高时的排气降压出气口，另一个作为供给各个配套的加压的密封储水池加压口。泵水设备主要将最后一级的虹吸水力发电装置虹管流出的水经循环水引水管道引导到第一级的虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池下方末端的水，再将水抽到第一级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池内进入虹吸管发电，以实现循环水发电。空气加压设备主要用来给储气罐加压，并以恒定的气压通过传压管道传送到各配套的加压的密封储水池内，用于给水加压，产生加压后的虹吸流。传压管道主要将储气罐内的气压传送到各个配套的加压的密封储水池内，形成一个恒定的工作气压，确保加压下的虹吸流正常发电运行。

本发明具有的有益效果是：

使用加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统发电，它的虹管可以做得高很多，在同样级数的虹吸水力装置组成的水循环发电系统中，该系统所发的电要比常压下的多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统所发的电更多，效力更高，成本更低。

(四)具体实施方式

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一个加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统。它包括由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的加压的密封储水池、循环水引水管道、泵水设备、空气加压设备、储气罐和传压管道组成。其特点是多个单级的虹吸水力发电装置使用同样的水轮发电机组和同样的虹管结构，虹管的入水口要高于虹管的出水口，虹管的出水口处要安装一个水阀控制；虹管的高度可以根据所用大气压力来确定，只要加大气压，就可以相应地增加虹管高度，以达到所需的目的要求。在每级虹吸水力发电装置之间要有一定的水位差，这个水位差的高度可根据所发电量和需用级数以及工作现场而定，原则上虹管越粗和级数越多，发电效率就越高。配套的加压的密封储水池可使用同样体积的水池，水池的长宽高要大于虹管的直径很多，并且做成密封型的；配套的加压的密封储水池的一端与单级的虹吸水力发电装置进水管连接，另一端与环内上一级的单级的虹吸水力发电装置的出水管相连；配套的加压的密封储水池要安装一个气压表，用于监测配套的加压的密封储水池内的压力的大小；配套的加压的密封储水池还要与一个传压管道相连接，并加一个气阀用于调节配套的加压的密封储水池气压；配套的加压的密封储水池还要安装一个放气阀，用于降低气压。循环水引水管道的管径要大于虹管直径，除了允许虹吸流顺畅通过外还要让加压的气压通过；循环水引水管道还可作为系统最大的储水和储气的容器，也是系统中最大的加压的密封储水池，因此它也要安装一个气压表，用于监测这个最大的加压的密封储水池内的压力的大小；这个最大的加压的密封储水池还要与一个传压管道相连接，并加一个气阀用于调节这个最大的加压的密封储水池气压；这个最大的加压的密封储水池还要安装一个放气阀，用于降低气压。泵水设备可以用电动水泵也可以用水轮泵来抽水，所用抽水的扬程要大于虹管的高度，抽水量也要大于虹吸流的流量。空气加压设备是为储气罐加压所用，并用调节各配套的加压的密封储水池的压力。储气罐主要作用是在虹吸流形成时，用于储存各虹吸管道内的被流动的水置换出来的气体；当虹吸形成后，用空气加压设备加压后产生的气压供给各配套的加压的密封储水池所用。传压管道是用于各配套的加压的密封储水池与储气罐之间传递气压，确保整个虹吸流系统的压力相同，满足虹吸流在同一压力下的水循环发电的要求。

为了进一步简化设备，我们还可以简化掉储气罐，用循环水引水管道这个最大的加压储水池来替代之，因为循环水引水管道这个最大的加压储水池既能储水，又能储气，而且体积也很大，所以只要将储气罐功能转移到循环水引水管道这个最大的加压储水池就行了。

加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统的工作过程：加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统的启动，一般用外电启动比较方便，我们只要根据虹吸流发电所需水流量和扬程，选用一台或一台以上的抽水机把低水源的水抽到第一级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池内，用给第一级配套的加压的密封储水池的水加压，水就自动从第一级开始一级一级地流到最后一级；此时，每一级虹管内的气体被排出，并进入到已打开进气阀的储气罐内存放，储气罐内的压力随着水量的增加也会加大；同时，各个配套的加压的密封储水池内的气压也随之会加大。由于泵水的作用，使每级虹管内有水流动，使每级的虹吸水轮发电机组转动而开始发电，这时各虹管内水的流速的大小是由泵水设备的扬程和流量决定的。为了实现虹管的虹吸流发电，这时要将每级虹管出口处的水阀关闭，使虹管里的水流处于静止状态，然后调节每级的虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池内的气压，将气压调节到所需的工作压力范围内，即使整个气压系统可在同一压力下运行；此时，就可打开每级虹管出口处的水阀，使虹管内形成加压的虹吸流，我们就可以用虹吸流发电了；然后切断启动系统抽水机的外电，用自发电的部分来替代，这样就完成了对加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统启动，将该系统的其它级的虹吸水力发电装置所发的电外接或接入电网就可以使用了，。

我们设定每级虹吸水力发电装置的水位差为1米，对于一个水位差为10米的水力发电环境，就可以设计为9级虹吸水力发电装置级联进行发电。

在自然气压下(即一个大气压下)，虹吸管能跨越10米的高度向外引流。即每级虹吸水力发电装置就能提升水位10米，9级虹吸水力发电装置就可提升水位9个10米，即相当于水位提升了90米；将原来设定的水位差为10米的水力发电环境，变成为水位差为90米的水力发电环境，这就是采用多级虹吸流能提升水位放大位能的功能，如果用虹吸流来发电，所发电量就会比单级重力流发电装置多发9倍的电。

如果在二个大气压下运行，虹管的高度可从10米增加到20米，9级虹吸水力发电装置就可提升水位9个20米，即相当于水位提升了180米，将原来设定的水位差为10米的水力发电环境，变成为水位差为180米的水力发电环境，如果用虹吸流来发电，所发电量就会比单级重力流发电装置多发18倍的电。

如果在三个大气压下运行，虹管的高度可从10米增加到30米，9级虹吸水力发电装置就可提升水位9个30米，即相当于水位提升了270米，将原来设定的水位差为10米的水力发电环境，变成为水位差为270米的水力发电环境，如果用虹吸流来发电，所发电量就会比单级重力流发电装置多发27倍的电。

总的来说，为了在同一环境下想多发电，最简单的办法就是给系统加大气压，增加虹管高度就行了，这就是这个系统特有功能。

为了保证该系统能正常运行，考虑到循环水存在的微量损耗，还需要定期给每级配套的加压的密封储水池补充水。

加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统它具有以下特点：一是在能加压情况下，虹管的高度是可以任选的；二是虹管的直径大小也可以任选的；三是虹管的级数的多少也可以任选的；四是大小系统可以相互组合，小系统可以为大系统提供电能；五是可以并联方法组成更大的并网发电系统。我们根据该系统以上具有的特点，所以我们能设计出微型、小型、中型、大型以及特大型的各种加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统来发电。

加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统由于可在全密闭下运行，它既不受地面环境的影响，也不受地理环境的影响，进一步拓宽了虹吸流发电的使用领域，该系统可作为一种新能源替代水力发电、火力发电、燃油发电、太阳能发电、风力发电、核能发电等其它发电设备的发电。也可用于船舰航海的发电设备使用。

普及推广这个系统，可解决人类对能源的需求。为人类用电开辟了一条取至不尽，用至不竭的新途径。

Claims (6)

1.一种加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于：它由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的加压的密封储水池、循环水引水管道、泵水设备、空气加压设备、储气罐和传压管道组成。

2.根据权利要求1所述的一种加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于：虹吸水力发电装置，它由虹管和水轮发电机构成，虹管的入水口位置要高于虹管的出水口位置，虹管的出水口处要安装一个水阀控制。

3.根据权利要求1所述的一种加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于：配套的加压的密封储水池，它由气压表、放气阀以及传压管道组成；它还要与上一级虹管的出水口以及与下一级虹管的入水口相联构成。

4.根据权利要求1所述的一种加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于：泵水设备，它由一个或一个以上的电动水泵或水轮泵组成。

5.根据权利要求1所述的一种加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于：储气罐，它由密封容器和二个进气口、二个出气口及所带气阀组成。

6.根据权利要求1所述的一种加压式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于：传压管道，它由管道及所带的气阀构成。