CN105545566A - 一种废水发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废水发电装置，属于水利发电领域，通过将特定结构的废水发电装置安装在楼宇下水总管拐弯处，既减轻了下水总管拐弯处的冲击，减小了下水总管的疲劳损伤，又合理利用了废水的势能，将其转换为电能，达到了废水利用的目的。

Description

一种废水发电装置
技术领域
本发明属于废水水利发电领域，特别是涉及一种利用楼宇下水总管的废水进行发电的装置。
背景技术
绿色建筑的概念已经深入人心，将房屋顶部设置太阳能板进行发电进行自用，将生活垃圾进行分类笑话等等技术也有很多，但是由于政策、经济等等原因，民众对于具体的绿色建筑的使用非常少。
楼宇的下水常规均是通过汇总后排到城市下水系统，但是由于从高楼下水总管流出的废水排入城市下水系统之前均需要由纵向管道变更为横向管道，在转弯处，由于废水势能的影响，对管道转弯的部位形成较大的冲击，从而要么需要经常对下水管道进行维修更换，要么需要配置耐冲击强度较高的金属材料。
因此急需提出一种既能容易的应用于现有建筑又能很好改善下水管道使用环境的废水能量回收装置。
发明内容
本发明的目的在于提出一种废水发电装置。
具体通过如下技术手段实现：
一种废水发电装置，包括小型进水涵洞、水轮机涡壳、水轮机叶轮、发电机和小型出水涵洞，水轮机叶片的横截面是弧形。
所述叶片的材质按重量百分比计为：Al：32~39%，Nb：8~11%，Mg：1.6~3.0%，V：1.6~2.1%，Ta：0.009~0.06%，C：0.1~0.2%，Pr：0.1~0.2%，余量为Ti和不可避免的杂质；所述叶片的微观结构中存在TiC增强相，且该TiC增强相的粒径为0.2~0.6μm。
所述叶片采用精密铸造的方式制备得到，所述精密铸造包括如下步骤：
（1）原料熔炼，采用惰性气体将真空感应炉的坩埚熔炼室进行5~8次的冲洗，然后将待熔炼的原料放入坩埚中，将坩埚置于真空感应炉的坩埚熔炼室中，抽真空至真空度为10-5~10-3mbar进行熔炼，待熔体完全熔化后保温20~30min。
（2）离心铸造，采用转速为200~320rpm、浇铸时间为6~12s的参数进行离心铸造。
（3）冷却，将铸造得到的半成品空冷，然后清洗零件并烘干。
（4）切边和喷砂，采用机械方法清除型壳，将浇铸系统切除，用高压水切除工艺边，进行喷砂处理。
（5）热等静压，热等静压的温度为920~980℃，压力为120~180MPa，保压时间为5~8小时，得到叶片半成品。
（6）热处理，经过退火+深冷+回火的强化热处理步骤，得到叶片成品。
所述叶片为弧形板状，跟部宽大，顶部为狭小尖部，横截面是弧形。
作为优选，步骤（6）中所述热处理具体包括如下步骤：
（a）退火，将叶片半成品置于退火炉中加热到680~800℃，保温1~3小时，出炉空冷。
（b）深冷，将退火之后的半成品置入深冷箱中冷却到-60~-92℃，保持该温度20~30min，然后出深冷箱恢复到室温。
（c）回火，将深冷处理之后的半成品置于回火炉中加热至120~150℃，保温15~25min，然后随炉冷却至室温，得到叶片成品。
本发明的效果在于：
1，通过将特定具体结构的废水发电装置安装在楼宇下水管道的转弯之处（即管道纵向的最下部），通过废水发电装置，将废水的势能转化为电能，从而从废水发电装置出口处流出的废水势能已经非常小，并不能对下水管道构成强有力的冲击，同时又产生了电能，达到废水变废为宝的效果。
2，由于楼宇的生活废水的冲击力（势能）相对于其他水利发电环境中的水流而言并不是非常大，且并不是完全连续的，因此对于叶片要求必须轻质化，且高强度、耐腐蚀，本申请技术方案通过合理选择合金的材质，在保证轻质化的情况下，同时也保证了其高强度和高的耐生活废水的腐蚀性。
3，由于废水的成分特别复杂，常规的金属材质的叶片并不能适用既具有一定冲击力量，又具有非常大腐蚀性的废水，本申请技术方案通过对叶片材质的组分、含量进行改进（尤其是高Nb和合理含量的添加了Pr元素），结合微观结构的设置，使得其耐腐蚀和强度得到大幅度提升，通过对具体制备方法进行改进，使得得到的产品更加适应生活废水，通过合理设置热处理制度，使得叶片的强度得到大幅度提升。
具体实施方式
实施例1
一种废水发电装置，包括小型进水涵洞、水轮机涡壳、水轮机叶轮、发电机和小型出水涵洞，水轮机叶片为弧形板状，跟部宽大，顶部为狭小尖部，横截面是弧形。
所述叶片的材质按重量百分比计为：Al：36%，Nb：9%，Mg：2.1%，V：1.8%，Ta：0.01%，C：0.16%，Pr：0.12%，余量为Ti和不可避免的杂质；所述叶片的微观结构中存在TiC增强相，且该TiC增强相的粒径为0.5μm。
所述叶片采用精密铸造的方式制备得到，所述精密铸造包括如下步骤：
（1）原料熔炼，采用惰性气体将真空感应炉的坩埚熔炼室进行6次的冲洗，然后将待熔炼的原料放入坩埚中，将坩埚置于真空感应炉的坩埚熔炼室中，抽真空至真空度为5×10-4mbar进行熔炼，待熔体完全熔化后保温25min。
（2）离心铸造，采用转速为282rpm、浇铸时间为8s的参数进行离心铸造。
（3）冷却，将铸造得到的半成品空冷，然后清洗零件并烘干。
（4）切边和喷砂，采用机械方法清除型壳，将浇铸系统切除，用高压水切除工艺边，进行喷砂处理。
（5）热等静压，热等静压的温度为966℃，压力为160MPa，保压时间为6小时，得到叶片半成品。
（6）热处理，具体包括如下步骤：
（a）退火，将叶片半成品置于退火炉中加热到696℃，保温2小时，出炉空冷。
（b）深冷，将退火之后的半成品置入深冷箱中冷却到-82℃，保持该温度26min，然后出深冷箱恢复到室温。
（c）回火，将深冷处理之后的半成品置于回火炉中加热至138℃，保温16min，然后随炉冷却至室温，得到叶片成品。
实施例2
一种废水发电装置，包括小型进水涵洞、水轮机涡壳、水轮机叶轮、发电机和小型出水涵洞，水轮机叶片的横截面是弧形。
所述叶片的材质按重量百分比计为：Al：33%，Nb：10%，Mg：2.1%，V：1.8%，Ta：0.016%，C：0.12%，Pr：0.2%，余量为Ti和不可避免的杂质；所述叶片的微观结构中存在TiC增强相，且该TiC增强相的粒径为0.3μm。
所述叶片采用精密铸造的方式制备得到，所述精密铸造包括如下步骤：
（1）原料熔炼，采用惰性气体将真空感应炉的坩埚熔炼室进行6次的冲洗，然后将待熔炼的原料放入坩埚中，将坩埚置于真空感应炉的坩埚熔炼室中，抽真空至真空度为9×10-5mbar进行熔炼，待熔体完全熔化后保温23min。
（2）离心铸造，采用转速为310rpm、浇铸时间为10s的参数进行离心铸造。
（3）冷却，将铸造得到的半成品空冷，然后清洗零件并烘干。
（4）切边和喷砂，采用机械方法清除型壳，将浇铸系统切除，用高压水切除工艺边，进行喷砂处理。
（5）热等静压，热等静压的温度为952℃，压力为130MPa，保压时间为6.2小时，得到叶片半成品。
（6）热处理，具体包括如下步骤：
（a）退火，将叶片半成品置于退火炉中加热到698℃，保温2小时，出炉空冷。
（b）深冷，将退火之后的半成品置入深冷箱中冷却到-69℃，保持该温度28min，然后出深冷箱恢复到室温。
（c）回火，将深冷处理之后的半成品置于回火炉中加热至132℃，保温19min，然后随炉冷却至室温，得到叶片成品。

Claims (3)

1.一种废水发电装置，包括小型进水涵洞、水轮机涡壳、水轮机叶轮、发电机和小型出水涵洞，其特征在于，水轮机叶片的横截面是弧形；
所述叶片的材质按重量百分比计为：Al：32~39%，Nb：8~11%，Mg：1.6~3.0%，V：1.6~2.1%，Ta：0.009~0.06%，C：0.1~0.2%，Pr：0.1~0.2%，余量为Ti和不可避免的杂质；所述叶片的微观结构中存在TiC增强相，且该TiC增强相的粒径为0.2~0.6μm；
所述叶片采用精密铸造的方式制备得到，所述精密铸造包括如下步骤：
（1）原料熔炼，采用惰性气体将真空感应炉的坩埚熔炼室进行5~8次的冲洗，然后将待熔炼的原料放入坩埚中，将坩埚置于真空感应炉的坩埚熔炼室中，抽真空至真空度为10-5~10-3mbar进行熔炼，待熔体完全熔化后保温20~30min；
（2）离心铸造，采用转速为200~320rpm、浇铸时间为6~12s的参数进行离心铸造；
（3）冷却，将铸造得到的半成品空冷，然后清洗零件并烘干；
（4）切边和喷砂，采用机械方法清除型壳，将浇铸系统切除，用高压水切除工艺边，进行喷砂处理；
（5）热等静压，热等静压的温度为920~980℃，压力为120~180MPa，保压时间为5~8小时，得到叶片半成品；
（6）热处理，经过退火+深冷+回火的强化热处理步骤，得到叶片成品。
2.根据权利要求1所述的废水发电装置，其特征在于，所述叶片为弧形板状，跟部宽大，顶部为狭小尖部，横截面是弧形。
3.根据权利要求1或2或3所述的废水发电装置，其特征在于，步骤（6）中所述热处理具体包括如下步骤：
（a）退火，将叶片半成品置于退火炉中加热到680~800℃，保温1~3小时，出炉空冷；
（b）深冷，将退火之后的半成品置入深冷箱中冷却到-60~-92℃，保持该温度20~30min，然后出深冷箱恢复到室温；
（c）回火，将深冷处理之后的半成品置于回火炉中加热至120~150℃，保温15~25min，然后随炉冷却至室温，得到叶片成品。
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