CN106049416A - 太阳能风能联合电渗加固软土装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能风能联合电渗加固软土装置，整个装置由发电模块和电渗模块组成。所述发电模块包括风力发电机组、太阳能电池板、蓄电池、整流器、充放电控制器和功率整合器，通过风力发电和太阳能发电为电渗模块提供电能。所述电渗模块包括长阳极管，短阳极管和阴极管，每个阴极管对应三个长阳极管和三个短阳极管，组成一个梅花状的电极元，对软土进行电渗排水加固处理。本装置通过采用不同的供电、储电模式，同时优化电极的布置形式，提升了能源的利用率，对电渗加固软土工程做出了进一步的优化和补充。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能风能联合电渗加固软土装置，具体地说是涉及一种同时利用太阳能和风能，使用梅花状电极布置形式对软土进行电渗加固的装置。
背景技术
根据调查，我国每年都有大量的疏浚淤泥需要处理，据不完全统计，我国每年废弃的疏浚淤泥达1亿m3以上，而如果处理得当，就可以使淤泥变废为宝，现今使用较为广泛的方法是利用疏浚淤泥作为海岸工程建设的地基材料来源。电渗法处理软土地基是一种有效的软土地基加固手段，但是耗电量过高，违背了低碳环保的国际趋势。太阳能、风能作为新型的可再生能源，对其有效利用可以显著降低碳排放，实现可持续。而且，远距离输电会造成能量损耗，提高工程成本。利用太阳能、风能就近发电供给电渗，能降低电能传输的成本。所以本发明从新兴能源太阳能、风能出发，将太阳能发电技术和风能发电技术应用到电渗法上来，同时考虑到实际工程中软土含水率的特点，采用一种梅花状的电极布置形式，提高电能的有效利用率，最后提出一种太阳能风能联合电渗加固软土装置。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种太阳能风能联合电渗加固软土装置，具有能量分配合理，二氧化碳排放量少，绿色环保，能源有效利用率高等优点。
本发明采用的技术方案是：
太阳能风能联合电渗加固软土装置，包括发电模块和电渗模块。其特征在于：发电模块通过利用太阳能和风能发电为电渗模块供电，电渗模块对软土区域进行电渗处理。白天时利用太阳能和风能所发的低压电能进行电渗，晚上时利用蓄电池储蓄起来的高压电能进行第二次高压电渗。
所述太阳能发电模块包括风力发电机组、太阳能电池板、蓄电池、整流器、充放电控制器和功率整合器。所述太阳能电池板通过导线与功率整合器连接；所述风力发电机组通过导线和充放电控制器连接；所述整流器通过导线和充放电控制器和功率整合器连接；所述充放电控制器通过导线和蓄电池连接。
所述太阳能电池板通过光电效应将太阳能转化为电能应用于电渗模块。所述风力发电机组，当白天时所发电压高于蓄电池额定电压时对蓄电池蓄电，所发电压低于蓄电池额定电压时直接应用于电渗模块。晚上时所发电能对蓄电池进行直接充电。
所述功率整合器将太阳能发电功率和风力发电功率整合在一起时刻控制瞬时总功率为电渗有效功率。
所述电渗模块包括长阳极管、短阳极管和阴极管，通过对电极通电对软土区域进行电渗排水加固处理。
所述长阳极管、短阳极管和阴极管的布置形式为梅花状布置，长阳极管和短阳极管各为三根，阴极管为一根，长阳极管和短阳极管相互交错排列在外侧，阴极管排列在中心处，七根电极管组成一个电极元。
所述电极元，考虑到土体上半部分的含水量一般比土体下半部分的含水量较低，为提高电能有效利用率，避免大量电能损耗在含水量较低的上半部分土体中，通过梅花状布置形式对电能进行调整。当通电时，长阳极管的上半部分和阴极管组合为一体对土体上半部分进行电渗，此时阳极与阴极比为三比一；长阳极管的下半部分、短阳极管和阴极管组合为一体对土体下半部分进行电渗，此时阳极与阴极比为六比一。通过上述方式一部分电能对含水量较低的上半部分土体进行电渗，剩余大部分电能对含水量较高的下半部分土体进行电渗，从而有效分配电能，提高电能有效利用率，减少了电能的过大损耗。
本发明从新兴能源太阳能、风能出发，将太阳能发电技术和风能发电技术应用到电渗法上来，同时考虑到实际工程中软土含水率的特点，采用一种梅花状的电极布置形式，提高电能的有效利用率，克服了远距离输电造成能量损耗，降低工程成本。
附图说明
图1是本发明装置示意图
图2是本发明装置电极布置平面示意图
图3是本发明装置电极布置纵向示意图
图中：11、太阳能电池板，12、风力发电机，13、蓄电池，14、充放电控制器，15、整流器，16、功率整合器，21、长阳极管，22、短阳极管，23、阴极管，24、电极元，25、无纺布，26、塑料软管，27、孔洞，31、导线，41、软土。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
太阳能风能联合电渗加固软土装置，包括发电模块和电渗模块。其特征在于：发电模块通过利用太阳能和风能发电为电渗模块供电，电渗模块对软土区域进行电渗处理。白天时利用太阳能和风能所发的低压电能进行电渗，晚上时利用蓄电池13储蓄起来的高压电能进行第二次高压电渗。
所述太阳能发电模块包括风力发电机组12、太阳能电池板11、蓄电池13、整流器15、充放电控制器14和功率整合器16。所述太阳能电池板11通过导线与功率整合器16连接；所述风力发电机组12通过导线和充放电控制器14连接；所述整流器15通过导线和充放电控制器14和功率整合器16连接；所述充放电控制器14通过导线和蓄电池13连接。
所述太阳能电池板11通过光电效应将太阳能转化为电能应用于电渗模块。所述风力发电机组12，当白天时所发电压高于蓄电池13额定电压时对蓄电池13蓄电，所发电压低于蓄电池13额定电压时直接应用于电渗模块。晚上时所发电能对蓄电池13进行直接充电。
所述功率整合器16将太阳能发电功率和风力发电功率整合在一起时刻控制瞬时总功率为电渗有效功率。
所述电渗模块包括长阳极管21、短阳极管22、阴极管23，通过对电极通电对软土区域进行电渗排水加固处理。所述长阳极管21、短阳极管22为圆柱形中空金属管；所述阴极管23为圆柱形中空金属管，入土部分沿管轴均匀打孔洞27，管壁外包无纺布25。
所述长阳极管、阴极管露出土体部分外包塑料软管26，所述短阳极管露出土体部分和插入土体上半部分外包塑料软管26。
所述长阳极管21、短阳极管22和阴极管23布置形式为梅花状布置，三根长阳极管21和三根短阳极管22相互交错排列在外侧，阴极管23排列在中心，七根电极管组成一个电极元24。
所述电极元，考虑到土体上半部分的含水量一般比土体下半部分的含水量较低，为提高电能有效利用率，避免大量电能损耗在含水量较低的上半部分土体中，通过梅花状布置形式对电能进行调整。当通电时，长阳极管21的上半部分和阴极管23组合为一体对土体上半部分进行电渗，此时阳极与阴极比为三比一；长阳极管21的下半部分、短阳极管22和阴极管23组合为一体对土体下半部分进行电渗，此时阳极与阴极比为六比一。通过上述方式一部分电能对含水量较低的上半部分土体进行电渗，剩余大部分电能对含水量较高的下半部分土体进行电渗，从而有效分配电能，提高电能有效利用率，减少了电能的过大损耗。
Claims (7)
1.太阳能风能联合电渗加固软土装置，包括发电模块和电渗模块，其特征在于：发电模块包括风力发电机组、太阳能电池板、蓄电池、整流器、充放电控制器和功率整合器；电渗模块包括长阳极管、短阳极管和阴极管，所述太阳能电池板通过导线与功率整合器连接；所述风力发电机组通过导线和充放电控制器连接；所述整流器通过导线和充放电控制器和功率整合器连接；所述充放电控制器通过导线和蓄电池连接；所述长阳极管、短阳极管和阴极管的布置形式如下：一个阴电极管分别对应三个长阳极管和三个短阳极管，长阳极管和短阳极管相互交错排列，阴极管在中心，七根电极管组成一个梅花状的电极元；所述阴极管入土部分沿管轴打孔，孔洞间距相等，孔洞直径不大于阴极管直径的五分之一，管壁外包无纺布。
2.根据权利要求1所述的太阳能风能联合电渗加固软土装置，其特征在于:所述太阳能电池板采用单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、多元化合物太阳能电池；所述风力发电机采用水平轴升力型风力发电机。
3.根据权利要求1所述的太阳能风能联合电渗加固软土装置，其特征在于:所述蓄电池额定电压较大，一般在120～150V，采用铅酸蓄电池；白天当风力发电机组所发电压大于蓄电池额定电压时对蓄电池充电；当风力发电机组所发电压低于蓄电池额定电压时直接用于电渗模块，晚上风力发电机组对蓄电池充电。
4.根据权利要求1所述的太阳能风能联合电渗加固软土装置，其特征在于:所述长阳极管、短阳极管和阴极管为中空金属管，采用钢管，铝管或铁管。
5.根据权利要求1所述的太阳能风能联合电渗加固软土装置，其特征在于:所述长电极管和阴极管露出土体部分外包绝缘层，采用塑料软管。
6.根据权利要求1所述的太阳能风能联合电渗加固软土装置，其特征在于:所述短阳极管露出土体部分和深入土体的上半部分外包绝缘层，采用塑料软管。
7.根据权利要求1所述的太阳能风能联合电渗加固软土装置，其特征在于:所述长阳极管上半部分和阴极管组为一体对上半部分土体进行电渗；短阳极管，长阳极管下半部分和阴极管组为一体对下半部分土体进行电渗。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |