CN108644051A

CN108644051A - 一种承压水发电装置

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Publication number: CN108644051A
Application number: CN201810484802.2A
Authority: CN
Inventors: 张平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-20
Filing date: 2018-05-20
Publication date: 2018-10-12

Abstract

一种承压水发电装置，属于水利发电领域，包括承压水水源、承压水水源封闭式取水建筑物、排水孔、入人检修孔、引水压力管道、压力前池、进水压力管道、压力管道镇墩、压力管道支墩、发电机组厂房、尾水渠、原河道；安全水利清洁发电；可广泛应用在水利发电领域。

Description

一种承压水发电装置

技术领域

本发明专利属于水利发电设备领域，尤其涉及利用承压水环保发电的装置。

背景技术

现在常规的水电站发电有：蓄水发电，径流发电，流水发电等形式，就是把水的势能转化机械能，电能的方式发电。除此之外还有流水式发电，在浮船上安装水轮机叶片，利用河流或潮汐流，驱动水轮转动，经增速器传递发电机发电，还有利用洋流、海浪发电，在诸多的国家都有研究。

承压水(confined groundwater )，充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。承压水由于顶部有隔水层，它的补给区小于分布区，动态变化不大，不容易受污染。它承受静水压力。在适宜的地形条件下，当钻孔打到含水层时，水便喷出地表，形成自喷水流，故又称自流水。人们利用这种自流水作为供水水源和农田灌溉。在中国，承压水的发现和利用始于距今2000多年。为充分利用承压水自然资源，需要发明一种在承压水水的源头建水电站，发电后的水回归于原河道，实施环境保护，有效产生水利清洁能源。

发明内容

为克服现有的承压水自然资源利用不足之处以及实施环境保护，有效产生清洁水利能源，发明一种承压水发电装置。

一种承压水发电装置，包括承压水水源、承压水水源封闭式取水建筑物、排水孔、入人检修孔、引水压力管道、压力前池、进水压力管道、压力管道镇墩、压力管道支墩、发电机组厂房、尾水渠、原河道；承压水发电装置的连接关系是：承压水水源封闭式取水建筑物内的引水压力管道进口与承压水水源封闭连通，引水压力管道出口与压力前池的进水口连通，压力前池的出水口与发电进水压力管道的进水口连通，发电进水压力管道的出水口与发电机组厂房的进水口连通，发电机组厂房的出水口与尾水渠进水口连通，尾水渠出水口与原河道连通，压力管道镇墩与发电进水压力管道固定安装连接，压力管道支墩与发电进水压力管道固定支撑连接，压力管道支墩与引水压力管道固定支撑连接；承压水发电装置正常工作时，安装于取水建筑物内的排水孔的进水口与承压水水源封闭不连通，当需要检修设备时，安装于取水建筑物内的排水孔的进水口与承压水水源封闭连通，排水孔的出水口与尾水渠连通，尾水渠与原河道连通；入人检修孔安装于取水建筑物内。

所述的发电机组厂房，当承压水高10m，流量在2 m³/s，发电机组厂房装机容量166.77kw。

所述的发电机组厂房，当承压水水高50m，流量在2 m³/s，发电机组厂房装机容量833.85kw。

所述的厂房发电机组，当承压水水高100m，流量在2 m³/s，按发电计算公式，发电机组厂房装机容量1667.7kw。

所述的厂房发电机组装机容量1667.7kw时，承压水水源封闭式取水建筑物是：容量20 m³，

引水压力管道是：直径1.2m，壁厚10mm，长170m，发电进水压力管道是：直径1.2m，壁厚10mm，长170m，蓄水调节压力前池是：长10m×宽6m×深3m。管道是并排布置。

所述的排水孔是一个直径1.2m排水孔，排水孔上安装有阀门，阀门控制排水孔的进水口与承压水水源封闭连通或不连通。即：承压水发电装置正常工作时，安装于取水建筑物内的排水孔的阀门关闭，排水孔的进水口与承压水水源封闭不连通；当需要检修设备时，安装于取水建筑物内的阀门打开，排水孔的进水口与承压水水源封闭连通，排水孔的出水口与原河道连通；入人检修孔安装于取水建筑物内，检修工人通过入人检修孔进行检修。

承压水水电站发电原理：在承压水水源处修建一个取水建筑物，利用承压水自身上升的高度，让承压水顺着安装好的引水压力管道引至高山平台上压力前池，进入前池后再经进水压力管道流入发电机组厂房发电。承压水进入压力前池后，其发电原理和公知水电站发电原理是相同，采用的发电机组也是现有发电设备。

水电站发电公式N=9.81QHN，

Ｎ为水电机装机发电量，指功率，Ｈ为水头，Ｑ为河流的年平均径流量。N为发电系数取0.85。

当水高10m，流量在2 m³/s，按发电计算公式，引水压力管道出口与承压水水源的相对垂直高度10m，则能装机166.77kw;

当水高50m，流量在2 m³/s，按发电计算公式，引水压力管道出口与承压水水源的相对垂直高度50 m，则能装机833.85kw;

当水高100m，流量在2 m³/s，按发电计算公式，引水压力管道出口与承压水水源的相对垂直高度100 m，则能装机1667.7kw;

名词定义：高是指与地球水平面垂直的方向，定义为高。

该发明是利用承压水经人工束服后向上流的高度来确定水电站的装机容量，其计算发电量方法与常规电站相同，是新型发电的水利水电发电的一种发电方法。

本发明专利一种承压水发电装置的显著特点和技术进步是：

承压水水电站和常规水电站比较：

序号	常规水电站	承压水水电站
			1	设计过程中工作量大，需要大量的水文、气象、地勘等工作。	设计过程中工作量小，水文、气象单一，地勘工作量小。
2	建设过程中需要导截流工程。	不需要导截流工程。
			3	需要建复杂的首部枢纽工程。	只要80立方钢筋混凝土取水建筑物。
4	引水系统工程量大。	引水只用压力管道。
			5	需要的泄水道。	无泄水道。
6	压力前池、压力管道，厂房、升压站，宿舍楼等建筑物相同。	压力前池，压力管道，厂房、升压站，宿舍楼等建筑物相同。
			7	水工物筑物占地面积大。	水工建筑物占地面积小。
8	水流量变化大，年利用在小时4500h左右。	水流量变化小，年利用小时在7000h左右。
			9	投资大，单位千瓦在10000元左右。	投资小，单位千瓦在7000元左右。
10	工期长，需要2——4年。	工期短，需要一年。
			11	回收期长，一般7——15年。	回收期短，5年
12	改变河道，破坏植物和植被，阻止野生鱼回游，坝基、明渠等水工建筑物开挖造成山体滑坡、泥石流等危险系数增加，改变周围小气候，诱发地震等。	不改变河流的现况，仅对压力前池和镇墩，地墩，厂房少面积开挖，对环境和生态无影响。

附图说明

图1. 承压水发电装置示意图。

图中：1、承压水水源。2、承压水水源封闭式取水建筑物。3、排水孔。4、入人检修孔。5、引水压力管道。6、压力前池。7、进水压力管道。8、镇墩。9、支墩。10、发电机组厂房。11、尾水渠。12、原河道。

具体实施方式

在具有承压水水源，需要发电的场地实施本专利承压水发电装置。

实施例一、

当水头高100m。

一种承压水发电装置，包括承压水源头1、承压水水源封闭式取水建筑物2、排水孔3、入人检修孔4、引水压力管道5、压力前池6、进水压力管道7、镇墩8、支墩9、发电机组厂房10、尾水渠11、原河道12；承压水发电装置的连接关系是：承压水水源封闭式取水建筑物2内的引水压力管道5进口与承压水水源1封闭连通，引水压力管道5出口与压力前池6的进水口连通，压力前池6的出水口与发电进水压力管道7的进水口连通，发电进水压力管道7的出水口与发电机组厂房10的进水口连通，发电机组厂房10的出水口与尾水渠11进水口连通，尾水渠11出水口与原河道12连通，镇墩8与发电进水压力管道7固定安装连接，支墩9与发电进水压力管道7固定支撑连接，支墩9与引水压力管道5固定支撑连接；承压水发电装置正常工作时，安装于取水建筑物内的排水孔3的进水口与承压水水源1封闭不连通，当需要检修设备时，安装于取水建筑物内的排水孔3的进水口与承压水水源1封闭连通，排水孔3的出水口与尾水渠11连通，尾水渠11与原河道12连通；入人检修孔4安装于承压水水源封闭式取水建筑物2。

承压水水源封闭式取水建筑物2：在承压水源头建一个容量20 m³封闭的承压水水源封闭式取水建筑物2，当承压水发电装置正常工作时，安装于取水建筑物内的排水孔3的阀门关闭，排水孔3的进水口与承压水水源1封闭不连通；当需要检修设备时，安装于取水建筑物内的阀门打开，排水孔3的进水口与承压水水源1封闭连通，排水孔3的出水口与原河道12连通；入人检修孔4安装于取水建筑物内，检修工人通过入人检修孔4进行检修；打开排水孔3，这样进水压力管道5和压力前池6均处于无水况态，定期检修引水压力管道以及压力前池等水工建筑物。

引水压力管道5：由一个直径1.2m，壁厚10mm，长170m的引水压力管道5从承压水水源封闭式取水建筑物2引出来，引水压力管道5出口与承压水水源1的相对垂直高度100 m，设计引水流量2 m³/s。引水压力管道5从承压水水源1出口段到压力前池6，设计安装直径0.6m的入人检修孔4，便于管道检修。

压力前池3：压力前池尺寸为10m×6m×3m（长×宽×深），容积180 m3。承压水水源封闭式取水建筑物2不设泄水道，在不发电时，由排水孔放水，使水还原于原河道。

压力前池3是引水压力管道5和进水压力管道7之间的连接建筑物。其功用是给进水压力管道7进口布置提供空间，向进水压力管道7均匀供水，进水压力管道7安装布置时应注意防渗和地基的稳定，水流应平顺。承压水流量一年四季基本稳定，无泥沙、漂浮物，因此该压力前池功能单一，满足压力钢管供水发电即可，不需要水量调节。

进水压力管道7：是一个直径0.9m，壁厚12mm的进水压力管道7，与引水压力管道5并排布置，流量2m m³/s，长170m的进水压力管道7，进水压力管道7采用镇墩8和支墩9相结合，把进水压力管道7支撑起来。

引水压力管道5的支墩9和镇墩8的布置，满足中华人民共和国电力行业标准ＤＬ/Ｔ5017—2007，水利水电工程压力管道制造安装及验收规范5,2,9，引水压力管道5安装后，应与支墩9和锚栓焊牢，防止混凝土浇筑时位移。

镇墩8是设置在管道水平转角处防止管线移位的水工建筑物，通常为钢筋混凝土结构。主要适用于水电站、抽水站的出水管及供水工程的压力管，主要用来固定压力管道，防止其位移，一般建在管道转折的位置，或直线管道过长时也设镇墩。

支墩9起支撑作用，根据地质、地形实际情况设计。

发电机组厂房10：包括电站厂区枢纽工程包括厂区土建工程、机电安装工程、厂区绿化、尾水渠、升压站工程和办公楼。电站主、副厂房连为一体采用钢筋混凝土结构。发电后的水回归于原河道12，对环境，生态，水土保持均无影响。

假设该承压水水电站装机1667.7kw，总投资1400万元，年利用小时7000h，如上网电价按0.22kwh计算，308万元收入，要5年收回投资。

承压水占全球总水量的0.59%，占淡水总量的22%，是人们生活和生产的重要供水水源。如全球的承压水能开发利用10%，则可装机7000kw。是三峡电站的3.88倍。

实施例二、

当水头高50m。引水压力管道5出口与承压水水源1的相对垂直高度50 m。

装机容量是833.85kw，设备对应配置。

其余同上，不再赘述。

实施例三、

当水头高10m。引水压力管道出口与承压水水源的相对垂直高度10 m。

装机容量是166.77kw，设备对应配置。

其余同上，不再赘述。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种承压水发电装置，其特征在于：包括承压水水源、承压水水源封闭式取水建筑物、排水孔、入人检修孔、引水压力管道、压力前池、进水压力管道、压力管道镇墩、压力管道支墩、发电机组厂房、尾水渠、原河道；承压水发电装置的连接关系是：承压水水源封闭式取水建筑物内的引水压力管道进口与承压水水源封闭连通，引水压力管道出口与压力前池的进水口连通，压力前池的出水口与发电进水压力管道的进水口连通，发电进水压力管道的出水口与发电机组厂房的进水口连通，发电机组厂房的出水口与尾水渠进水口连通，尾水渠出水口与原河道连通，压力管道镇墩与发电进水压力管道固定安装连接，压力管道支墩与发电进水压力管道固定支撑连接，压力管道支墩与引水压力管道固定支撑连接；承压水发电装置正常工作时，安装于取水建筑物内的排水孔的进水口与承压水水源封闭不连通；当需要检修设备时，安装于取水建筑物内的排水孔的进水口与承压水水源封闭连通，排水孔的出水口与尾水渠连通，尾水渠与原河道连通；入人检修孔安装于取水建筑物内。

2.如权利要求1所述的一种承压水发电装置，其特征在于：所述的发电机组厂房，当承压水高10m，流量在2 m m³/s，引水压力管道出口与承压水水源的相对垂直高度10 m，发电机组厂房装机容量166.77kw。

3.如权利要求1所述的一种承压水发电装置，其特征在于：所述的发电机组厂房，当承压水水高50m，流量在2 m³/s，引水压力管道出口与承压水水源的相对垂直高度50 m，发电机组厂房装机容量833.85kw。

4.如权利要求1所述的一种承压水发电装置，其特征在于：所述的厂房发电机组，当承压水水高100m，流量在2 m³/s，引水压力管道出口与承压水水源的相对垂直高度100 m，发电机组厂房装机容量1667.7kw。

5.如权利要求4所述的一种承压水发电装置，其特征在于：所述的厂房发电机组装机容量1667.7kw时，

承压水水源封闭式取水建筑物是：容量20 m³，

引水压力管道是：直径1.2m，壁厚10mm，长170m，

发电进水压力管道是：直径1.2m，壁厚10mm，长170m，

蓄水调节压力前池是：长10m×宽6m×深3m。

6.如权利要求1所述的一种承压水发电装置，其特征在于：所述的引水压力管道和进水压力管道是并排布置。

7.如权利要求1所述的一种承压水发电装置，其特征在于：所述的排水孔是一个直径1.2m排水孔，排水孔上安装有阀门，阀门控制排水孔的进水口与承压水水源封闭连通或不连通。