CN114775732B - 一种利用退役风电叶片制作沙漠水塔的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用退役风电叶片制作沙漠水塔的方法，首先将退役风电叶片切割为叶根、叶中和叶尖三部分，然后将叶中进一步切割为A、B、C、D、E、F六段，最后将叶根加工成多功能水塔，将A‑F六段分别加工成不同规格的蒸馏塔，将叶尖废弃并交由叶片回收企业集中处理。多功能水塔由塔筒、冷凝管、轴流风机、进气管、回流管、光伏板等组成；蒸馏塔分为A‑F六种型号，由A‑F段、A‑F段透明顶盖、金属管、集气盒等组成。本发明将退役风电叶片空腔体积大、热效应明显的特点与沙漠蒸发量大、地下水充沛的优势相结合，制成沙漠蓄水装置，既解决了退役叶片的回收处理问题，也解决了沙漠植物灌溉和沙漠治理难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种沙漠地区蓄水方法，尤其是一种利用退役风电叶片制作沙漠水塔的方法。
背景技术
我国存在大面积沙漠，沙漠化造成的危害不言而喻。为治理沙漠，我国每年投入大量人力物力在沙漠中设置草方格、种植耐旱植物，但由于沙漠缺水干旱，总是事倍功半。其实，沙漠的蒸发量巨大且地下水充沛，但并未得到有效利用。专利CN202110579571.5提出了一种自动化太阳能空气取水装置，由于单机蓄水能力有限，设备安装数量和成本巨大，加之沙漠环境下设备维护成本较高，难以投入使用；专利CN202110297060.4提出了一种带导热管蓄水功能的遮阳棚，同样存在成本较高的问题。其余同类专利也存在成本高、蓄水能力有限、仅从空气中取水等问题。
我国是全世界风电装机容量最大的国家，目前大量风电机组服役接近或超过20年，大量风电叶片面临退役。传统的风电叶片填埋方式对土壤和地下水危害极大，已被明令禁止，而将叶片粉碎后加工成民用物件的方式成本高且消纳能力有限，故退役风电叶片的回收处理成为当前一大难题。其实，风电叶片为壳体结构，空腔体积很大，且玻璃钢复合材料对光照十分敏感，温升效应显著，或可成为其回收再利用的突破口。
综上所述，若能将叶片空腔体积大、热效应明显的特点与沙漠蒸发量大、地下水充沛的优势相结合，开发沙漠蓄水装置，不仅能解决退役风电叶片的回收处理问题，还能解决沙漠植物灌溉和沙漠治理难题，可谓一举两得。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种利用退役风电叶片制作沙漠水塔的方法，首先将退役风电叶片切割为叶根、叶中和叶尖三部分；然后将叶中进一步切割为A、B、C、D、E、F六段；最后将叶根加工成多功能水塔，将A-F六段分别加工成不同规格的蒸馏塔，将叶尖废弃并交由叶片回收企业集中处理。
所述多功能水塔主要由底板、塔筒、冷凝管、轴流风机、进气管、回流管、气罐、顶板、光伏板组成，其中，六个叶根同轴粘接为一体制成塔筒，塔筒下部竖直插入沙漠的沙土中，沙土上方的塔筒外堆积有一圈圆锥形沙堆，塔筒底部内侧水平粘接有一块底板，底板下方沿着塔筒的内壁粘接有数个肋板，向塔筒内部注入少量冷水，从而在塔筒内部形成低温环境；塔筒中上部内侧水平粘接有安装板，安装板上面粘接有气罩，气罩中部上方通过卡环固定安装有轴流风机，塔筒上端粘接有顶板，顶板上面铺设有光伏板，顶板中央设有通孔，通孔内安装有气罐，气罐上端水平焊接有导流板，气罐上部沿周向加工有数十个喷气孔，气罐下端与回流管上端螺纹连接，回流管下端向下穿过安装板后伸入塔筒上部内侧；冷凝管上端穿过安装板后伸入气罩内部，下端竖直向下伸入塔筒内侧中下部；塔筒上部侧壁上通过螺母水平安装有六根进气管，进气管一端伸入塔筒内部，另一端套装有橡胶管，进气管上方的塔筒侧壁上加工有六个进气孔，进气孔内部安装有滤网，进气孔上方的塔筒外壁沿周向涂有一圈荧光涂层；光伏板白天接受太阳光照后发电并向轴流风机供电，轴流风机高速旋转时，沙漠地表蒸发的水汽通过滤网过滤后经进气孔进入塔筒内部，蒸馏塔内的蒸汽通过橡胶管和进气管进入塔筒内部，水汽和蒸汽经轴流风机进入气罩而后进入冷凝管，在流经冷凝管的过程中不断凝结成水滴，水滴向下掉落汇入塔筒下部内侧的冷凝水中，从冷凝管溢出的冷凝气体不断聚集并向上进入回流管，再经气罐侧壁的喷气孔喷出，将光伏板表面的浮尘吹去；荧光涂层白天吸收阳光，夜间发出荧光，起照明和装饰作用。
所述蒸馏塔分为A、B、C、D、E、F六种型号，其中A型蒸馏塔主要由A段、A段透明顶盖、金属管、集气盒、腹板和圈箍组成，六个A段通过两个圈箍竖直对称固定成一体后向下插入沙土内，每个A段的上端粘接有一块A段透明顶盖，每个A段内部粘接有两块腹板，腹板为风电叶片的固有部件，六个A段中央上方设有集气盒，集气盒内部加工有空腔，集气管上端套装在橡胶管内，下端向下伸入集气盒内部空腔，六根金属管一端分别向下穿过A段透明顶盖中央并伸入A段内部，另一端均水平穿入集气盒内部空腔；与A型蒸馏塔结构类似，B-F五种型号蒸馏塔由B-F段、B-F段透明顶盖、金属管、集气盒、腹板和圈箍组成，六个B-F段通过两个圈箍竖直对称固定成一体后向下插入沙土内，每个B-F段的上端粘接有一块B-F段透明顶盖，每个B-F段内部粘接有两块腹板，集气盒位于六个B-F段中央上方，集气盒、集气管、橡胶管、B-F段透明顶盖的连接方式与A型蒸馏塔中一致；白天在阳光照射下，A型蒸馏塔、B-F型蒸馏塔的内部形成高温环境，使其下方沙土中的水分不断蒸发形成蒸汽，蒸汽依次流经金属管、集气盒、集气管、橡胶管和进气管并进入塔筒，最终经冷凝管凝结成水滴后汇入冷凝水。
由一个多功能水塔和一组A-F型蒸馏塔可组成一个基本蓄水单元，整体呈三角形布局，由A-F型蒸馏塔构成三角形的边，而多功能水塔位于三角形中心处，A-F型蒸馏塔分别通过金属管、集气盒、橡胶管与多功能水塔连通，基本蓄水单元的周围通过防沙网围成一个封闭空间；每六个基本蓄水单元可组成一个六边形的蓄水阵列，其中A型蒸馏塔处于蓄水阵列内部，蓄水阵列中央空地可设置草方格，草方格内可种植仙人掌等耐寒植物，蓄水阵列的周围通过防沙网围成一个封闭空间；将四个基本蓄水单元重新排列组合，可形成一个大型蓄水单元，位于中央的多功能水塔与两个A型蒸馏塔和四个E型蒸馏塔连通，上下两个多功能水塔分别与一组B、C、D、F型蒸馏塔连通，左右两个多功能水塔分别与一组B、D、F型蒸馏塔连通，大型蓄水单元的周围通过防沙网围成一个封闭空间。
针对退役风电叶片难以回收利用和沙漠植物存活率较低的问题，相对现有技术，本发明具有3个显著优点：
1、拓展了退役风电叶片的使用场景，避免了叶片填埋对环境造成的污染，降低了叶片粉碎加工的巨大能耗，延长了退役叶片的使用寿命，变废为宝；
2、充分利用风电叶片空腔体积大和吸热性能好的优势，结合沙漠地下水充沛和地表蒸发量较大的特点，借助沙漠地表和地下的温度差，实现地下水和空气中水汽的收集和存储，从而为沙漠中的耐旱植物提供水源，提高沙漠植物的存活率；
3、利用太阳能为轴流风机供电，无需外接电源；多功能水塔上的荧光涂层白天吸收阳光后在夜间发光，为周围环境提供光亮，既节能，又可装饰环境。
附图说明
图1为退役风电叶片拆解加工流程图。
图2为多功能水塔的正视剖视图。
图3为多功能水塔的俯视图。
图4为图2中A处的局部放大图。
图5为图2中气罐的正视剖视图。
图6为图5中气罐的B向视图。
图7为A型蒸馏塔的正视剖视图。
图8为A型蒸馏塔的俯视图。
图9为B-F型蒸馏塔的正视剖视图。
图10为B-F型蒸馏塔的俯视图。
图11为基本蓄水单元的布局图。
图12为由六个基本蓄水单元组成的蓄水阵列的布局图。
图13为由四个基本蓄水单元重新组合成的大型蓄水单元的布局图。
图中：1. 底板 2. 冷凝水 3. 沙土 4. 沙堆 5. 气罩 6. 轴流风机 7. 进气管8. 荧光涂层 9. 顶板 10. 气罐 11. 光伏板 12. 回流管 13. 滤网 14. 卡环 15. 安装板 16. 冷凝管 17. 水滴 18. 塔筒 19. 肋板 20. 螺母 21. 进气孔 22. 橡胶管 23.导流板 24. 喷气孔 25. A段透明顶盖 26. 金属管 27. 集气管 28. 集气盒 29. 腹板30. 圈箍 31. B-F段透明顶盖 32. 防沙网 33. 耐旱植物 34. 草方格。
说明：该发明所涉及的光伏板配件及接线省略。
具体实施方式
下面结合图1-图13，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种利用退役风电叶片制作沙漠水塔的方法，首先将退役风电叶片切割为叶根、叶中和叶尖三部分；然后将叶中进一步切割为A、B、C、D、E、F六段；最后将叶根加工成多功能水塔，将A-F六段分别加工成不同规格的蒸馏塔，将叶尖废弃并交由叶片回收企业集中处理。
如图2所示，所述多功能水塔主要由底板1、塔筒18、冷凝管16、轴流风机6、进气管7、回流管12、气罐10、顶板9、光伏板11组成。其中，六个叶根同轴粘接为一体制成塔筒18，塔筒18下部竖直插入沙漠的沙土3中，沙土3上方的塔筒18外堆积有一圈圆锥形沙堆4，塔筒18底部内侧水平粘接有底板1，底板1下方沿着塔筒18的内壁粘接有数个肋板19，向塔筒18内部注入少量冷水，从而在塔筒18内部形成低温环境。塔筒18中上部内侧水平粘接有安装板15，安装板15上面粘接有气罩5，气罩5中部上方通过卡环14固定安装有轴流风机6，塔筒18上端粘接有顶板9，顶板9上面铺设有光伏板11，顶板9中央设有通孔，通孔内安装有气罐10。
结合图5和图6，气罐10上端水平焊接有一个导流板23，气罐10上部沿周向加工有数十个喷气孔24，气罐10下端与回流管12上端螺纹连接，回流管12下端向下穿过安装板15后伸入塔筒18上部内侧。冷凝管16上端穿过安装板15中部后伸入气罩5内部，下端竖直向下伸入塔筒18内侧中下部。
结合图4，塔筒18上部侧壁上通过螺母20水平安装有六根进气管7，进气管7一端伸入塔筒18内部，另一端套装有橡胶管22，进气管7上方的塔筒18侧壁上加工有六个进气孔21，进气孔21内部安装有滤网13。如图2所示，进气孔21上方的塔筒18外壁沿周向涂有一圈荧光涂层8。
如图1、图7和图8所示，所述蒸馏塔分为A、B、C、D、E、F六种型号，其中A型蒸馏塔主要由A段、A段透明顶盖25、金属管26、集气盒28、腹板29和圈箍30组成，六个A段通过两个圈箍30竖直对称固定成一体后向下插入沙土3内，每个A段的上端粘接有一块A段透明顶盖25，每个A段内部粘接有两块腹板29，而腹板29为风电叶片的固有部件，六个A段中央上方设有一个集气盒28，集气盒28内部加工有空腔，集气管27上端套装在橡胶管22内，下端向下伸入集气盒28内部的空腔，六根金属管26一端分别向下穿过A段透明顶盖25中央并深入A段内部，另一端均水平穿入集气盒28内部的空腔。
如图9和图10所示，与A型蒸馏塔的结构类似，B-F五种型号蒸馏塔由B-F段、B-F段透明顶盖31、金属管26、集气盒28、腹板29和圈箍30组成，六个B-F段通过两个圈箍30竖直对称固定成一体后向下插入沙土3内，每个B-F段的上端粘接有一块B-F段透明顶盖31，每个B-F段内部粘接有两块腹板29，集气盒28位于六个B-F段的中央上方，集气盒28、集气管27、橡胶管22及B-F段透明顶盖31的连接方式与A型蒸馏塔中一致。
如图11所示，由一个多功能水塔和一组A-F型蒸馏塔可组成一个基本蓄水单元，该基本蓄水单元整体呈三角形布局，A-F型蒸馏塔位于三角形边缘，而多功能水塔位于三角形中央，A-F型蒸馏塔分别通过金属管26、集气盒28、橡胶管22与多功能水塔连通，基本蓄水单元的周围通过防沙网32围成一个封闭空间。一个基本蓄水单元占地面积约1000m2，每24h可蓄水2.94m3，可为3000株沙漠耐旱植物提供滴灌水源，可覆盖沙漠面积约5000m2。
如图12所示，每六个基本蓄水单元可组成一个六边形的蓄水阵列，其中A型蒸馏塔处于阵列内部，而阵列中央空地可设置草方格34，草方格34内可种植仙人掌等耐旱植物33，蓄水阵列的周围通过防沙网32围成一个封闭空间。一个蓄水阵列占地面积约8000m2，每24h可蓄水约18m3，可至少为15000株沙漠耐旱植物提供滴灌水源，可覆盖沙漠面积近20000m2。
如图13所示，将四个基本蓄水单元重新排列组合，可形成一个大型蓄水单元，通过其中中央的多功能水塔与两个A型蒸馏塔和四个E型蒸馏塔连通，上下两个多功能水塔分别与一组B、C、D、F型蒸馏塔连通，左右两个多功能水塔分别与一组B、D、F型蒸馏塔连通，大型蓄水单元的周围通过防沙网32围成一个封闭空间。一个大型蓄水单元占地面积约m2，每24h可蓄水约12.4m3，可为13000株沙漠耐旱植物提供滴灌水源，可覆盖沙漠面积约14000m2。
需要说明的是：上述图11、图12和图13所示，仅为本发明应用于沙漠蓄水和绿化的部分实施例，并非全部实施方式，行业技术人员根据本发明技术所构建的其它实施例均在本发明的保护范围之内。
下面，结合附图对本发明的工作过程进行详细说明。
如图1和图2所示，光伏板11白天接受太阳光发电并向轴流风机6供电，轴流风机6高速旋转时，沙漠环境中蒸发的水汽通过滤网13过滤后经进气孔21进入塔筒18内部，蒸馏塔内的蒸汽通过橡胶管22和进气管7进入塔筒18内部，水汽和蒸汽经轴流风机6进入气罩5而后进入冷凝管16，在流经冷凝管16的过程中不断凝结成水滴17，水滴17向下掉落汇入塔筒18下部内侧的冷凝水2中，从冷凝管16溢出的冷凝气体不断聚集并向上进入回流管12，再经气罐10侧壁的喷气孔24喷出，将光伏板11表面的浮尘吹去；荧光涂层8白天吸收太阳光，夜间发出荧光，起照明和装饰作用。
如图1、图7和图9所示，白天在太阳光照射下，A型蒸馏塔、B-F型蒸馏塔的内部形成高温环境，使其下方沙土3中的水分不断蒸发形成蒸汽，蒸汽依次流经金属管26、集气盒28、集气管27、橡胶管22和进气管7，并最终进入塔筒18，经冷凝管16凝结成水滴17后汇入冷凝水2。
如此，便利用退役风电叶片实现了沙漠中的蓄水和灌溉功能，一方面解决了退役风电叶片难以回收利用的问题，延长了叶片的使用寿命，变废为宝；另一方面解决了沙漠植物因缺水难以存活的问题，有助于推动沙漠绿化和有效治理。
Claims (2)
1.一种利用退役风电叶片制作沙漠水塔的方法，其特征在于：首先将退役风电叶片切割为叶根、叶中和叶尖三部分，然后将叶中进一步切割为A、B、C、D、E、F六段，最后将叶根加工成多功能水塔，将A-F六段分别加工成不同规格的蒸馏塔，将叶尖废弃并交由叶片回收企业集中处理；
所述多功能水塔主要由底板（1）、塔筒（18）、冷凝管（16）、轴流风机（6）、进气管（7）、回流管（12）、气罐（10）、顶板（9）、光伏板（11）组成，其中，六个叶根同轴粘接为一体制成塔筒（18），塔筒（18）下部竖直插入沙漠的沙土（3）中，沙土（3）上方的塔筒（18）外堆积有一圈圆锥形沙堆（4），塔筒（18）底部内侧水平粘接有一块底板（1），底板（1）下方沿着塔筒（18）的内壁粘接有数个肋板（19），向塔筒（18）内部注入少量冷水，从而在塔筒（18）内部形成低温环境；塔筒（18）中上部内侧水平粘接有安装板（15），安装板（15）上面粘接有气罩（5），气罩（5）中部上方通过卡环（14）固定安装有轴流风机（6），塔筒（18）上端粘接有顶板（9），顶板（9）上面铺设有光伏板（11），顶板（9）中央设有通孔，通孔内安装有气罐（10），气罐（10）上端水平焊接有导流板（23），气罐（10）上部沿周向加工有数十个喷气孔（24），气罐（10）下端与回流管（12）上端螺纹连接，回流管（12）下端向下穿过安装板（15）后伸入塔筒（18）上部内侧；冷凝管（16）上端穿过安装板（15）后伸入气罩（5）内部，下端竖直向下伸入塔筒（18）内侧中下部；塔筒（18）上部侧壁上通过螺母（20）水平安装有六根进气管（7），进气管（7）一端伸入塔筒（18）内部，另一端套装有橡胶管（22），进气管（7）上方的塔筒（18）侧壁上加工有六个进气孔（21），进气孔（21）内部安装有滤网（13），进气孔（21）上方的塔筒（18）外壁沿周向涂有一圈荧光涂层（8）；光伏板（11）白天接受阳光照后发电并向轴流风机（6）供电，轴流风机（6）高速旋转时，沙漠地表蒸发的水汽通过滤网（13）过滤后经进气孔（21）进入塔筒（18）内部，蒸馏塔内的蒸汽通过橡胶管（22）和进气管（7）进入塔筒（18）内部，水汽和蒸汽经轴流风机（6）进入气罩（5）而后进入冷凝管（16），在流经冷凝管（16）的过程中不断凝结成水滴（17），水滴（17）向下掉落汇入塔筒（18）下部内侧的冷凝水（2）中，从冷凝管（16）溢出的冷凝气体不断聚集并向上进入回流管（12），再经气罐（10）侧壁的喷气孔（24）喷出，将光伏板（11）表面的浮尘吹去；荧光涂层（8）白天吸收阳光，夜间发出荧光，起照明和装饰作用；
所述蒸馏塔分为A、B、C、D、E、F六种型号，其中A型蒸馏塔主要由A段、A段透明顶盖（25）、金属管（26）、集气盒（28）、腹板（29）和圈箍（30）组成，六个A段通过两个圈箍（30）竖直对称固定成一体后向下插入沙土（3）内，每个A段的上端粘接有一块A段透明顶盖（25），每个A段内部粘接有两块腹板（29），腹板（29）为风电叶片的固有部件，六个A段中央上方设有集气盒（28），集气盒（28）内部加工有空腔，集气管（27）上端套装在橡胶管（22）内，下端向下伸入集气盒（28）内部空腔，六根金属管（26）一端分别向下穿过A段透明顶盖（25）中央并伸入A段内部，另一端均水平穿入集气盒（28）内部空腔；
其中B-F五种型号蒸馏塔由B-F段、B-F段透明顶盖（31）、金属管（26）、集气盒（28）、腹板（29）和圈箍（30）组成，六个B-F段通过两个圈箍（30）竖直对称固定成一体后向下插入沙土（3）内，每个B-F段的上端粘接有一块B-F段透明顶盖（31），每个B-F段内部粘接有两块腹板（29），集气盒（28）位于六个B-F段中央上方，集气盒（28）、集气管（27）、橡胶管（22）、B-F段透明顶盖（31）的连接方式与A型蒸馏塔中一致；白天在阳光照射下，A型蒸馏塔、B-F型蒸馏塔的内部形成高温环境，使其下方沙土（3）中的水分不断蒸发形成蒸汽，蒸汽依次流经金属管（26）、集气盒（28）、集气管（27）、橡胶管（22）和进气管（7）并进入塔筒（18），最终经冷凝管（16）凝结成水滴（17）后汇入冷凝水（2）。
2.根据权利要求1所述的一种利用退役风电叶片制作沙漠水塔的方法，其特征在于：由一个多功能水塔和一组A-F型蒸馏塔组成一个基本蓄水单元，整体呈三角形布局，由A-F型蒸馏塔构成三角形的边，而多功能水塔位于三角形中心处，A-F型蒸馏塔分别通过金属管（26）、集气盒（28）、橡胶管（22）与多功能水塔连通，基本蓄水单元的周围通过防沙网（32）围成一个封闭空间；每六个基本蓄水单元组成一个六边形的蓄水阵列，其中A型蒸馏塔处于蓄水阵列内部，蓄水阵列中央空地设置草方格（34），草方格（34）内种植仙人掌耐旱植物（33），蓄水阵列的周围通过防沙网（32）围成一个封闭空间；将四个基本蓄水单元重新排列组合，形成一个大型蓄水单元，位于中央的多功能水塔与两个A型蒸馏塔和四个E型蒸馏塔连通，上下两个多功能水塔分别与一组B、C、D、F型蒸馏塔连通，左右两个多功能水塔分别与一组B、D、F型蒸馏塔连通，大型蓄水单元的周围通过防沙网（32）围成一个封闭空间。
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