CN114810463A - 一种涡轮式旋转换热器联动发电装置及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡轮式旋转换热器联动发电装置及运行方法，该装置包括从上到下顺次安装的上静止管道、上旋转管道、换热机构、下旋转管道和下静止管道；所述换热机构上下两端分别与上旋转管道和下旋转管道固定连接，所述旋转管道均与所述静止管道活动连接；所述上旋转管道通过传动变速齿轮与发电机组中轴传动连接；所述装置内部空间均连通，形成中空水路，水流可以在内部流通。本发明可以同时转化矿井水的热能和转化矿井水的动能，进行供暖和发电，并能够提升换热器换热效率的同时，避免消耗电能。
Description
技术领域
本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种涡轮式旋转换热器联动发电装置及运行方法。
背景技术
矿井水是矿井内的天然溶滤水、选矿废水、选矿废渣堤堰的溢流水以及矿渣堆积场的浸出水等的总称。在采煤过程中，所有渗入井下采掘空间的水都可以称为矿井水，矿井水的排放是煤炭工业具有行业特点的污染源之一，量大面广，我国煤炭开发每年矿井的涌水量为20多亿立方米。
目前在废弃矿井水利用方面，多是单方面利用矿井水热能进行供暖，或单方面利用高位矿井水下落的动能进行发电，能量利用形式较为单一，同时设置换热和发电装置占用空间大，施工复杂。
现有的管束式换热器多为静止部件，例如专利CN 110553519 B，公开了一种管束式换热器，该换热器换热表面光滑，结构紧凑，但是管间扰动小，换热效率相对较低，应用于矿井水换热时杂质易堵塞于管缝。另有通过消耗电能使换热器部件运动，例如专利CN209166182U，公开一种可转动的列管式换热器，增加扰动，提升换热效率，但同时也会多消耗一部分电能。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种涡轮式旋转换热器联动发电装置及运行方法，可以同时转化矿井水的热能和转化矿井水的动能，进行供暖和发电，并能够提升换热器换热效率的同时，避免消耗电能。
为实现上述目的，本发明一种涡轮式旋转换热器联动发电装置，包括从上到下顺次安装的上静止管道、上旋转管道、换热机构、下旋转管道和下静止管道；
所述换热机构上下两端分别与上旋转管道和下旋转管道固定连接，所述旋转管道均与所述静止管道活动连接；
所述上旋转管道通过传动变速齿轮与发电机组中轴传动连接。
进一步地，所述换热机构包括上中空式涡轮叶片、下中空式涡轮叶片及安装在两者之间的波节管管束，所述波节管管束上下端与中空式涡轮叶片连接，内部与所述中空式涡轮叶片内部空间连通。
进一步地，所述旋转管道均安装在中空式涡轮叶片的中轴处，且所述旋转管道内部与所述中空式涡轮叶片内部空间连通。
进一步地，所述活动连接方式为封闭轴承活动连接，所述静止管道与所述封闭轴承的内圈固定连接，所述旋转管道与所述封闭轴承的外圈固定连接。
进一步地，所述上静止管道安装有流体入口；所述下静止管道接有水泵，所述水泵(11)上安装有流体出口。
进一步地，所述传动变速齿轮有两个，一个安装在上旋转管道上，另一个安装在发电机组转轴上，两个传动变速齿轮啮合安装，使上旋转管道带动发电机组运转。
进一步地，所述发电机组上还安装有变速齿轮箱，用于转速调节。
进一步地，所述波节管管束为一排以上的环形排列，所述中空式涡轮叶片数量分别为两个以上。
进一步地，所述上静止管道、上旋转管道、上中空式涡轮叶片、波节管管束、下中空式涡轮叶片、下旋转管道和下静止管道内部空间均连通，形成中空水路，水流可以在内部流通。
本发明的另一个目的是提供一种涡轮式旋转换热器联动发电装置的运行方法，包括以下步骤：
S1：高处的矿井水下落冲刷中空式涡轮叶片，上中空式涡轮叶片和下中空式涡轮叶片在外侧水流的冲击下，可以绕轴线旋转，带动换热机构旋转；
S2：上旋转管道通过传动变速齿轮传动，发电机组运转发电；
S3：装置内部的水流自流体入口进入上静止管道，然后经上旋转管道、上中空式涡轮叶片、波节管管束和下中空式涡轮叶片的内部空腔，装置内部流动的水与下落的矿井水进行传热；
S4：装置内部流动的水进行换热升温后，汇集至下旋转管道，经下静止管道至水泵，升压后自流体出口流出。
本发明的有益效果在于：
1.外部自上而下流动的水流带动换热机构旋转，不需要消耗电能使换热机构运动，就可以使外部水流与换热机构壁面的冲刷更强烈，同时内部水流随换热机构旋转，水流处于湍流状态，相较于传统换热管束，本换热器管束间堵塞风险低，且总体传热效率高，减小了换热器的体积；
2.采用波节管作为换热部件，对内外两侧的水流扰动更大，有助于进一步提高总体的换热效率，减小换热器体积；
3.可以同时提取水流的热能进行供暖，同时转化下落矿井水的动能，实现同一装置的多种能量利用形式，装置总体体积更小，施工难度更低；
4.利用自然的矿井水下落增加换热机构的扰动，能够提升换热机构换热效率，避免需要消耗电能提升换热效率的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的实施例1的整体结构示意图；
图2是图1的A-A剖面图；
附图标记说明：
1、流体入口；2、上静止管道；3、上封闭轴承；4、上旋转管道；5、上中空式涡轮叶片；6、波节管管束；7、下中空式涡轮叶片；8、下旋转管道；9、下封闭轴承；10、下静止管道；11、水泵；12、流体出口；13、传动变速齿轮；14、发电机组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种涡轮式旋转换热器联动发电装置，如图1～2所述，包括从上到下顺次安装的上静止管道2、上封闭轴承3、上旋转管道4、上中空式涡轮叶片5、波节管管束6、下中空式涡轮叶片7、下旋转管道8、下封闭轴承9、下静止管道10。
其连接关系为：上静止管道2与上封闭轴承3的内圈固定连接，上封闭轴承3的外圈与上旋转管道4上端固定连接。上旋转管道4下端与上中空式涡轮叶片5的中轴处固定连接，上中空式涡轮叶片5和下中空式涡轮叶片7中间采用竖直的波节管管束6连接，下中空式涡轮叶片7的中轴处与下旋转管道8上端连接，内部空间连通。上下中空式涡轮叶片数量分别可以为2个以上，根据不同的需求确定其个数。
旋转管道均安装在中空式涡轮叶片的中轴处，且旋转管道内部与中空式涡轮叶片内部空间相连通，内部中空的空间连通。波节管管束6为环形排列，可为一至多排，根据不同的换热量需求确定波节管排数，波节管管束6上下端与中空式涡轮叶片连接，内部中空的空间连通，水流可以在内部通过。下旋转管道8下端与下部封闭轴承9的外圈固定连接，下封闭轴承9的内圈与下静止管道10连接，下静止管道10另一端接入水泵11吸水口，水泵11上设有流体出口。
传动变速齿轮13连接上旋转管道4与发电机组14中轴，传动变速齿轮13有两个，一个安装在上旋转管道4上，另一个安装在发电机组14转轴上，发电机组14转轴垂直于上旋转管道4，两个传动变速齿轮13啮合安装，使上旋转管道4带动发电机组14运转，并可以采用变速齿轮箱，实现转速调节。
本发明的工作原理为：装置工作时，高处的矿井水下落冲刷上中空式涡轮叶片5和下中空式涡轮叶片7，上下中空式涡轮叶片在外侧水流的冲击下，可以绕轴线旋转，带动换热器部分旋转，上旋转管道4上的传动变速齿轮13带动发电机组14发电。同时，下落的矿井水与装置内部流动的水进行传热，装置内的水流自入口1进入上部静止管道2，经上部封闭轴承3进入旋转管道4，然后经过上中空式涡轮叶片5内部空腔、波节管管束6、下中空式涡轮叶片7进行换热升温后，汇集至下旋转管道8，经过下封闭轴承9、下静止管道10、水泵11升压后自流体出口12流出。
所述上中空式涡轮叶片5、波节管管束6、下中空式涡轮叶片7和上旋转管道4和下旋转管道8构成换热器部分，实现内外侧流体的热量交换，经过上述过程，实现矿井水动能向电能的转化，和提取矿井水热量的两个工艺过程。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种涡轮式旋转换热器联动发电装置，其特征在于，包括从上到下顺次安装的上静止管道(2)、上旋转管道(4)、换热机构、下旋转管道(8)和下静止管道(10)，所述上静止管道(2)安装有流体入口(1)；所述下静止管道(10)接有水泵(11)，所述水泵(11)上安装有流体出口(12)；
所述换热机构上下两端分别与上旋转管道(4)和下旋转管道(8)固定连接，所述旋转管道均与所述静止管道活动连接；
所述上旋转管道(4)通过传动变速齿轮(13)与发电机组(14)中轴传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮式旋转换热器联动发电装置，其特征在于，所述换热机构包括上中空式涡轮叶片(5)、下中空式涡轮叶片(7)及安装在两者之间的波节管管束(6)，所述波节管管束(6)上下端与中空式涡轮叶片连接，内部与所述中空式涡轮叶片内部空间连通。
3.根据权利要求2所述的一种涡轮式旋转换热器联动发电装置，其特征在于，所述旋转管道均安装在中空式涡轮叶片的中轴处，且所述旋转管道内部与所述中空式涡轮叶片内部空间连通。
4.根据权利要求1所述的一种涡轮式旋转换热器联动发电装置，其特征在于，所述活动连接方式为封闭轴承活动连接，所述静止管道与所述封闭轴承(3)的内圈固定连接，所述旋转管道与所述封闭轴承(3)的外圈固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种涡轮式旋转换热器联动发电装置，其特征在于，所述传动变速齿轮(13)有两个，一个安装在上旋转管道(4)上，另一个安装在发电机组(14)转轴上，两个传动变速齿轮(13)啮合安装，使上旋转管道(4)带动发电机组(14)运转。
6.根据权利要求5所述的一种涡轮式旋转换热器联动发电装置，其特征在于，所述发电机组(14)上还安装有变速齿轮箱，用于转速调节。
7.根据权利要求2所述的一种涡轮式旋转换热器联动发电装置，其特征在于，所述波节管管束(6)为一排以上的环形排列，所述中空式涡轮叶片数量为两个以上。
8.根据权利要求2～7任一所述的一种涡轮式旋转换热器联动发电装置，其特征在于，所述上静止管道(2)、上旋转管道(4)、上中空式涡轮叶片(5)、波节管管束(6)、下中空式涡轮叶片(7)、下旋转管道(8)和下静止管道(10)内部空间均连通，形成中空水路，水流可以在内部流通。
9.一种如权利要求1所述的一种涡轮式旋转换热器联动发电装置的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：高处的矿井水下落冲刷中空式涡轮叶片外部，上中空式涡轮叶片(5)和下中空式涡轮叶片(7)在外侧水流的冲击下，绕轴线旋转，带动换热机构旋转；
S2：上旋转管道(4)通过传动变速齿轮(13)传动，发电机组(14)运转发电；
S3：装置内部中空水路的水流自流体入口(1)进入上静止管道(2)，然后经上旋转管道(4)、上中空式涡轮叶片(5)、波节管管束(6)和下中空式涡轮叶片(7)的内部空腔，装置内部的水流与下落的矿井水进行传热；
S4：装置内部的水流进行换热升温后，汇集至下旋转管道(8)，经下静止管道(10)至水泵(11)，升压后自流体出口(12)流出。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107630779A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-26 | 天津大学 | 一种螺旋转子发电管道装置 |
| CN109139344A (zh) * | 2017-06-15 | 2019-01-04 | 时扬 | 一种无坝式水流涡轮发电系统 |
| CN209166182U (zh) * | 2018-09-29 | 2019-07-26 | 无锡苏胜尔机械设备有限公司 | 一种可转动的列管式换热器 |
| CN110553519A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-10 | 北京航空航天大学 | 管束式换热器 |
| CN212774424U (zh) * | 2020-06-18 | 2021-03-23 | 王明中 | 一种燃气涡轮发动机的高温涡轮叶片水冷式冷却系统 |
| CN215170509U (zh) * | 2021-04-09 | 2021-12-14 | 广东康鼎电力科技有限公司 | 一种海水退潮式水力发电机装置 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109139344A (zh) * | 2017-06-15 | 2019-01-04 | 时扬 | 一种无坝式水流涡轮发电系统 |
| CN107630779A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-26 | 天津大学 | 一种螺旋转子发电管道装置 |
| CN209166182U (zh) * | 2018-09-29 | 2019-07-26 | 无锡苏胜尔机械设备有限公司 | 一种可转动的列管式换热器 |
| CN110553519A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-10 | 北京航空航天大学 | 管束式换热器 |
| CN212774424U (zh) * | 2020-06-18 | 2021-03-23 | 王明中 | 一种燃气涡轮发动机的高温涡轮叶片水冷式冷却系统 |
| CN215170509U (zh) * | 2021-04-09 | 2021-12-14 | 广东康鼎电力科技有限公司 | 一种海水退潮式水力发电机装置 |
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