CN220118235U - 一种水厂节能用微水头低流速水力发电装置 - Google Patents

Abstract

一种水厂节能用微水头低流速水力发电装置，包括涡壳(1)，扇叶(5)，用于连接水厂的明渠的进水管(2)和旁通管(4)，用于排出水流的出水管(3)；所述扇叶(5)设置在所述涡壳(1)中心，所述进水管(2)、出水管(3)和旁通管(4)分别与所述涡壳(1)连通，所述进水管(2)和旁通管(4)排入所述涡壳(1)的水流形成趋向同一方向的涡轮力，带动所述扇叶(5)朝固定方向旋转进而发电；本装置适用于自来水厂进水富裕水头、制水工艺过程富裕水头，实现低水头、低流速情况下的高效发电；整个装置安装简易，使用的资源便捷，能二次回收利用，综合性价比高，而且水资源稳定，具有可预测性，不需要蓄水进行调节，对环境的影响很小。

Description

一种水厂节能用微水头低流速水力发电装置

技术领域

本实用新型涉及水厂节能领域，尤其涉及一种水厂节能用微水头低流速水力发电装置。

背景技术

煤炭发电受限于煤炭是不可再生资源，因此煤炭发电的成本、价格会随着时间的推移增加，导致企业生产用电成本持续上升，为企业节能降耗工作带来较大压力。由于水力发电具有清洁、无污染等特点，并且相比火力发电、核能发电，水资源作为一种可再生资源相对充足，因此水力发电优势潜力无限，所以选择水力发电的方式来满足企业的用电需求，可以实现节能降耗。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述需求，提供一种水厂节能用微水头低流速水力发电装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种水厂节能用微水头低流速水力发电装置，包括涡壳，扇叶，用于连接水厂的明渠的进水管和旁通管，用于排出水流的出水管；所述扇叶设置在所述涡壳中心，所述进水管、出水管和旁通管分别与所述涡壳连通，所述进水管和旁通管排入所述涡壳的水流形成趋向同一方向的涡轮力，带动所述扇叶朝固定方向旋转进而发电。

进一步地，在本实用新型所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置中，所述进水管包括第一筒型部和径向尺寸逐渐缩小的收口部，所述第一筒型部的一端用于连接水厂的明渠，所述第一筒型部的另一端与所述收口部的大尺寸一端连接，所述收口部的小尺寸一端与所述涡壳的一个豁口连接。

进一步地，在本实用新型所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置中，所述出水管包括第二筒型部和径向尺寸逐渐增大的扩口部，所述第二筒型部的一端连接所述涡壳的另一个豁口连接，所述第二筒型部的第二端与所述扩口部的小尺寸一端连接，所述收口部的大尺寸一端往外排出水流。

进一步地，在本实用新型所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置中，所述第二筒型部的径向尺寸与收口部的小尺寸一端的径向尺寸相当，所述扩口部的大尺寸一端的径向尺寸与所述第一筒型部的径向尺寸相当。

进一步地，在本实用新型所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置中，所述扇叶是水平放置，所述涡壳垂直设置并环绕所述扇叶，所述进水管、出水管、旁通管的延伸方向均为水平方向，所述进水管和出水管沿同一直线方向延伸且分布在所述涡壳的两侧。

进一步地，在本实用新型所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置中，在所述进水管或/和旁通管与所述涡壳连接的位置设置有导流板，用于改变所述进水管或/和旁通管中排出的水流的方向，使水流形成趋向同一方向的涡轮力，带动所述扇叶朝固定方向旋转。

进一步地，在本实用新型所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置中，所述旁通管的数量为一个或者多个。

进一步地，在本实用新型所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置中，所述旁通管呈喇叭状，其小口径连与所述涡壳的豁口连接。

进一步地，在本实用新型所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置中，所述扇叶外侧为弧形。

进一步地，在本实用新型所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置中，所述涡壳、进水管、出水管、旁通管、扇叶的径向尺寸都为百毫米级别。

本实用新型的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，具有以下有益效果：本实用新型中进水管和旁通管排入涡壳的水流形成趋向同一方向的涡轮力，带动扇叶朝固定方向旋转进而发电，本装置适用于自来水厂进水富裕水头、制水工艺过程富裕水头，发电形式为水流经过进水管和旁通管形成较大水能，并进入涡轮形成人工涡流，带动扇叶朝固定方向旋转，实现低水头、低流速情况下的高效发电；整个装置安装简易，使用的资源便捷，还能二次回收利用，综合性价比高，而且水资源稳定，具有可预测性，不需要蓄水进行调节，对环境的影响很小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本实用新型水厂节能用微水头低流速水力发电装置的结构示意图；

图2是安装本实用新型水厂节能用微水头低流速水力发电装置的应用场景一的示意图；

图3是安装本实用新型水厂节能用微水头低流速水力发电装置的应用场景二的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

自来水厂的微水头、低流速水资源十分丰富，拥有巨大的开发潜力，微水头是指水头在0～3m的水力资源，它完全具备水力发电的潜能，却由于经济开发的价值不高，因而一直没有引起充分的重视。本实用新型的发电装置，即是利用微水头发电。

参考图1，本实用新型的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，包括涡壳1，扇叶5，用于连接水厂的明渠的进水管2和旁通管4，用于排出水流的出水管3；所述扇叶5设置在所述涡壳1中心，与发电机连接，比如连接三相交流永磁发电机，所述扇叶5旋转则带动三相交流永磁发电机转动，从而形成电磁感应进行发电。所述进水管2、出水管3和旁通管4分别与所述涡壳1连通，所述进水管2和旁通管4排入所述涡壳1的水流形成趋向同一方向的涡轮力，带动所述扇叶5朝固定方向旋转进而发电。

其中，所述涡壳1垂直设置并环绕所述扇叶5，所述进水管2、出水管3、旁通管4的延伸方向均为水平方向，所述进水管2和出水管3沿同一直线方向延伸且分布在所述涡壳1的左右两侧。所述扇叶5是水平放置，即扇叶5的旋转中心是垂直的，这样放置扇叶5可以使扇叶5获得更大的受力面。所述扇叶5外侧为弧形，可以有效减少水的阻力，提升发电效率。

优选地，所述进水管2包括第一筒型部11和径向尺寸逐渐缩小的收口部12，所述第一筒型部11的一端用于连接水厂的明渠，所述第一筒型部11的另一端与所述收口部12的大尺寸一端连接，所述收口部12的小尺寸一端与所述涡壳1的左侧的一个豁口连接。

优选地，所述出水管3包括第二筒型部31和径向尺寸逐渐增大的扩口部32，所述第二筒型部31的一端连接所述涡壳1右侧的一个豁口连接，所述第二筒型部31的第二端与所述扩口部32的小尺寸一端连接，所述收口部12的大尺寸一端往外排出水流。

其中，所述第二筒型部31的径向尺寸与收口部12的小尺寸一端的径向尺寸相当，所述扩口部32的大尺寸一端的径向尺寸与所述第一筒型部11的径向尺寸相当。所谓尺寸相当，是指的尺寸相等或者差别不大。

所述旁通管4呈喇叭状，其小口径连与所述涡壳1的左侧的豁口连接。可以理解的是，旁通管4和进水管2可以是连接涡壳1的不同位置的豁口，也可以是共同连接同一位置的一个大型豁口，如图1所示即是旁通管4和进水管2连通的涡壳1左侧的同一个位置的一个大型豁口。

进一步地，在所述进水管2或/和旁通管4与所述涡壳1连接的位置设置有导流板6，用于改变所述进水管2或/和旁通管4中排出的水流的方向，使水流形成趋向同一方向的涡轮力，带动所述扇叶5朝固定方向旋转。参考图1，本实施例中，在进水管2和旁通管4衔接位置设置有一块导流板6，其可以同时改变进水管2、旁通管4的水流方向，一方面，把进水管2进来的水往下压，如此可以带动扇叶5逆时针旋转，二方面，挡住从旁通管4进来的水，避免冲到进水管2中，使得旁通管4进来的水都往右下方向走，如此也可以带动扇叶5逆时针旋转。

所述旁通管4的数量可以为一个或者多个，如此可以额外接入一个或者多个水渠。无论具体的多少个旁通管4，旁通管4的位置并不限制，但是可以通过设置导流板6或者设计好旁通管4相对涡壳1的切入角度，保证每一个旁通管4引进来的水流所提供的涡轮力趋向同一方向，具体是趋向逆时针方向，即带动所述扇叶5朝逆时针方向旋转。

本实用新型的发电装置是安装于水厂的明渠，旁通管4的作用是可以连接多个水渠，加大进水量和压力，使涡轮形成较大涡轮力，提升涡轮转速，产生较大发电量。旁通管4的大小可以根据明渠开口大小自定义。

本实施例中，所述涡壳1、进水管2、出水管3、旁通管4、扇叶5的径向尺寸都为百毫米级别。具体的，该装置进水管2长200mm，小口直径为430mm，涡壳1直径为430mm，扇叶5半径110mm，出水管3长700mm，大口直径725mm。可安装于自来水厂制水工艺单元的明渠处，当富裕水头在0～3米之间，流速在2m/s时，发电机每秒发电量约为350W。

本实用新型的发电原理及有益效果是：进水管2、旁通管4中的水流冲入涡壳1内，通过水流形成涡轮力，带动扇叶5旋转，形成电磁感应进行发电，本实用新型在进水处设置了进水管2和旁通管4，同时缩小进水管2和旁通管4的进水口，加大出水管3的出水口，达到提升水能的目的，实现低水头、低流速情况下的高效发电。

下面介绍本实用新型的几种应用场景。

应用场景一：将本实用新型的发电装置应用到中心城水厂，工艺流程以及发电装置安装位置如图2所示，中心城水厂采用常规处理工艺，一期工艺流程大致为“高锰酸钾预氧化→机械混合→平流式折板絮凝→平流沉淀→V型滤池过滤→次氯酸钠消毒”，二期工艺流程大致为“高锰酸钾预氧化→水力混合→竖流式折板絮凝→平流沉淀→V型滤池过滤→次氯酸钠消毒”。中心城水厂沉后水存在0.1～0.2米富裕水头，流速稳定在0.65m/s左右，发电装置每秒发电量约为113W。滤后水富裕水头在0.3米左右，流速约在0.7m/s左右，发电装置每秒发电量约为192W。

应用场景二：将本实用新型的发电装置应用到獭湖水厂，工艺流程以及发电装置安装位置如图3所示，獭湖水厂采用常规净水处理工艺，水厂工艺流程为“高锰酸钾预处理→机械混合→竖流式折板反应池→平流式沉淀池→无烟煤、石英砂双层滤料翻板滤池过滤→次氯酸钠消毒”。獭湖水厂沉后水存在0.5米左右的富裕水头，流速稳定在0.8m/s左右，发电机每秒发电量约为140W。

应用场景三：将本实用新型的发电装置应用到苗坑水厂，苗坑水厂采用常规净水工艺。工艺流程为“高锰酸钾预氧化→机械混合→折板絮凝→平流沉淀→气水反冲滤池过滤→次氯酸钠消毒”。苗坑水厂进水总井富余水头约4.9米，流速约3m/s，发电机每秒发电量约为500W；沉淀池后端富余水头约为0.6米，流速约为1.5m/s左右，发电机每秒发电量约为260W；滤后水富余水头约为4.5m/s，流速约为3m/s，发电机每秒发电量约为500W。

应用场景四：将本实用新型的发电装置应用到沙湖水厂，沙湖水厂采用常规净水工艺，工艺流程为：混合反应池-斜管沉淀池-拉阀式气水反冲滤池-清水池-送水泵房-市政管网的常规水处理工艺。沙湖水厂沉后水富余水头约0.3米左右，流速约为0.6m/s，发电机每秒发电量约为105W。

应用场景五：将本实用新型的发电装置应用到坑梓水厂，坑梓水厂采用常规净水工艺。一期工艺为：“水力混合→折板絮凝→斜管沉淀→气水联合反冲滤池→次氯酸钠消毒”；二期工艺为：“水力混合→孔室旋流絮凝→斜管沉淀→单水反冲滤池→次氯酸钠消毒”。坑梓水厂沉后水存在富余水头约0.7米，流速约1.2m/s，发电机每秒发电量约为210W，可安装于该明渠处。

总结本实用新型的各种应用场景，水厂富余水头集中在0.3m～0.7m之间，流速集中在0.6～1.5m/s之间，发电装置安装于沉后、滤后的明渠处，同时接入旁通管，加大水的流速，可有效提升该装置的发电效率，提升发电量。

需要说明的是，所述“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种水厂节能用微水头低流速水力发电装置，其特征在于，包括涡壳(1)，扇叶(5)，用于连接水厂的明渠的进水管(2)和旁通管(4)，用于排出水流的出水管(3)；所述扇叶(5)设置在所述涡壳(1)中心，所述进水管(2)、出水管(3)和旁通管(4)分别与所述涡壳(1)连通，所述进水管(2)和旁通管(4)排入所述涡壳(1)的水流形成趋向同一方向的涡轮力，带动所述扇叶(5)朝固定方向旋转进而发电。

2.根据权利要求1所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，其特征在于，所述进水管(2)包括第一筒型部(11)和径向尺寸逐渐缩小的收口部(12)，所述第一筒型部(11)的一端用于连接水厂的明渠，所述第一筒型部(11)的另一端与所述收口部(12)的大尺寸一端连接，所述收口部(12)的小尺寸一端与所述涡壳(1)的一个豁口连接。

3.根据权利要求2所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，其特征在于，所述出水管(3)包括第二筒型部(31)和径向尺寸逐渐增大的扩口部(32)，所述第二筒型部(31)的一端连接所述涡壳(1)的另一个豁口连接，所述第二筒型部(31)的第二端与所述扩口部(32)的小尺寸一端连接，所述收口部(12)的大尺寸一端往外排出水流。

4.根据权利要求3所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，其特征在于，所述第二筒型部(31)的径向尺寸与收口部(12)的小尺寸一端的径向尺寸相当，所述扩口部(32)的大尺寸一端的径向尺寸与所述第一筒型部(11)的径向尺寸相当。

5.根据权利要求1所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，其特征在于，所述扇叶(5)是水平放置，所述涡壳(1)垂直设置并环绕所述扇叶(5)，所述进水管(2)、出水管(3)、旁通管(4)的延伸方向均为水平方向，所述进水管(2)和出水管(3)沿同一直线方向延伸且分布在所述涡壳(1)的两侧。

6.根据权利要求1所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，其特征在于，在所述进水管(2)或/和旁通管(4)与所述涡壳(1)连接的位置设置有导流板(6)，用于改变所述进水管(2)或/和旁通管(4)中排出的水流的方向，使水流形成趋向同一方向的涡轮力，带动所述扇叶(5)朝固定方向旋转。

7.根据权利要求1所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，其特征在于，所述旁通管(4)的数量为一个或者多个。

8.根据权利要求1所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，其特征在于，所述旁通管(4)呈喇叭状，其小口径连与所述涡壳(1)的豁口连接。

9.根据权利要求1所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，其特征在于，所述扇叶(5)外侧为弧形。

10.根据权利要求1所述的水厂节能用微水头低流速水力发电装置，其特征在于，所述涡壳(1)、进水管(2)、出水管(3)、旁通管(4)、扇叶(5)的径向尺寸都为百毫米级别。