江河水力发电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及江河水力发电系统，包括集水堰堤、引水渠、修筑在河岸的沉砂池和进水前池、闸门、水轮机、出水渠；集水堰堤设置在河道上拦截水，其高度为该江河的历年年平均水位的平均值；引水渠的入口设置在集水堰堤的集水侧，引水渠的出口对接沉砂池的入口，沉砂池的出口对接进水前池的入口，进水前池的出口对接水轮机的入口，水轮机沿高度方向倾斜设置，水轮机的出口对接出水渠的入口，出水渠的出口对接河道下游；进水前池的出口设置有闸门，进水前池的液平面与取水处的液平面平齐。属于水力发电领域。其不需要在河道上筑坝修库也能进行水力发电，不会完全堵塞河道，不容易造成洪涝灾害。

【技术实现步骤摘要】
江河水力发电系统
本技术涉及水力发电领域，尤其涉及江河水力发电系统。
技术介绍
近些年，传统化石能源的不断消耗和环境的恶变促使人们重视可持续发展，人们开始大力发展清洁能源。江河水力资源是一种丰富的清洁能源，我国的油气资源比较贫乏，水力资源比较丰富，位居世界第一，其中水力资源蕴藏量在10MW以上的河流有3886条，若能充分开发水力资源，将对我国经济发展起到很大的作用。目前水力发电的方式主要是在河道上筑坝修库，从而提高江河水位，然后利用水的势能推动水轮机进行发电，但是这种水力发电方式存在以下缺点：(1)在河道上筑坝修库，就会堵塞河流，在雨季的时候，容易造成或加重上游的洪涝灾害；(2)如地质学家维尔纳茨基所说“地壳表层就像饱含水分的海绵”，在河道上筑坝修库，基础极不牢固，很容易发生严重的溃坝崩库事件，每一次溃坝崩库事件都会给下游人民带来极大的恐慌和经济损失，从1954-2003年我国共发生垮坝崩库事件达3481起，现今我国因洪灾年均直接经济损失达1400亿元；(3)在河道筑坝修库，施工艰难复杂，工程量巨大，要消耗大量人力、物力、财力和时间，投资成本极大；(4)世界江河上真正适合在河道上筑坝修库进行水力发电的地形地貌较少，所以这种水力发电方式对江河水力资源利用率很低；(5)由于世界上采用在河道上筑坝修库的方法能够修建的水电站数量极为有限，而每年发溃坝崩库的数量又比较多，因此今后这类水力发电方式的发电站也会减少，这种水力发电方式难以持续发展。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本技术的目的是：提供不需要在河道上筑坝修库也能进行水力发电的江河水力发电系统。为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：江河水力发电系统，包括集水堰堤、引水渠、修筑在河岸的沉砂池、修筑在河岸的用来储水的进水前池、闸门、水轮机、出水渠；集水堰堤设置在河道上拦截水，集水堰堤的高度以该江河的年平均水位为标准，集水堰堤的高度为该江河的历年年平均水位，一般选择前四年的该江河的年平均水位的平均值作为集水堰堤的高度；引水渠的入口设置在集水堰堤的集水侧，引水渠的出口对接沉砂池的入口，沉砂池的出口对接进水前池的入口，进水前池的出口对接水轮机的入口，水轮机沿高度方向倾斜设置，水轮机的出口对接出水渠的入口，出水渠的出口对接河道下游；进水前池的出口设置有用于控制水流量的闸门，引水渠、沉砂池、进水前池的高度皆与集水堰堤的水平高度相同，进水前池的液平面与取水处的液平面平齐。采用这种结构后，集水堰堤把部分或者大部分的河水集中到河岸，但不会完全堵住河道；集水堰堤的高度参照该江河的年平均水位来确定，当水位高于集水堰堤时，尤其是洪水来临时，水便溢过集水堰堤泄洪，减少或削弱洪涝灾害，降低水电站溃崩的风险；引水渠、沉砂池、进水前池的高度皆与集水堰堤的水平高度相同，使进水前池的液平面与取水处的液平面平齐，进水前池的水位高于与其相肩的河道的水位，如同“截取”了一段江河水流落差，增大了水流下落的势能。作为一种优选，江河水力发电系统还包括设置在引水渠上的用于阻拦水中的杂物的拦污栅。采用这种结构后，可以将砂石、杂草、垃圾等杂物拦阻下来，防止堵塞水轮机及各连通渠道。作为一种优选，水轮机包括外壳、转轴、设置在外壳内的多层水轮结构；水轮机整体结构上大下小，逐渐均匀缩小；每一层水轮结构包括漏斗喷嘴、螺旋桨叶；每一层水轮结构的入口皆设置有漏斗喷嘴；转轴贯穿各层水轮结构，各层水轮结构的螺旋桨叶安装在同一转轴上；工作时，水从上到下依次通过漏斗喷嘴进入各层水轮结构。采用这种结构后，漏斗喷嘴能增大水流的速度和起到导流的作用，能增大势能转化为动能的转化效率；水流推动多个螺旋桨叶转动，螺旋桨叶转动时带动转轴转动，多个螺旋桨叶的推动使转轴转动较快，水轮机的转轴能以较大的动能带动发电机转动发电，克服有些江河水流不能发电或发电量少的问题，促使能直接发电或增大发电量。作为一种优选，漏斗喷嘴朝下且朝向顺时针方向；螺旋桨叶的转动方向为顺时针方向。采用这种结构后，因为水流下落时，水漩涡的角动量方向为顺时针方向，使水的方向顺应其自然方向，能减少能量的损失。所述的顺时针方向为朝下看时的顺时针方向。作为一种优选，水轮结构有3-5层，每层的螺旋桨叶设置有3-5块叶片，每层的漏斗喷嘴的喷嘴数量为3-5个；一般选择设置3层水轮结构，每层的螺旋桨叶设置有3块叶片，每层的漏斗喷嘴的喷嘴数量为3个。作为一种优选，江河水力发电系统还包括出水转轴、发电机；出水转轴的一端通过锥齿轮与水轮机的转轴配合传动，另一端通过锥齿轮与发电机的转轴配合传动，以驱动发电机发电。作为一种优选，江河水力发电系统还包括用于稳固出水转轴位置的支架、轴承；出水转轴通过轴承安装在支架上；采用这种结构后，有利于传动稳定。作为一种优选，江河水力发电系统选择水流落差较大的河段修筑。总的说来，本技术具有如下优点：(1)无需在河道上修建水库就可以直接利用江河流水进行发电，适合修筑这种江河水力发电系统的河段数量比较多，有助于大力开发利用江河水资源，有利于保护环境和缓解能源短缺。(2)无需在河道上筑坝修库，不会完全堵塞河道，不容易造成洪涝灾害；(3)结构简单实用，工程量少，可节省人力和物力，成本较低，回报较好，具有良好的经济效益和社会效益。附图说明图1为江河水力发电系统的俯视方向的结构示意图。图2为江河水力发电系统的剖面结构示意图。图3为水轮机的装配结构示意图。图中所示：1-集水堰堤，2-引水渠，3-沉砂池，4-进水前池，5-水轮机，6-出水渠，7-拦污栅，8-闸门，9-漏斗喷嘴，10-水轮机的转轴，11-螺旋桨叶，12-出水转轴，13-发电机，14-发电机的转轴，15-支架。具体实施方式下面将结合具体实施方式来对本技术做进一步详细的说明。江河水力发电系统，如图1和2所示，包括集水堰堤1、引水渠2、修筑在河岸的沉砂池3、修筑在河岸的用来储水的进水前池4、闸门8、水轮机5、出水渠6。集水堰堤设置在河道上拦截水，集水堰堤的高度为该江河的历年年平均水位的平均值，一般选择该江河前四年的年平均水位的平均值作为集水堰堤的高度；引水渠的入口设置在集水堰堤的集水侧，引水渠的出口对接沉砂池的入口，沉砂池的出口对接进水前池的入口，进水前池的出口对接水轮机的入口，水轮机沿高度方向倾斜设置，水轮机的出口对接出水渠的入口，出水渠的出口对接河道下游；进水前池的出口设置有用于控制水流量的闸门，引水渠、沉砂池、进水前池的高度皆与集水堰堤的水平高度相同，使进水前池的液平面与取水处的液平面平齐。引水渠上设置有用于阻拦河流中杂物进入系统的拦污栅7。如图3所示，水轮机包括外壳、转轴、设置在外壳内的多层水轮结构；水轮机整体结构上大下小，逐渐均匀缩小；每一层水轮结构包括漏斗喷嘴9、螺旋桨叶11；每一层水轮结构的入口皆设置有漏斗喷嘴；转轴贯穿各层水轮结构，各层水轮结构的螺旋桨叶安装在同一转轴上；工作时，水从上到下依次通过漏斗喷嘴进入各层水轮结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.江河水力发电系统，其特征在于：包括集水堰堤、引水渠、修筑在河岸的沉砂池、修筑在河岸的用来储水的进水前池、闸门、水轮机、出水渠；集水堰堤设置在河道上拦截水，集水堰堤的高度为该江河的历年年平均水位的平均值；/n引水渠的入口设置在集水堰堤的集水侧，引水渠的出口对接沉砂池的入口，沉砂池的出口对接进水前池的入口，进水前池的出口对接水轮机的入口，水轮机沿高度方向倾斜设置，水轮机的出口对接出水渠的入口，出水渠的出口对接河道下游；进水前池的出口设置有用于控制水流量的闸门，引水渠、沉砂池、进水前池的高度皆与集水堰堤的水平高度相同，进水前池的液平面与取水处的液平面平齐。/n

【技术特征摘要】
1.江河水力发电系统，其特征在于：包括集水堰堤、引水渠、修筑在河岸的沉砂池、修筑在河岸的用来储水的进水前池、闸门、水轮机、出水渠；集水堰堤设置在河道上拦截水，集水堰堤的高度为该江河的历年年平均水位的平均值；
引水渠的入口设置在集水堰堤的集水侧，引水渠的出口对接沉砂池的入口，沉砂池的出口对接进水前池的入口，进水前池的出口对接水轮机的入口，水轮机沿高度方向倾斜设置，水轮机的出口对接出水渠的入口，出水渠的出口对接河道下游；进水前池的出口设置有用于控制水流量的闸门，引水渠、沉砂池、进水前池的高度皆与集水堰堤的水平高度相同，进水前池的液平面与取水处的液平面平齐。


2.按照权利要求1所述的江河水力发电系统，其特征在于：还包括设置在引水渠上的用于阻拦水中杂物的拦污栅。


3.按照权利要求1所述的江河水力发电系统，其特征在于：水轮机包括外壳、转轴、设置在外壳内的多层水轮结构；水轮机整体结构上大下小，逐渐均匀缩小...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘格超，潘洁，
申请(专利权)人：潘格超，潘洁，
类型：新型
国别省市：广东;44