[发明专利]可持续循环的水力发电方法及发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可持续循环的水力发电方法及发电系统，属于水力发电技术领域。

背景技术

现有的水力发电方法，一般是依靠江河湖泊的天然地势落差修建水坝，蓄积水能，靠水流下泄时的能量推动水轮机来带动发电机发电。该发电方法对江河湖泊的自然条件(如：地势、水的流量、泥沙含量等)要求也比较高，所以对江河湖泊的选择非常重要，对适合搞水力发电的江河湖泊一般都需要修建水库、水坝进行蓄水、调水、调沙、控制水流释放量等，建设成本高、技术含量高、建设工期长，最终的发电成本也较高；还有一种水力发电方法，是利用虹吸原理进行发电，该方法是在河流上建一个大型的水管，水管的取水口埋在河水中，水管从取水口向上延伸形成一个高点，再向下折，水管的排水口低于取水口，形成“虹吸”，当水管中储满水后，河水会从水管的取水口源源不断地流向排水口，水轮机的叶轮设在水管的低处，利用流过水管的水的能量进行发电。该方法在德国已经应用。该发电方法，相对于前述第一种发电方法，建设成本、发电成本都比较低。但在该发电方法中，发电机组集中设置在水管的低处(一般只能设置一套水轮机)，对水流的利用率低；水管的排水口是开放的，发完电的水，被从排水口排掉(引到其它水利设施中使用)，或引回到河流的下游，就水力发电而言，对水能的浪费较大。上述两种发电方式，均受气候影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需依靠天然地势落差、不受气候影响而进行水力发电、发电成本低、建设成本低、发电效率高的可持续循环的水力发电方法及发电系统。

本发明的方法是：首先设置一个水塔，水塔的底部设一个或一个以上的排水口，在每个排水口上连接一个水管，水管斜向朝下延伸到一个低点形成向下的下冲段，再转弯过渡后斜向朝上转弯形成回流段，回流段与水塔的腰部连接，且水管回流段伸入水塔内，并光滑转弯向水塔底部方向延伸，水塔与每个水管构成均一个闭合的环形水路循环系统，在水塔的每个排水口均设有排气管，排气管的管口向上，其顶部高于水塔内设定的最高水位线，在排气管的管口设有单向排气阀，在水塔的每个排水口处设有一台增压水泵，在每个水管的进水口处设有阀门；在水管的下冲段沿水管轴线方向，在水管的两侧由高到低间隔地开有长孔，在每个长孔外设置一台涡轮机，涡轮机的涡轮箱密封安装在水管的长孔处，涡轮机的涡轮安装在涡轮箱箱体中并伸到长孔内，其伸到长孔内的距离大于水管直径的1/3，小于水管直径的1/2；涡轮机涡轮的两侧的输出轴均伸出涡轮箱箱体外，在输出轴上装有涡轮机的主动轮，每个涡轮机的主动轮均带一台或一台以上发电机；水塔注满水，并在水面上设置一个漂浮板，漂浮板上放置有恒重物体，以增加水压；发电时，开启至少一个水管的进水口处的阀门，同时开启与该水管的进水口对应的增压水泵，水流沿水管下泄，拨击涡轮机的涡轮，由涡轮机带动发电机发电，下泄的水流在增压水泵的作用下，沿水管的回流段流回水塔，实现水流的持续循环。

为了使水流顺利循环，在水管的回流段设有喷水机。

实现本发明的发电方法的发电系统包括水塔、水管、涡轮机、发电机，其特征是：在水塔的底部设一个或一个以上的排水口，在每个排水口上连接一个水管，水管斜向朝下延伸到一个低点形成向下的下冲段，再转弯过渡后斜向朝上转弯形成回流段，回流段与水塔的腰部连接，且水管回流段伸入水塔内，并光滑转弯向水塔底部方向延伸，水塔与每个水管构成均一个闭合的环形水路循环系统，在水塔的每个排水口均设有排气管，排气管的管口向上，其顶部高于水塔内设定的最高水位线，在排气管的管口设有单向排气阀，在水塔的每个排水口处设有一台增压水泵，在每个水管的进水口处设有阀门；在水管的下冲段沿水管轴线方向，在水管的两侧由高到低间隔地开有长孔，在每个长孔外设置一台涡轮机，涡轮机的涡轮箱密封安装在水管的长孔处，涡轮机的涡轮安装在涡轮箱箱体中并伸到长孔内，其伸到长孔内的距离大于水管直径的1/3，小于水管直径的1/2；涡轮机涡轮的两侧的输出轴均伸出涡轮箱箱体外，在涡轮的两侧的输出轴上各装有一个涡轮机的主动轮，每个涡轮机的每个主动轮均带一台或一台以上发电机。

在上述发电系统的每个水管的回流段均设有喷水机，喷水机可以是水泵或其它提水设备；

在上述发电系统的每个涡轮机涡轮的两侧的输出轴上安装有自动靠轨式助力装置。