[发明专利]一种利用电石作为气体来源的掺气设施及方法

说明书

本发明公开了一种利用电石作为气体来源的掺气设施及方法，该设施包括U型基壳，所述U型基壳的内表面开设若干反应孔，在所述U型混凝土基壳内填充电石颗粒；根据溢洪道的宽度，在溢洪道上建造一个或多个所述掺气设施，若溢洪道长度较长，则设置多级掺气装置，水流经掺气设施时，通过反应孔与电石颗粒接触后发生化学反应，产生的气体流向下游时，因水流的紊动而充满整个水流断面，有明显的调节水流作用，使水流平顺，不会出现边墙清水三角区，抗空蚀性能好，且结构简单，施工成本低。

技术领域

本发明涉及水利水电工程领域，具体涉及一种利用电石作为气体来源的掺气设施及方法。

背景技术

掺气减蚀措施在水力机械中的应用最早，20世纪60年代初，在高水头泄水工程中有初步的应用。美国的大古力坝(Grand Coulee Dam)泄水孔锥形管出口下游在屡次发生空蚀破坏后，设置了掺气槽，以后没有发生过空蚀破坏。实践证明，掺气能有效地解决空蚀破坏。

传统的掺气减蚀措施有单一式：掺气跌坎，掺气挑坎，掺气槽；组合式：挑坎+跌坎，挑坎+掺气槽，跌坎+掺气槽，挑坎+跌坎+掺气槽。

工程实践表明，在一些条件下，传统的掺气设施体型己经难以满足工程需要，比如在闸门局部开启或小底坡流道内，传统的掺气坎无法满足掺气要求。因此，有必要对掺气设施进行优化改进，以克服上述缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种利用电石作为气体来源的掺气设施，以及基于所述掺气设施的掺气方法。

为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种利用电石作为气体来源的掺气设施，包括U型基壳，所述U型基壳的内表面开设若干反应孔，在所述U型基壳内填充电石颗粒。

进一步的是，所述反应孔的孔径D＝5～8mm，为水和电石发生化学反应提供接触条件。

进一步的是，所述反应孔间距相等，间距范围为l＝1～3D，保证化学反应的掺气量。

进一步的是，所述U型基壳水平段的高h₀＝0.5～0.8b，其中b为所述U型基壳的两立柱体的宽，保证化学反应的掺气量。

进一步的是，所述电石颗粒的粒径d＝2～6mm，且d＜D，防止电石颗粒堵塞反应孔。

进一步的是，所述U型基壳为混泥土结构，结构简单，便于施工。

一种利用电石作为气体来源的掺气方法，包括以下步骤：

(a)根据溢洪道的宽度，在溢洪道上建造一个或多个所述掺气设施，若溢洪道长度较长，则设置多级掺气装置，则两级掺气设施之间的间距L＜100m；

(b)在所述U型基壳内表面接触水流壁面开孔，水流经掺气设施时，通过反应孔与电石颗粒接触后发生化学反应：CaC₂+2H₂O＝Ca(OH)₂+C₂H₂↑；

(c)反应产生的气体流向下游时，因水流的紊动而充满整个水流断面，有明显的调节水流作用，使水流平顺，不会出现边墙清水三角区。

本发明的有益效果是：

1、有效避免空腔回水问题，抗空蚀性能好：由本发明产生的气体流向下游时，会因水流的紊动而充满整个水流断面，有明显的调节水流作用，使水流平顺，彻底避免了边墙清水三角区问题。

2、适应性强，设计灵活：因空化发生程度不同，可根据不同的工程条件投放电石，从而控制掺气量；若溢洪道长度较长，还可以设置多级掺气装置。

3、由于制作材料为常规混凝土和电石，因而造价低廉。