[发明专利]一种水轮机曝气系统

说明书

本发明属于流体机械领域，公开了一种水轮机曝气系统，其中包括混流式水轮机，压力管道，第一管道及第二管道，所述水轮机包括转轮，所述转轮在主水流作用下绕旋转轴线旋转，所述主水流沿着压力管道的流动路径通过转轮流到尾水管；所述第一管道在主水流的流动路径之外，并且能够混合取自主水流并位于转轮上游的二级水流和含氧气体；所述第二管道用于将氧气输送到第一管道并与二级水流形成水气混合物。通过将富含氧气的水气混合物引入尾水管和转轮流出的主水流相混合，提高了流向下游的水的溶解氧水平，并对水轮机的性能和整体效率没有明显影响，从而达到改善下游水质的目的。

技术领域

本发明属于污水处理领域，特别涉及一种水轮机曝气系统。

背景技术

在水力发电厂上游的蓄水池中，特别是在气候温暖的地区，在深度超过15米的水中溶解氧水平很低。当水中的溶解氧水平低于5毫克/升时，水生生物直接受到影响，大多数鱼都将无法生存。在这种情况下，空气通过机械设备被注入水中以增加水中的溶解氧水平。

专利申请号201720675920.2公开的一种用于改善河流水质的上流式曝气结构解决了传统的需要消耗能量的曝气方式，但该结构取消了传统水轮机的尾水管结构，这将导致水轮机的整体的水力效率降低，进一步造成能量转换率降低，并造成水轮机在运行过程中的不稳定性，这种方式影响水轮机内的压力曲线和流速流线，这对水轮机性能和特性有影响。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种新的水轮机曝气系统，该系统能够有效增加水中的溶解氧水平，并且由于从主水流引出的水量占其极少部分，所以水轮机整体效率没有显着降低。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种水轮机曝气系统，包括混流式水轮机，压力管道，第一管道和第二管道；

所述混流式水轮机包括在主水流(F₁)的作用下绕旋转轴线旋转的转轮，主水流沿着压力管道穿过水轮机的转轮流向尾水管；

第一管道的入口布置在压力管道水平段远离混流式水轮机导叶的部分并连通压力管道，出口布置在所述尾水管的直锥段；第一管道上从入口到出口依次设有混合室和分配器，所述分配器布置在流道下游的尾水管的直锥段；

第二管道的入口连通气体，出口和第一管道上的混合室联通，用于将含氧气体(A₀)注入到混合室中；

所述混合室一方面通过第一管道连接到压力管道中的主水流，另一方面，通过第二管道连接到含氧气体(A₀)，可以混合从压力管道中主水流引出的二次水流(F₂)和来自第二管道的含氧气体(A₀)，并在混合室中产生水气混合物(F₃)，水气混合物通过第一管道流向位于尾水管直锥段的分配器，并在分配器中和从转轮流出的主水流相混合，以增加水中的氧气含量。

所述分配器包括喷嘴，分配室和环形偏转器，所述喷嘴设于尾水管的壁上并朝向该尾水管的中心轴线方向，所述分配室为在尾水管直锥段外壁形成的一环形腔室，该腔室围绕所述多个喷嘴径向分布，以将水气混合物径向地围绕尾水管分配到喷嘴；所述环形偏转器为布置在尾水管直锥段内壁的一环形壁面，所述环形偏转器的下端和喷嘴下端齐平；环形偏转器用以产生靠近这些喷嘴的低压区域，该区域吸入水气混合物进入尾水管。

所述喷嘴围绕所述尾水管的中心轴线(X₁)对称分布，用于将分配室中的水气混合物以高速射流的状态引入尾水管，以提高主水流的含氧量。

所述混合室为文丘里效应液压注射器，空化涡流系统，或者混合室设有多孔网的结构。

所述第二管道的入口连接到大气或含氧的加压气体的储存器。