本發(fā)明涉及一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，屬于循環(huán)水發(fā)電。

背景技術(shù)：

1、在用循環(huán)水冷卻的火力發(fā)電廠，循環(huán)水系統(tǒng)龐大，耗能也較多，以一臺(tái)300mw的汽輪機(jī)組為例，與之配套的循環(huán)水泵的流量在2萬(wàn)m3/小時(shí)，循環(huán)水在凝汽器冷卻后到?jīng)鏊鋮s，壓力還有0.08mpa，被分流到各個(gè)分水槽，再到填料淋水冷卻，最后匯流到?jīng)鏊?，這一過(guò)程循環(huán)水余速?zèng)]有被利用。

2、中國(guó)專利cn111878286a公開了一種利用循環(huán)冷卻水過(guò)剩水頭發(fā)電的方法，利用其具有巨大潛能的過(guò)剩水頭，設(shè)計(jì)安裝一套微型水力發(fā)電機(jī)組，就可有效地回收利用被現(xiàn)有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)浪費(fèi)掉的流體勢(shì)能，并將產(chǎn)生的再生能源回饋到用電生產(chǎn)領(lǐng)域中去，達(dá)到降低綜合能源消耗的目的；但部分過(guò)剩水頭沒(méi)有被加以充分利用，潛能沒(méi)有發(fā)揮出來(lái)，導(dǎo)致發(fā)電效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，通過(guò)梯級(jí)利用水流余速增加動(dòng)能，增大發(fā)電效率。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，其特征在于，包括以下步驟：

4、s1：在涼水塔淋水平臺(tái)下方設(shè)置導(dǎo)流加速裝置，將循環(huán)水余速動(dòng)能集中轉(zhuǎn)化為定向水流；

5、s2：在導(dǎo)流加速裝置末端連接多級(jí)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，其中首級(jí)水輪機(jī)采用雙曲面葉輪設(shè)計(jì)，次級(jí)水輪機(jī)配置可變傾角葉片；

6、s3：在導(dǎo)流加速裝置入口處設(shè)置阻垢劑霧化噴射系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水流參數(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)阻垢劑注入量；

7、s4：構(gòu)建控制系統(tǒng)，集成測(cè)速模塊、存儲(chǔ)單元和中央控制器，通過(guò)改變次級(jí)水輪機(jī)的葉片傾角，實(shí)現(xiàn)發(fā)電功率的實(shí)時(shí)優(yōu)化。

8、其中，所述導(dǎo)流加速裝置包括初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽、末級(jí)聚流導(dǎo)流槽和導(dǎo)流板，所述初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽和末級(jí)聚流導(dǎo)流槽自上而下呈階梯式排布；所述導(dǎo)流板設(shè)置于末級(jí)聚流導(dǎo)流槽的出口端。

9、其中，所述初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽和末級(jí)聚流導(dǎo)流槽相鄰之間的軸線交錯(cuò)30°設(shè)置，且所述初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽和末級(jí)聚流導(dǎo)流槽頂部分別開設(shè)有呈120°、90°和60°的v形開口槽，且初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽和末級(jí)聚流導(dǎo)流槽頂部的v形開口槽槽深分別為300mm、200mm和150mm。

10、其中，所述多級(jí)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組包括首級(jí)水輪機(jī)、次級(jí)水輪機(jī)和末級(jí)水輪機(jī)，所述首級(jí)水輪機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接有主發(fā)電機(jī)的輸出軸，所述次級(jí)水輪機(jī)通過(guò)行星齒輪增速箱與輔發(fā)電機(jī)連接，末級(jí)水輪機(jī)由磁力耦合器連接飛輪儲(chǔ)能；首級(jí)水輪機(jī)、次級(jí)水輪機(jī)和末級(jí)水輪機(jī)獨(dú)立發(fā)電、協(xié)同并網(wǎng)。

11、其中，所述次級(jí)水輪機(jī)內(nèi)部配置有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括液壓伺服缸，所述液壓伺服缸的輸出軸上通過(guò)連桿設(shè)置有滑塊，所述滑塊滑動(dòng)于弧形導(dǎo)軌上，所述可變傾角葉片的根部固定于滑塊上。

12、其中，所述存儲(chǔ)單元預(yù)存不同流速對(duì)應(yīng)的最優(yōu)葉片角度查找表；所述最優(yōu)葉片角度查找表通過(guò)功率方程進(jìn)行計(jì)算：其中，cp(θ)為葉片角度對(duì)應(yīng)的功率系數(shù)；ρ為流體密度，kg/m3；v為流速，m/s；a為流體流動(dòng)的截面積，m2；通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定不同流速下的最優(yōu)角度值并存儲(chǔ)。

13、其中，所述測(cè)速模塊為超聲波多普勒流速儀，所述超聲波多普勒流速儀周期性采集流速數(shù)據(jù)并傳輸至中央控制器，中央控制器通過(guò)最優(yōu)葉片角度查找表計(jì)算最優(yōu)葉片角度并驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整可變傾角葉片至目標(biāo)角度，實(shí)現(xiàn)功率最大化。

14、其中，所述阻垢劑霧化噴射系統(tǒng)包括電磁流量計(jì)、ph電導(dǎo)率傳感器；計(jì)算基礎(chǔ)加藥量：dbase＝k×q(t)×h(t)；q(t)為通過(guò)電磁流量計(jì)測(cè)定的實(shí)時(shí)流量，m3/h；h(t)為ph電導(dǎo)率傳感器監(jiān)測(cè)的水質(zhì)硬度，mg/l；k為根據(jù)管道材質(zhì)、藥劑效率等確定的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

15、其中，所述阻垢劑霧化噴射系統(tǒng)還包含納米氣泡發(fā)生裝置，能將阻垢劑溶液霧化成50-100nm粒徑的微氣泡，實(shí)現(xiàn)均勻分散。

16、本發(fā)明具有如下有益效果：

17、本發(fā)明通過(guò)三級(jí)呈階梯式布置的初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽、末級(jí)聚流導(dǎo)流槽配合頂部設(shè)置v形開口槽，形成速度梯度疊加效應(yīng)；同時(shí)配備仿生減阻紋理與超疏水納米涂層的協(xié)同作用，使水流阻力降低，動(dòng)能集中效率提升；

18、本發(fā)明還通過(guò)多級(jí)水輪機(jī)協(xié)同工作，即首級(jí)雙曲面葉輪針對(duì)高速水流，次級(jí)可變傾角葉片適配中速段，末級(jí)磁力耦合飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)可回收尾水流速；三級(jí)協(xié)同使整體動(dòng)能轉(zhuǎn)化效率較傳統(tǒng)單級(jí)系統(tǒng)提；

19、通過(guò)納米氣泡霧化技術(shù)將除垢劑變?yōu)?0-100nm粒徑微氣泡噴出，使阻垢劑覆蓋面積增加；

20、本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建最優(yōu)角度查找表，能夠通過(guò)測(cè)速實(shí)現(xiàn)迅速反應(yīng)并改變?nèi)~片角度，流速波動(dòng)的工況下，系統(tǒng)仍能保持功率輸出穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，其特征在于：所述導(dǎo)流加速裝置包括初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽、末級(jí)聚流導(dǎo)流槽和導(dǎo)流板，所述初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽和末級(jí)聚流導(dǎo)流槽自上而下呈階梯式排布；所述導(dǎo)流板設(shè)置于末級(jí)聚流導(dǎo)流槽的出口端。

3.如權(quán)利要求2所述的一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，其特征在于：所述初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽和末級(jí)聚流導(dǎo)流槽相鄰之間的軸線交錯(cuò)30°設(shè)置，且所述初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽和末級(jí)聚流導(dǎo)流槽頂部分別開設(shè)有呈120°、90°和60°的v形開口槽，且初級(jí)導(dǎo)流槽、次級(jí)加速導(dǎo)流槽和末級(jí)聚流導(dǎo)流槽頂部的v形開口槽槽深分別為300mm、200mm和150mm。

4.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，其特征在于：所述多級(jí)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組包括首級(jí)水輪機(jī)、次級(jí)水輪機(jī)和末級(jí)水輪機(jī)，所述首級(jí)水輪機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接有主發(fā)電機(jī)的輸出軸，所述次級(jí)水輪機(jī)通過(guò)行星齒輪增速箱與輔發(fā)電機(jī)連接，末級(jí)水輪機(jī)由磁力耦合器連接飛輪儲(chǔ)能；首級(jí)水輪機(jī)、次級(jí)水輪機(jī)和末級(jí)水輪機(jī)獨(dú)立發(fā)電、協(xié)同并網(wǎng)。

5.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，其特征在于：所述次級(jí)水輪機(jī)內(nèi)部配置有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括液壓伺服缸，所述液壓伺服缸的輸出軸上通過(guò)連桿設(shè)置有滑塊，所述滑塊滑動(dòng)于弧形導(dǎo)軌上，所述可變傾角葉片的根部固定于滑塊上。

6.如權(quán)利要求5所述的一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，其特征在于：所述存儲(chǔ)單元預(yù)存不同流速對(duì)應(yīng)的最優(yōu)葉片角度查找表；所述最優(yōu)葉片角度查找表通過(guò)功率方程進(jìn)行計(jì)算：其中，cp(θ)為葉片角度對(duì)應(yīng)的功率系數(shù)；ρ為流體密度，kg/m3；v為流速，m/s；a為流體流動(dòng)的截面積，m2；通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定不同流速下的最優(yōu)角度值并存儲(chǔ)。

7.如權(quán)利要求6所述的一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，其特征在于：所述測(cè)速模塊為超聲波多普勒流速儀，所述超聲波多普勒流速儀周期性采集流速數(shù)據(jù)并傳輸至中央控制器，中央控制器通過(guò)最優(yōu)葉片角度查找表計(jì)算最優(yōu)葉片角度并驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整可變傾角葉片至目標(biāo)角度，實(shí)現(xiàn)功率最大化。

8.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，其特征在于：所述阻垢劑霧化噴射系統(tǒng)包括電磁流量計(jì)、ph電導(dǎo)率傳感器；計(jì)算基礎(chǔ)加藥量：dbase＝k×q(t)×h(t)；q(t)為通過(guò)電磁流量計(jì)測(cè)定的實(shí)時(shí)流量，m3/h；h(t)為ph電導(dǎo)率傳感器監(jiān)測(cè)的水質(zhì)硬度，mg/l；k為根據(jù)管道材質(zhì)、藥劑效率等確定的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

9.如權(quán)利要求8所述的一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，其特征在于：所述阻垢劑霧化噴射系統(tǒng)還包含納米氣泡發(fā)生裝置，能將阻垢劑溶液霧化成50-100nm粒徑的微氣泡，實(shí)現(xiàn)均勻分散。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種循環(huán)冷卻水余速動(dòng)能發(fā)電方法，S1：在涼水塔淋水平臺(tái)下方設(shè)置導(dǎo)流加速裝置，將循環(huán)水余速動(dòng)能集中轉(zhuǎn)化為定向水流；S2：在導(dǎo)流加速裝置末端連接多級(jí)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，其中首級(jí)水輪機(jī)采用雙曲面葉輪設(shè)計(jì)，次級(jí)水輪機(jī)配置可變傾角葉片；S3：在導(dǎo)流加速裝置入口處設(shè)置阻垢劑霧化噴射系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水流參數(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)阻垢劑注入量；S4：構(gòu)建控制系統(tǒng)，集成測(cè)速模塊、存儲(chǔ)單元和中央控制器，通過(guò)改變次級(jí)水輪機(jī)的葉片傾角，實(shí)現(xiàn)發(fā)電功率的實(shí)時(shí)優(yōu)化，通過(guò)梯級(jí)利用水流余速增加動(dòng)能，增大發(fā)電效率。

技術(shù)研發(fā)人員：潘永鋒,吳妙琪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華能河南中原燃?xì)獍l(fā)電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15