一种尾水水力发电系统及方法与流程

1.本技术涉及尾水发电技术领域，特别是涉及一种尾水水力发电系统及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提到了与本技术相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.我国滨海核电厂、火电厂大都采用海水直流冷却，即从大海取海水经循环水泵升压后，送至凝汽器换热，换热后的海水排入大海，凝汽器的安装位置高，为降低循环水泵扬程，在循环水排水管道上设置有虹吸井及溢流堰，虹吸利用高度为溢流堰上水位与凝汽器最高点高差结合水力阻力，一般不大于7m。海水潮位变幅大，溢流堰处大都处于跌落流状态，我国滨海单台百万核电机组直流冷却水量均值约58m/s，按照平均可利用水头4m计算，有约2.2mw能量可回收利用，可有效降低机组厂用电率。同时高的能量跌落差形成泡沫影响环境，大都核电厂额外采取投加消泡剂手段消除泡沫，带来经济和环境影响。
4.中国专利文献上：[1]，cn214887451u,一种水电站尾水发电装置，包括发电机。[2],cn113586314a,利用火电站直接空冷凝结水水头压能的发电系统，包括压力水管和箱式小水电站。[3]cn214577500u,一种利用循环水回水驱动水轮机发电装置，括循环水泵、凝汽器、虹吸井、水轮机、发电机。
[0005]
其中[1]仅为一种装置，包括发电机及叶轮机构。[2]将凝结水通过压力水管汇集流入水轮机，水轮机运转带动发电机发电。[3]仅为一种装置，通过截止阀连接管道，水轮机与发电机采用对轮连接，驱动发电机将机械能转化为电能，直流冷却水虹吸井后通常采用涵道排水，截止阀不具备安装应用条件。尾水利用原则是不影响冷却水系统正常稳定运行，由于运行过程中截止阀需要启闭动作，存在故障无法开启的风险，缺乏此工况下的安全排水功能。
[0006]
上述方法均无法对直流冷却水虹吸井尾水应用提供有效支撑。


技术实现要素：

[0007]
为了解决现有技术的不足，本技术提供了一种能够在不影响正常排水的情况下，利用尾水能量进行发电的尾水发电系统及方法。
[0008]
第一方面，本技术提供了一种尾水水力发电系统；
[0009]
一种尾水水力发电系统，包括排水管道、虹吸井、尾水发电机构、排水机构、液位测量装置、潮位测量装置和控制器；
[0010]
所述排水管道与所述虹吸井连通，所述虹吸井与所述排水机构连通；所述虹吸井与所述尾水发电机构连通，所述尾水发电机构与所述排水机构连通；
[0011]
所述液位测量装置用于测量所述虹吸井的液位，所述潮位测量装置用于测量外海潮位，所述控制器用于根据所述虹吸井的液位和所述外海潮位控制所述排水机构和所述尾水发电机构的工作状态。
[0012]
通过采用上述技术方案，排水管道用于持续收集核电站的直流冷却水，排水机构
用于保证直流冷却水正常排出以及在尾水发电机构检修或故障等情况下排水，尾水发电机构用于尾水回收利用发电；根据外海潮位数据调整排水通道，高潮位时通过排水机构排水，低潮位时通过尾水发电机构发电；根据液位数据和外海潮位数据监控尾水发电机构的运行状态，能够保证直流冷却水排水机构的正常运行和排水安全，缓解外海潮位低时高跌差造成的排水泡沫；解决了现有技术中存在的排水时高差过大造成泡沫影响环境以及利用尾水发电影响正常的直流冷却水排水系统正常运行的问题。
[0013]
进一步的技术方案，所述排水机构包括排出涵道和第一闸门；
[0014]
所述排出涵道的一端与所述虹吸井连通，所述排出涵道的另一端设置有排出口闸门；
[0015]
所述第一闸门设置于所述排出涵道与所述虹吸井的连通处。
[0016]
优选的，所述尾水发电机构包括第一尾水利用涵道、水力发电机组和第二尾水利用涵道；
[0017]
所述虹吸井与所述第一尾水利用涵道的一端连通，所述第一尾水利用涵道的另一端与所述水力发电机组的一端连通，所述水力发电机组的另一端与所述第二尾水利用涵道的一端连通，所述第二尾水利用涵道的另一端与所述排出涵道连通；
[0018]
所述虹吸井与所述第一尾水利用涵道的连通处设置有第二闸门，所述第二尾水利用涵道与所述排出涵道的连通处设置有第三闸门。
[0019]
通过采用上述技术方案，第二闸门和第三闸门用于水力发电机组检修隔离，第一尾水利用涵道用于引接直流冷却水，第二尾水利用涵道用于排放经过水力发电后的尾水。
[0020]
进一步的技术方案，还包括溢流堰板；
[0021]
所述溢流堰板设置于所述虹吸井，所述溢流堰板位于所述虹吸井与所述排水机构连通处、所述虹吸井与所述尾水机构连通处的上方。
[0022]
通过采用上述技术方案，溢流堰板用于使得各种潮位下直流冷却水排水管道处于淹没状态。
[0023]
进一步的技术方案，所述虹吸井的侧壁开设有溢流口、所述溢流口位于所述尾水发电机构与所述虹吸井连通处和所述排水机构与所述虹吸井连通处的上方；
[0024]
所述虹吸井通过所述溢流口连通有溢流涵道。
[0025]
通过采用上述技术方案，当闸门设备故障时且虹吸井内液位很高时，通过溢流涵道进行排水。
[0026]
优选的，所述溢流涵道远离所述溢流口的一端设置有第四闸门。
[0027]
通过采用上述技术方案，通过第四闸门控制溢流涵道的通断，当排水机构足以满足直流冷却水的正常排水需求时，可以关闭溢流涵道，避免资源浪费。
[0028]
通过采用上述技术方案，当排水机构和尾水发电机构出现故障或虹吸井内液位过高时，通过溢流口和溢流涵道保证直流冷却水的排出。
[0029]
第二方面，本技术提供了一种尾水水力发电方法；
[0030]
一种尾水水力发电方法，包括：
[0031]
获取虹吸井的液位信息和外海潮位信息；
[0032]
根据外海潮位信息，发出操作指令以控制排水机构和尾水发电机构的工作状态。
[0033]
通过采用上述技术方案，能够根据外海潮位信息和液位信息自动控制排水机构和
尾水发电机构的工作，保障直流冷却水排水系统的正常运行。
[0034]
进一步的技术方案，当所述外海潮位信息高于设定值，发出操作指令以控制第一闸门、第二闸门、第三闸门和排出口闸门开启，水轮发电机组关闭；
[0035]
当所述外海潮位信息低于设定值，发出操作指令以控制第二闸门、第三闸门和水轮发电机组开启，第一闸门和排出口闸门关闭。
[0036]
进一步的技术方案，还包括：根据虹吸井的液位信息，发出操作指令以控制第四闸门的工作状态。
[0037]
进一步的技术方案，还包括：根据虹吸井的液位信息和外海潮位信息，监控所述水力发电机组的运行状态。
[0038]
通过采用上述技术方案，根据虹吸井的液位信息和外海潮位信息的差值，根据水力发电机组的运行参数，判断水力发电机组的运行状态，保障水力发电机组的正常运行。
[0039]
与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0040]
1、排水机构用于保证直流冷却水正常排出以及在尾水发电机构检修或故障等情况下排水，尾水发电机构用于尾水回收利用发电；本技术通过排水机构和尾水发电机构的配合，根据外海潮位数据调整排水通道，高潮位时通过排水机构排水，低潮位时通过尾水发电机构发电；在不影响直流冷却水正常运行的情况下，进行尾水发电，充分利用了尾水能力，节省了资源，缓解外海潮位低时高跌差造成的排水泡沫，减少了环境污染和资源浪费；
[0041]
2、本技术根据液位数据和外海潮位数据监控尾水发电机构的运行状态，能够保证尾水发电机构的正常运行；
[0042]
3、本技术设置了溢流口和溢流涵道，提升了系统的安全排水能力，避免闸门设备故障无法开启导致系统无法排水的安全风险。
附图说明
[0043]
构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
[0044]
图1为本技术实施例1的结构示意图；
[0045]
图2为本技术实施例1中尾水发电机构的结构示意图；
[0046]
图3为本技术实施例1中排水机构的结构示意图；
[0047]
图4为本技术实施例2的流程示意图；
[0048]
其中，1、排水管道；2、溢流堰板；3、虹吸井；4、第一闸门；5、排出涵道；6、溢流管道；7、排出口；8、第二闸门；9、第一尾水利用涵道；10、水力发电机组；11、第二尾水利用涵道；12、第三闸门；13、液位测量装置；14、潮位测量装置。
具体实施方式
[0049]
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0050]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0051]
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0052]
实施例一
[0053]
本实施例提供了一种尾水发电系统，该尾水水力发电系统包括排水管道1、虹吸井3、尾水发电机构、排水机构、液位测量装置13、潮位测量装置14、控制器和溢流堰板2；排水机构包括排出涵道5和第一闸门4，尾水发电机构包括第一尾水利用涵道9、水力发电机组10和第二尾水利用涵道11；
[0054]
排水管道1与虹吸井3连通，虹吸井3与排出涵道5的一端连通，排出涵道5的另一端设置有排出口7，排出口7处安装有排出口闸门，第一闸门4安装于排出涵道5与虹吸井3的连通处；虹吸井3与第一尾水利用涵道9的一端连通，第一尾水利用涵道9的另一端与水力发电机组10的一端连通，水力发电机组10的另一端与第二尾水利用涵道11的一端连通，第二尾水利用涵道11的另一端与排出涵道5连通；虹吸井3与第一尾水利用涵道9的连通处安装有第二闸门8，第二尾水利用涵道11与排出涵道5的连通处安装有第三闸门12。虹吸井3的侧壁开设有溢流口、溢流口位于排水涵道与虹吸井3连通处和第一尾水利用涵道9与虹吸井3连通处的上方，虹吸井3通过溢流口连通有溢流涵道。溢流堰板2水平安装于虹吸井3内，溢流堰板2位于其他排水管道1的上方。
[0055]
液位测量装置13与控制器电连接，潮位测量装置14与控制器电连接，控制器分别与第一闸门4、第二闸门8、第三闸门12、第四闸门、排出口闸门和水力发电机组10电连接。液位测量装置13用于测量虹吸井3的液位，潮位测量装置14用于测量外海潮位，控制器用于根据虹吸井3的液位和外海潮位控制排水机构和尾水发电机构的工作状态。
[0056]
本实施例的工作方式如下：
[0057]
初始状态下，尾水水力发电系统的第一闸门4、第二闸门8、第三闸门12、第四闸门和排出口闸门处于开启状态；液位测量装置13采集虹吸井3的液位数据并传输至控制器，潮位测量装置14采集外海潮位数据并传输至控制器，控制器接收数据并根据液位数据和外海潮位数据发出操作指令。
[0058]
当外海潮位数据低于设定值时且水力发电机组10处于可用状态时，控制器发出操作指令控制第一阀门关闭、水力发电机组10启动，利用尾水进行发电；当外海潮位数据高于设定值时，控制器发出操作指令控制水力发电机组10关闭。设定值根据尾水发电系统的实际应用场景和水力发电机组10的工作参数确定。
[0059]
根据液位数据和外海潮位数据的差值以及水力发电机组10的工作参数，监控水力发电机组10的运行情况。
[0060]
本实施例中，液位测量装置13为液位计，潮位测量装置14为潮位仪。
[0061]
实施例二
[0062]
本实施例公开了一种尾水水力发电方法，该尾水水力发电方法包括：
[0063]
s1、获取虹吸井3的液位信息和外海潮位信息；其中，液位信息由液位计采集，外海潮位信息由潮位仪采集；
[0064]
s2、根据外海潮位信息，发出操作指令以控制排水机构和尾水发电机构的工作状态。具体的，当外海潮位信息高于设定值，发出操作指令以控制第一闸门4、第二闸门8、第三闸门12和排出口闸门开启，水轮发电机组关闭；当外海潮位信息低于设定值，发出操作指令以控制第二闸门8、第三闸门12和水轮发电机组开启，第一闸门4和排出口闸门关闭。其中，设定值根据尾水发电系统的实际应用场景和水力发电机组10的工作参数确定
[0065]
进一步的技术方案，还包括：根据虹吸井3的液位信息，发出操作指令以控制第四闸门的工作状态。具体的，初始状态下，第四闸门处于开启状态；当虹吸井3内液位信息低于设定值时，发出操作指令控制第四闸门关闭；设定值根据尾水发电机构和排水机构的连通位置确定。
[0066]
进一步的技术方案，根据虹吸井3的液位信息和外海潮位信息，监控水力发电机组10的运行状态。具体的，根据水力发电机组10的运行参数以及液位信息和外海潮位信息的差值，推算水力发电机组10的运行情况。
[0067]
上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。
[0068]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。