CN102330634A - 高原高山管道引水至低处发电用水及减少管道流水摩擦阻力的新装置及新方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水力发电及用水的方式方法，尤其是涉及高原高山管道引水至低处发电用水及减少管道流水摩擦阻力的新装置及新方法。主要利用耐压管道把高原高山上的现有的水资源引流至低地平原发电，然后供水给用户使用的新装置和新方法。并采用添加具有减少管道引流沾滞阻力的高分子材料来实现少用水可多发电，用小管可得大流量的新技术方案。具体结构由耐压引水管道阀门，减摩材料自动限量添加器，高压水力发电机组，低压自来水分流管道阀门等结合构成。本发明一经开发使用，可节省大量化石能源的使用，并可解广大地区的干旱缺水的问题，可起到节约发电供水投资，保护自然环境的作用。非常适合国家和社会企业团体及有能力的人开发使用。

Description

高原高山管道引水至低处发电用水及减少管道流水摩擦阻力的新装置及新方法

技术领域

本发明涉及一种利用水源发电、用水及减少摩擦阻力的新装置和新方法，尤其是采用高原高山管道引水发电用水及减少管道流水摩擦阻力的新装置和新方法。 

技术背景

随着世界工业生产的发展，人口的不断增多和人类生活水平的提高，各种各样的能耗也随着增多。为了满足人们用能的需要，世界各国都加大了化石能源的开采和使用。然而因化石能源存量有限和增多使用化石能源又会多排放有害气体，造成能源紧缺和影响环境气候两大问题。为此，世界各国都在努力发展可再生的绿色能源，水力发电便是其中之一种。提出水力发电的话题，绝大多数的人都认识。那就是把江河水筑坝拦阻提高水位，形成人工水库，然后通过安装水轮发电机组，用水库的水去冲击水轮机带动发电机发电。这便是众所周知的水力发电常识。也是现代水力发电的通用装置和方法。然而要建造水坝式水力发电站也有它的不足之处，首先会造成局部淹没山林土地，影响局部生态环境。如对野生动物生存的影响、产生局部气候改变和破坏了正常的鱼类生态交流、造成名胜古迹的灭失，人类居住地迁移， 造成上下游水源失衡，洪灾和战争的及地质灾害隐患等不利影响。此外，还需投入大量的人力物力，耗费大量的建设能源和物质资源，无形中又进一步加剧环境的生态破坏。为了解决上述问题，开发可持续发展的绿色能源，进一步开创水力发电新途径新方法，本发明便为解决上述目的而设计的，具体技术方案如下： 

技术方案： 

传统的、现代的水力发电是以筑水坝拦江河储水，提高水位，利用储水和落差来冲击水轮机带动发电机发电的。能不能不要水坝储水，而又能实现有水发电，并且比原来的设计方案还要发出更多的电来呢？这便是本发明新方案解决的新问题，也是本发明要实现的新目标！ 

参看有关水力发电技术发明资料和传统的水力发电资料发现，水力发电现有管道虹吸引水发电技术，水库开渠引水到另一最低地点发电技术，最常用的便是拦江河筑水坝，提高水位后，用压力管道引水到坝底去冲击水轮机带动发电机组发电方式。其次便分类有高水头大中小流量发电和低水头大流量发电及高低水头，微型发电站等。但不管是那一种那一类型大中小的水力发电站技术，都没有本发明提出的利用高原高山引水发电并结合用水及添加高分材料减少管道流水摩擦阻力，实现高效发电并综合利用的一举多得的新装置及其新方法。具体的实施技术方案如下： 

按地理地形条件来说，我们中国存在有青藏高原、内蒙古高原、陕北黄土高原、云贵高原和广东、广西、四川周边的高山大岭和(黑龙江省)大小兴安岭、长白山、五指山、台湾中央山等 高原高山，而高原高山与平源、盆地、沙漠地区之间存在高度差，最高达九千多米，最低也有千米以上，平均可利用的海拔高度差有五千多米。然而在如此高的高原高山之上又存在有冰川、雪山、高山湖泊、高原江河湖泊，一句话，都存在有大量的水资源，存在有可以利用来发电和可以作为多种用途的水资源。利用高原高山现有的水资源，采用耐压力又不生绣的金属或塑料等适用材料制成的合适的管道，沿选择好的通道，分段分级连接建设多级发电站供水厂，并采用添加高分子材料，减少引水管道的流水摩擦阻力，实现少用水多发电的目标。 

具体选择路线方案一，沿铁路、公路为基础，首先从高原高山上搞好拦水坝引水口，用管道从出水口开始安接到选好的铁路或公路上，沿着路基边分段分级(一般以高差为500-800米一级)建设电站、供水厂。或者以沿途城镇村庄用电用水点分建电站、供水厂。这样做更可适宜电水供应和减少投资成本。一般采取，引水发电再用水，指生产、种植、日常冲洗用水、渔业、牧业、工业等用水，不包括人畜饮用水。如供城市村镇居民用水则需附设净水设备经过消毒净化后再供给用户使用。也可以采用不添加任何材料的高原清洁水发电后，或不发电就直接供给城镇居民作生活饮用水使用。建议利用青藏铁路、公路为基础，把青藏高原上的冰雪水、江河、湖泊之天然水引到新疆、甘肃、四川、云南、贵州、广东、广西、陕西等周边省市广大地区建设电站发电和供水厂使用。沿路安管引水发电供水方案虽然优点很多，但也存在有路程长、管道长、转弯多用管和弯头更多的缺点。然而利 用了现成的路基节省了大量的新开路基费用，初投资还是比新开直线架管路基划算。 

二、当然，为了适用、选择逢山开洞、遇水搭桥的、逢沟设架，遇坑镇平的方法，新开路基来分段分级安管引水发电，供水有时也是一种好的选择方案。 

三、沿江河边安设引水管道分段分级发电、供水方案。 

除了上述一和二方案，还有第三方案便是选择天然江河河道、沿江河河道岸边为基础支撑安装管道(用铸铁管、不锈钢304管或塑料耐压管等)引水发电和用水的方案。沿江河岸边安接管道有几个优点：1、天然路基无需开拓新路基，如遇落差太大的地段只要加设几个支架便可安管，可节省大量路基费用。2、沿江而建的城镇码头多，需用电、用水也多，便于沿途建站供电供水。还可设沿江电缆供轮船运输用电。3、安装管道同沿路安装一样方便，无需人工搬运。4、管道引水的进水口无需要搞拦水板或筑拦水坝拦水入管口。选择沿江河河道引水发电方案，建议选择江河有起源于青藏高原的：怒江、澜沦江、金沙江、雅砻江、大渡河、黄河、嘉陵江、岷江、渭河、长江等，还有国内各大名山的，如(北京)滦河、红水河(广西)辽河、鸭绿江、松花江、额尔古纳河、黑龙江、乌苏里江等等江河。这些江河天然落差大，最高超5千多米，最低也有上千米。选江河河道唯有不足之处是怕洪水冲刷，特别是遇特大洪灾时，难免会影响或损坏管道。这些问题就是新开路基和沿用铁路公路路基安管也有可能会发生灾害的：是无法抗拒的自然灾害，损坏再修复吧！不管采用上述 那一方案，最终都可以实现无需建设高大水坝拦水储水，提高水位便可建站发电，供给自来水给沿途城镇村庄的居民，工厂等用户使用。 

四、添加高分子材料，减少管道引水的管道流水的摩擦阻力，可以少用水而多发电。也可以用小管输送大管的水量，节省管道投资。管道引水在输送水的过程中，特别是管道长而转弯又多的情况下，管道内的水流会产生与管道壁之间的摩擦阻力，会降低原应有的流速和冲击力，为解决这一问题，可以采用在上头进水口处增设一个自动定量添料器添加一种可以起到减少管道与水流的摩擦阻力的高分子材料(如多氧素、长链多糖等无污染无公害材料)。当然如果发电后直接供水给居民生活饮用水、不应添加任何减摩材料，要不然又要经过水质处理净化后才可供给用户使用。如果不供水，或只供生产冲洗种养等用水便可使用减摩材料，实现少用水多发电的目标。 

综上所述可归纳为：选择高原高山至低地平原的天然路线、或开拓新路基，选择现成的铁路公路作路基，选择天然江河河道岸边为基础，从最高的水源头开始安装管道引水到低地平原分段分级建站发电，供水给用户使用。如高原引水落差太大，可分段分级在沿途选择合适的地点建站发电、供水。如遇干旱缺水或水源不足的地区又需要多发电，可采用在水源头添加高分子减摩材料，以减少管道输水摩擦阻力，实现少用水多发电的目的。具体的安管建电站连接方案：一种利用高处水源管道引水发电用水方式方法，尤其是高原高山管道引水至低处发电用水及减少管道流 水摩擦阻力的新装置及新方法，包括高原高山1、拦水板坝2、耐压引水管3、自动添料器4、进水阀门5、高压水轮发电机组6、电站厂房7、净化储水池8、分流阀9、低压水管10、用户水池11、等部件组成；具体的连接方案是：从高原高山1的拦水板坝2的出水口开始安装第一节带有进水阀门5的耐压引水管3、然后一节一节地沿高原高山1的下方沿选好整平的路基或沿选好的铁路，或公路及江河河岸路线安装连接耐压引水管3，当耐压引水管3连接到设定地点后与已按常规建设好的水力发电站厂房7里的高压水轮发电机组6连接通及电连接，高压水轮发电机组6的出水口与净化储水池8相连通；作为第二级发电站和供自来水的水源起点；然后从储水池8开始，连接下一级的发电站的第一节带有进水阀门5的耐压水管3，或者(只供水，不发电)安装第一节带分流阀9的低压输水管10，并连通用户水池11，以此作为供水给用户使用。 

如是专业引水发电或只供工业生产种养等水质要求不高的发电用水方案，为了达到少用水多发电和用小管可多引水的目的，可以采取在引水管第一节的入水口处增设一个自动添料器4配合添加适量的高分子材料(如多氧素、长链多糖等)，以达到减少高原高山引水发电用水中的管道水流与管道壁之间的沾带摩擦阻力，实现少用水又可多发电的目的。 

高原高山管道引水发电、供水的工作原理。 

如说其他发明创造的工作原理很多人都可能不懂，但说高原高山管道引水发电供水原理就是不介绍，大多数人都会理解和懂 得的，主要便是把水从高原高山上引入管道并沿管道往低处流动的水位差所产生的重力势能，或者说冲击力来推动装于管道下方的水轮发电机组发出电来，然后，又利用引水管道把发电后的水分别输送供给低处用户使用，或者再发电后又再用水。这便是本发明的基本工作原理，另外，为了实现少用水多发电的目的，在高原高山上的引水口增设的限量添加器会自动按预定设计给引流水添加高分子材料(减摩剂)。由于水和高分子材料(减摩剂)混合后流往低处时，水与管道壁之间的沾滞摩擦阻力会相应减少一至七成(根据配料多少而变化)。从而实现少用水而多发电的目标。这又是高原高山管道引水发电，用水装置及方法之二，同时也可减小管道直径节省管道投资，还可以达到超量引水的基本原理。 

社会积极效果 

本发明是利用我们中国及世界上所有国家现成存在的高原高山上的冰川、雪山、江河、湖泊的水资源，采用管道引水到低地平原，利用水的重力势能，推动水力发电机组发电，然后用水的新方案。并同时采用能减少管道输水摩擦阻力的高分子材料配合使用，实现高效率引水发电和用水设定目标。这是一种创新、实用、环保新技术方案，一经采用开发，所有国家高原高山丰富的水力资源，将可代替减少使用大量的化石能源，并可节省大量的化石能源的开采资金及保护自然环境不受人为破坏。还可解决广大地区干旱缺水问题。因此，本发明非常适合国家及有能力开发的社会团体，个人采纳推广使用。 

Claims (2)

1.一种利用高处水源管道引水发电用水方式方法，尤其是高原高山管道引水至低处发电用水及减少管道流水摩擦阻力的新装置及新方法，包括高原高山1、拦水板坝2、耐压引水管3、自动添料器4、进水阀门5、高压水轮发电机组6、电站厂房7、净化储水池8、分流阀9、低压水管10、用户水池11、等部件组成；具体的连接方案是：从高原高山1的拦水板坝2的出水口开始安装第一节带有进水阀门5的耐压引水管3、然后一节一节地沿高原高山1的下方沿选好整平的路基或沿选好的铁路，或公路及江河河岸路线安装连接耐压引水管3，当耐压引水管3连接到设定地点后与已按常规建设好的水力发电站厂房7里的高压水轮发电机组6连接通及电连接，高压水轮发电机组6的出水口与净化储水池8相连通；作为第二级发电站和供自来水的水源起点；然后从储水池8开始，连接下一级的发电站的第一节带有进水阀门5的耐压水管3，或者(只供水，不发电)安装第一节带分流阀9的低压输水管10，并连通用户水池11，以此作为供水给用户使用。

2.根据权利要求1所述装置其特征是：如是专业引水发电或只供工业生产种养等水质要求不高的发电用水方案，为了达到少用水多发电和用小管可多引水的目的，可以采取在引水管第一节的入水口处增设一个自动添料器4配合添加适量的高分子材料(如多氧素、长链多糖等)，以达到减少高原高山引水发电用水中的管道水流与管道壁之间的沾带摩擦阻力，实现少用水又可多发电的目的。