УТИЛИЗАЦИОННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована для выработки электроэнергии при сбросе очищенных сточных вод в естественные водоемы.
Известно устройство гидроэлектростанции (ГЭС) включающее плотину, создающую перепад уровней воды в естественном водоеме; каналы, подводящий воду к гидравлической турбине и отводящий от нее воду в нижний бьеф; гидравлическую турбину, соединенную с электрогенератором; здание, в котором устанавливаются гидравлическая турбина с электрогенератором, может быть встроенным в плотину или находится на каком-либо расстоянии от плотины (см. Баптиданов Л.Н., Тарасов В.И. Электрические станции и подстанции. Издание 2 переработанное - М: Энергия, 1969. 424 с.).
Наиболее дорогим и сложным элементом гидроэлектростанции является плотина, кроме того, при создании перепада уровней воды образуется водохранилище, которое затапливает обширные площади и создает впоследствии неблагоприятные экологические последствия.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является устройство деривационной гидроэлектростанции, включающее плотину, подводящий воду напорный трубопровод, гидравлическую турбину, соединенную с электрогенератором, отводящий воду в нижний бьеф трубопровод (см. Баптиданов Л.Н., Тарасов В.И. Электрические станции и подстанции. Издание 2 переработанное - М: Энергия, 1969. 424 с.) и принятое за прототип. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве имеется
плотина, которая находится выше расположения электростанции и является дорогостоящим и сложным элементом деривационной гидроэлектростанции; не удается полностью исключить создания водохранилища в верхнем бьефе; необходимость строительства трубопровода деривации; необходимость регулирования уровня в водохранилище.
Сущность полезной модели заключается в следующем:
После очистки канализационных стоков на очистных сооружениях канализации они по системе трубопроводов сбрасываются в естественные водоемы. Во многих случаях водоемы расположены гораздо ниже очистных сооружений. Разница между уровнем расположения очистных сооружений и уровнем поверхности воды в естественном водоеме может достигать нескольких десятков метров. Утилизационная гидроэлектростанция располагается вблизи трубопроводов выпуска очищенных сточных вод. Объем стоков крупных городов измеряется единицами или десятками кубических метров в секунду. Следовательно, сбрасываемые в естественные водоемы стоки обладают достаточно большой кинетической энергией, мощность которой определяется известным выражением
-3
N=ρ·Q·H·g·10 кBт,
3
3
2
где: ρ - плотность жидкости в кг/м, Q - объем стоков в м/с, Н - разность уровней в м, g - ускорение свободного падения в м/с.
Эта энергия полезно не используется.
Технический результат - получение электрической энергии при использовании кинетической энергии сбрасываемых в естественный водоем очищенных канализационных стоков с меньшими издержками.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве, включающем плотину, подводящий воду напорный трубопровод, гидравлическую турбину, соединенную с электрогенератором и отводящий воду трубопровод, подводящий воду напорный трубопровод проложен от расположенной выше плотины до места установки турбины, а по отводящему трубопроводу
отработавшая в турбине вода отводится в нижний бьеф. Особенность заключается в том, что подводящий воду напорный трубопровод и отводящий воду трубопровод врезаются в трубопровод выпуска очищенных сточных вод, на который между врезками установлен затвор. Вода в турбину подается по подводящему напорному трубопроводу. Подводящий воду напорный трубопровод оборудуется предтурбинным затвором и сальниковым компенсатором для предотвращения линейных деформаций водовода. Трубопровод выпуска очищенных сточных вод также оборудуется сальниковым компенсатором. Отработавшая вода от турбины отводится в сбросной колодец, из которого по отводящему воду трубопроводу соответствующего сечения, оборудованному сальниковым компенсатором, отводится в трубопровод выпуска за установленным на нем затвором ниже уровня сбросного колодца.
В целях обеспечения нормальных условий эксплуатации электрического и гидравлического оборудования оборудование гидроэлектростанции размещается в здании ГЭС, которое может быть сооружено из облегченных сборных конструкций.
Электростанция оборудуется устройствами защиты и автоматики, позволяющими работать в полностью автоматическом режиме, и устройством выдачи электрической мощности в электрическую сеть или передачи ее выделенному потребителю.
Кроме того, особенность полезной модели заключается в том, что ее можно использовать для выработки электроэнергии при подаче питьевой воды в город в случае если его водоснабжение осуществляется с избыточным напором из выше расположенного водохранилища.
На чертежах представлено:
На фиг.1 изображен разрез 1-1 станционного узла.
На фиг.2 изображен план компоновки станционного узла.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
Полезная модель содержит гидроагрегат, состоящий из гидравлической турбины 1, сочлененной с электрогенератором 2; подводящий воду напорный трубопровод 3; предтурбинный затвор 4; сальниковый компенсатор 5; сбросной колодец 6; отводящий воду трубопровод 7 с сальниковым компенсатором 8; здание 9 электростанции; устройство 10 выдачи мощности; линию электропередачи 11. Подводящий воду напорный трубопровод 3 и отводящий воду трубопровод 7 врезаны в нижнюю часть трубопровода 12 выпуска очищенных сточных вод, на который между врезками установлены затвор 13 и сальниковый компенсатор 14.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Открывается предтурбинный затвор 4 и закрывается затвор 13, установленный на трубопроводе 12 выпуска очищенных сточных вод. Сбрасываемая вода при этом проходит через гидравлическую турбину 1 и приводит в движение турбину с электрогенератором 2, который вырабатывает электроэнергию. Отработавшая вода от гидравлической турбины 1 отводится в сбросной колодец 6, из которого по отводящему воду трубопроводу 7 отводится в трубопровод 12 выпуска за установленным на нем затвором 13 ниже уровня сбросного колодца 6. Выработанная электрогенератором 2 электроэнергия через устройство 10 выдачи мощности подается в линию электропередачи 11.
В здании 9 ГЭС размещаются устройства автоматического управления гидроагрегатом, возбуждения, панель собственных нужд и другие вспомогательные устройства.