Малая канализационно-коллекторная гидроэлектростанция

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ отводимых в водоемы очищенных сточных вод из городских канализационно-очистных сооружений в электрическую. Предложена малая канализационно коллекторная гидроэлектростанция, включающая подводящую деривацию в виде коллектора очистных сооружений, турбинные водоводы, здание ГЭС, отводную деривацию и трансформаторную подстанцию. Она от существующих отличается тем,что водозабор гидроэлектростанции гидравлически связан с накопительной камерой очистного сооружения. При этом входная часть турбинного водовода и выход отводящей деривации с основной коллекторной линией отвода воды сопряжены под 55, а на стыке водовода с коллектором предусмотрено фильтрующее устройство для улавливания и смыва инородных тел.(72) Касымбеков Жузбай Кожабаевич Прутьянова Юлия Олеговна Касымбеков Галымжан Жузбаевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Свиридов Ю.П., Царев А.А. О реализации пилотного проекта Малая гидроэлектростанция на выпускном коллекторе городских очистных сооружений канализации // Журнал Энергосвет, 1 (16), Москва, 2013, с.15-17(57) Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для преобразования энергии Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для преобразования энергии отводимых в водоемы очищенных сточных вод из городских канализационно-очистных сооружений(КОС) в электрическую. Известны гидроэлектростанции Патент РФ 2173745, дата публикации 20.12.2000,МПК 03 13/00, используемые преимущественно на малых и больших реках, требующие предварительной очистки подаваемой воды от механических примесей с использованием отстойников,деривационные каналы, здание ГЭС, в котором расположены гидротурбины и генераторы. Основными недостатками их применительно к КОС являются громоздкость сооружений,пассивность процессов по очистке воды из-за осаждения механических примесей за счет собственного веса. Некачественная очистка воды приводит к истиранию поверхности водоводов и турбин,значительному падению КПД,следовательно к снижению мощности и выработки электроэнергии в гидроэлектростанции. Наличие специальных дополнительных узлов, необходимых для обеспечения чистой водой гидроагрегата с требуемым напором в виде напорного бассейна,канала для холостого сброса, турбинных водоводов усложняет их применение в условиях канализационно-очистных сооружений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является малая гидроэлектростанция, расположенная на выпускном коллекторе городских очистных сооружений канализации, снабженные подводящей деривацией,турбинными водоводами, зданием ГЭС, отводящей деривацией и трансформаторной подстанцией Свиридов Ю.П., Царев А.А. О реализации пилотного проекта Малая гидроэлектростанция на выпускном коллекторе городских очистных сооружений канализации//Журнал Энергосвет,1 (16).-М., 2013. с.15-17 В ходе эксплуатации указанной гидроэлектростанции выявлены некоторые недостатки в работе направляющего аппарата гидротурбин, вызванные нерациональной подачей потока,имеющейся коррозионной активностью сточных вод, поступлением мусора в виде обрывков целлофана, полиэтилена и других пластиков. По этой причине приходится периодически разбирать гидротурбину и очищать направляющий аппарат от отложений и мусора. Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности использования кинетической энергии отводимых в водоемы очищенных сточных вод на канализационноочистных сооружениях путем улучшения направленной подачи потока в гидротурбину малой ГЭС, а также улавливания и периодического смыва инородных тел на повороте потока воды в турбинные водоводы. Поставленная цель достигается тем, что водозабор гидроэлектростанции гидравлически связан с накопительной камерой очистного сооружения, причем входная часть турбинного водовода и выход отводящей деривации с основной 2 коллекторной линией отвода воды сопряжены под 55, а на стыке водовода с коллектором предусмотрено фильтрующее устройство для улавливания и смыва инородных тел. Предлагаемая малая канализационно коллекторная гидроэлектростанция включает накопительную камеру 1,подводящую деривационную трубу (коллектор) 2, водозабор,включающий фильтрующее устройство для улавливания и смыва инородных тел 3 и задвижку 4,турбинных водоводов 5,гидротурбину 6,гидрогенератора 7, водоотводящую деривацию 8,здание ГЭС 9 и трансформатор 10 (фиг.1). При эксплуатации канализационно-очистных сооружений очищенная сточная вода из накопительной камеры 1 самотеком (за счет имеющегося перепада) по подводящей деривационной трубе 2, через водозабор, подается в трубинные водоводы 5,т.е. в линию водообеспечения ГЭС. В данном случае задвижка 4,установленная на прямой линии транспортирования воды закрыта, а дополнительно установленные фильтры 3 улавливают инородные тела (мусор). Улавливаемый мусор по деривационной трубе(коллектору) периодически смываются на вынос путем регулирования подачу транспортируемой воды вышеуказанной задвижкой. Перенаправленная вода под определенным напором попадает в здание ГЭС 9 и вращает гидротурбину 6, а также ротор гидрогенератора 7 за счет кинетической энергии потока. Выработанный,таким образом,электрический ток через трансформаторную подстанцию 10 подается энергопотребителям. Использованная вода из гидротурбинного узла по отводящей деривации 8 обратно попадает в коллектор, по которому осуществляется сброс воды в реку. В качестве информации, подтверждающей возможность получения технического результата при сопряжении входной части турбинного водовода и выхода отводящей деривации под углом 55, представляем следующую графическую зависимость (фиг.2), полученную при испытании технологической схемы рассматриваемой малой ГЭС на специальном лабораторном стенде (фиг.3). Как видно из графика, максимальный КПД,характеризующий рациональное распределение потока воды в требуемом количественном отношении, обеспечивается при сопряжении труб под углом 55. Работа малой ГЭС в составе канализационноочистных сооружений в совокупности, т.е. по указанной замкнутой схеме позволяет значительно повысить степень энергосбережения за счет обратного восполнения произведенных энергозатрат и обеспечить рациональный режим водоподготовки и водоподачи. Достигается значительное снижение расхода электроэнергии на собственные нужды или на полное самообеспечение потребностями. При самонапорном режиме работы(30-60 м) вырабатываемая мощность ГЭС достигает 0,5-1,0 МВт. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Малая канализационно-коллекторная гидроэлектростанция, включающая подводящую деривацию в виде коллектора очистных сооружений, турбинные водоводы, здание ГЭС,отводящую деривацию и трансформаторную подстанцию, отличающаяся тем, что водозабор гидроэлектростанции гидравлически связан с накопительной камерой очистного сооружения,причем входная часть турбинного водовода и выход отводящей деривации с основной коллекторной линией отвода воды сопряжены под углом 55, а на стыке водовода с коллектором предусмотрено фильтрующее устройство для улавливания и смыва инородных тел.