微水力发电总结

微水力发电总结

新墨西哥的一位主要工业用水用户每天排放约380万加水。该网站的拓扑在工厂场地和城市污水线的入口之间提供了大约150英尺的高程差异;这种流动和高度差是使用水涡轮机/发电机组产生约40kW的电力，以从流动的流中提取电力。本报告包括两个不同情况的设计和经济分析。BETVICTRO伟德一个案例基于任务的书面房屋;而第二种案例是基于真正的代理站点，它是英特尔的RIO RANCHO（近奥尔伯克斯，纳米）厂，每天排放约380万本土，并具有大约120英尺的发电头部。在分析多个涡轮机技术之后，佩尔顿轮涡轮机被确定为用于产生商业电力的最经济的手段。

佩尔顿轮涡轮机以恒定的头部和流量最有效地操作。因为任务的废水排放量从0.5-4mm的GAL /天变化，所以对流动波动的综合研究确定了27,000加仑的浪涌罐需要保持稳定的流量作为涡轮机的输入。任务处所不包括排放流的任何现有存储;因此，为任务场所提供了27,000个Gal浪涌罐。替代网站的浪涌盆地具有17,000英尺的表面积为17,000英尺。这种表面积只需要3个水平变化，以容纳27,000次加速;因此，替代站点案例中没有喘振罐。浪涌提供涡轮机，稳定流动为2,400GPm，恒定的120英尺。由船员选择的已购买的涡轮机系统具有整体（机械+电气）效率68％。对于任务处所方案，生产40千瓦，而对于代理站点的情况，生产了30千瓦。

WERC任务场所案件是最经济的，令人不道德为4.3％。这种回报是正常情况下的盈利项目的边缘。但是，利率现在处于历史上较低的水平，并预计将保持较低几年。代理地点逆流约为2.0％，被认为是当今经济环境最小的风险项目的合理回报。这种能源恢复倡议是一个“绿色”项目，它固有地降低了环保工业的可接受的逆流。

该项目需要大约12个月才能完成一旦资金可用。随着能源成本继续上升，大气中的二氧化碳水平继续增加，而世界的化石燃料耗尽，需要可靠的新能源来源。水力发电是一种干净，有效的手段，可以生成“绿色”可再生能源，这将继续成为未来能源需求的可行补充。必须利用任何环保的水力发电，最大限度地利用。任务6通过利用高效佩尔顿轮涡轮机和发电机生产电力，以最环保的方式解决水力电力的使用。1870年，莱斯特·艾伦佩尔顿1彻底改变了佩尔顿轮的发明，一种高效涡轮机，可将水喷射流的动量转换为机械动力，通过发电机，电力。佩尔顿车轮运作

通过喷嘴通过工作流体，将压力能量转换为动能。然后通过将流体射流冲击在佩尔顿轮的铲斗上，将流体的动能转换成机械工作。佩尔顿轮驱动旋转轴，该旋转轴连接到发电机的驱动轴。以最佳效率，佩尔顿轮的速度以喷嘴速度1,12的圆周铲斗速度运行。在这种最佳条件下，流体使桶的速度最小。

任务6的设计注意事项

设计考虑因素是：

1.使用适当的赞助商输入设计灵活的可扩展系统。

2.解决液压涡轮机和发电机的效率。

3.产生至少5-15千瓦（20-40更合理）的电力。

4.要求设计为10-200英尺的头部和½-4 mm GAL /液压负载天;然而，在足够的浪涌时，头部和流量在150英尺和3.8 mm Gal / Day.的Arkansas大学中是恒定的

5.包括经济分析，提供该项目经济的证明。

一种。任务赞助商指定了5年的项目生活。但是，为了获得政府补贴的全部利益，项目生活必须为12年;因此，假设的项目生命是12年。

6.该项目的一个设计考虑因素是“处理固体废物的能力”;这被解释为意味着“处理溶解的固体和易呼吸的颗粒。”

7.为所提出的项目提供一个时间线，从施工到完全操作。

8.讨论与项目的设计和实施相关的风险，安全和合法。

水力发电

在调查文献和与水电发电领域的专家进行咨询后，确定了各种涡轮机/发电机组合，这可能适应该设计所需的条件。

涡轮机技术

为本报告的目的，微水力发电涡轮机技术指的是任何产生小于100千瓦的涡轮机/发电机系统。考虑实施的技术包括：Gorlov螺旋涡轮机，引力水涡轮机，弗朗西斯卡普兰涡轮机和佩尔顿轮涡轮机。Gorlov涡轮机是螺旋叶片涡轮机，主要用于大容量，低头局部，如河流，其中大坝不是可行的选择。Gorlov涡轮机通常是

用于大型自由流动水源。Gorlov涡轮机主要是由于这种方法被拒绝，主要是因为低于低于其他微水力发电方法的有效性的低效率（≈35％）。另外，

Gorlov涡轮机的几何形状不符合入口和出口管几何形状。引力水涡旋涡轮机是低头（2.5-10英尺）使用的微水力电技术。它们创建了一个用于驾驶叶轮的旋流涡旋。它们主要被拒绝，因为它们无法有效地处理高头（115-150英尺）和进口和出口管道，其特定于该弗朗西斯 - 卡普兰涡轮机通常用于水电发电。“反应涡轮机完全运行

浸入水中，通常用于低头（压力）具有高流量的系统“如流体通过涡轮机通过涡轮机，流体将能量转移到涡轮机叶片，从而产生旋转中心轴并产生电力的角动量。

Francis-Kaplan涡轮机高效（高达90％），可在高低头，30-2,100英尺处使用，并且能够处理高流速。这些特性使Francis-Kaplan涡轮机成为水力发电的绝佳选择。佩尔顿轮涡轮机是“在空气中运行，由一个或多个高速射流驱动水。脉冲涡轮机通常与高头一起使用系统和使用喷嘴产生高速喷射器“.1

然后通过连接到旋转轴的一系列精确设计的铲斗捕获并转换流体的动量并转换为功率。佩尔顿轮涡轮机效率（80-90％）是弗朗西斯卡普兰涡轮机的第二个，并且是流量低流量和高头的系统的理想选择。在与水电领域的专家咨询后，选择佩尔顿轮作为首选技术。虽然Francis-Kaplan涡轮机是符合项目需求的有效解决方案，但弗朗西斯涡轮机更常用于大规模操作，例如水坝。该项目（40 kW）的涡轮机的相对较小的涡轮机使佩尔顿轮成为项目的最有效和经济的可行解决方案。