專利名稱：回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種可回收水循環(huán)管 路的尾水的動(dòng)能的發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全球人口數(shù)量的不斷攀升、電子用品普及以及交通發(fā)展導(dǎo)致全球能源極為短缺， 許多國(guó)家、機(jī)構(gòu)都花費(fèi)大量研發(fā)資金竭力發(fā)展替代能源。而目前的替代能源來(lái)源受限于生 產(chǎn)能量密度不足以及尚未能完全替換消費(fèi)者的使用習(xí)慣，要大規(guī)模的使用替代能源來(lái)取代 現(xiàn)有能源仍是不可及的理想。但，一般人生活中仍有許多能源是可能被回收再利用的。例如一般建筑物內(nèi)皆具 有水循環(huán)管路，不論是一般生活用水、空調(diào)冷卻用水，最終將通過該水循環(huán)管路中的一段回 收管路。通過該回收管路，清潔、可再利用的水將利用地勢(shì)落差獲得向下流的動(dòng)能重復(fù)回到 水循環(huán)管路中。以商業(yè)大樓為例，一般具備空調(diào)系統(tǒng)或者冷卻系統(tǒng)的商業(yè)大樓在較高樓層中(通 常為頂樓)皆設(shè)有一熱交換裝置，并且該熱交換裝置會(huì)搭配一冷卻水塔來(lái)汲水作為熱交換 的介質(zhì)。該熱交換裝置所排出的水雖無(wú)法作為清潔水供民生使用，但仍可重復(fù)回到熱交換 裝置中多次提供冷卻的功能。因此會(huì)讓冷卻用水不斷回到冷卻水塔重復(fù)使用。另外，需要大量冷卻用水的發(fā)電廠(如核電廠)可能會(huì)引用海水作為冷卻用水。同 樣的，冷卻用水經(jīng)過熱交換以后，將透過地勢(shì)高低落差(或配合其它泵輔助)讓使用過的水 (俗稱為「尾水」，Γ tail water J )再排放至大海中。上述多種水循環(huán)的管路中，絕大部份通過水循環(huán)管路中最后一段回收管路的尾水 都是利用地勢(shì)高低落差而自行流動(dòng)。這些尾水具有自行流動(dòng)的動(dòng)能，現(xiàn)有的技術(shù)中未能有 效利用其動(dòng)能，在能源逐漸短缺的時(shí)代實(shí)屬一種浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，該回收能量的水循 環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可在不影響原循環(huán)路線運(yùn)作下回收利用作業(yè)循環(huán)水本身的動(dòng)能發(fā)電，以產(chǎn)生額 外的電力。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了下述技術(shù)方案。 一種回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，為一熱交換系統(tǒng)連接了至少一水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng) 以獲得熱交換作業(yè)所需用水，其特征在于該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括一用于儲(chǔ)存清水的儲(chǔ)水 槽；一供水管路，該供水管路自該儲(chǔ)水槽汲水而供應(yīng)一前端供水至該熱交換系統(tǒng)；一導(dǎo)引 該熱交換系統(tǒng)排出的一作業(yè)循環(huán)水的回收管路，其中該回收管路上設(shè)置一受該作業(yè)循環(huán)水 驅(qū)動(dòng)的水力發(fā)電機(jī)，令該水力發(fā)電機(jī)將該作業(yè)循環(huán)水的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。優(yōu)選地，本實(shí)用新型回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的該供水管路上設(shè)有至少一汲水 泵、一止水閥門以及一逆止閥。[0011]優(yōu)選地，本實(shí)用新型回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步包括 一分岐的備用管路與該回收管路相通。優(yōu)選地， 本實(shí)用新型回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的該回收管路與該備用管路上各 設(shè)有一止水閥門。優(yōu)選地，本實(shí)用新型回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的該熱交換系統(tǒng)包含一冷凝器以 及一蒸發(fā)器，該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)連接于該冷凝器或該蒸發(fā)器。優(yōu)選地，本實(shí)用新型回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的該熱交換系統(tǒng)包含一冷凝器以 及一蒸發(fā)器，該冷凝器與蒸發(fā)器各連接一組該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。優(yōu)選地，本實(shí)用新型回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的該熱交換系統(tǒng)是設(shè)于建筑物內(nèi) 的空調(diào)系統(tǒng)中。優(yōu)選地，本實(shí)用新型回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的該熱交換系統(tǒng)設(shè)于發(fā)電廠內(nèi)。也就是說，本實(shí)用新型為一種回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，為一熱交換系統(tǒng)連接 了至少一水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)以獲得熱交換作業(yè)所需用水，其中該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括一用于 儲(chǔ)存清水的儲(chǔ)水槽、一供水管路以及一回收管路。該供水管路自該儲(chǔ)水槽汲水而供應(yīng)一前 端供水至該熱交換系統(tǒng)，而該回收管路導(dǎo)引該熱交換系統(tǒng)排出的一作業(yè)循環(huán)水，并且該回 收管路上設(shè)置一受該作業(yè)循環(huán)水驅(qū)動(dòng)的水力發(fā)電機(jī)，令該水力發(fā)電機(jī)將該作業(yè)循環(huán)水的動(dòng) 能轉(zhuǎn)換為電能。根據(jù)本實(shí)用新型的回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，在作業(yè)循環(huán)水在流向其回收目的 地的途徑中，可利用其本身的動(dòng)能推動(dòng)該水力發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而產(chǎn)生額外的電力，并可減少 發(fā)電廠的負(fù)荷從而減少二氧化碳的排放。長(zhǎng)期使用下來(lái)，可節(jié)省龐大的電力開銷，并助益了 政府推動(dòng)節(jié)能減碳、維護(hù)生態(tài)發(fā)展的長(zhǎng)期目標(biāo)。

圖1為本實(shí)用新型應(yīng)用于傳統(tǒng)冷卻水塔的實(shí)施例示意圖；圖2為本實(shí)用新型應(yīng)用于大樓用冷卻水塔的實(shí)施例示意圖；圖3為本實(shí)用新型應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)與綜合大樓的冷凍機(jī)組的實(shí)施例示意圖；圖4為本實(shí)用新型應(yīng)用于核能發(fā)電廠附冷卻水塔的實(shí)施例示意圖；圖5為本實(shí)用新型應(yīng)用于核能發(fā)電廠的冷卻水直接排放系統(tǒng)的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型為一種回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，以下將結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型 的技術(shù)內(nèi)容。本實(shí)用新型是定義一熱交換系統(tǒng)連接了至少一水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)以獲得熱交換 作業(yè)所需用水，該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖請(qǐng)參閱圖1。圖1揭示了該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng) 包括一用于儲(chǔ)存清水的儲(chǔ)水槽1、一供水管路2以及一回收管路4，而一熱交換系統(tǒng)3則分 別連接該供水管路2以及該回收管路4。該供水管路2上設(shè)有至少一汲水泵21、一止水閥 門22以及一逆止閥23，其中該汲水泵21自該儲(chǔ)水槽1汲水而供應(yīng)一前端供水至該熱交換 系統(tǒng)3。該逆止閥23是用于避免水倒流至該儲(chǔ)水槽1，而該止水閥門22是用于在維修或替 換管路時(shí)封閉該供水管路2用。該前端供水送至該熱交換系統(tǒng)3，供該熱交換系統(tǒng)3做為熱 量交換的媒介。該熱交換系統(tǒng)3包含了多種實(shí)施的形態(tài)，圖1中所示為其中一形態(tài)的示意，圖1所示的熱交換系統(tǒng) 3包含了一組散熱片31、一冷卻水塔32以及一風(fēng)扇33，其中該散熱 片31直接與該前端供水接觸而交換熱量，通過該散熱片31的水流至該冷卻水塔32中，在 該冷卻水塔32周圍還設(shè)有該風(fēng)扇33，該風(fēng)扇33使空氣流通以帶走熱量。流出該冷卻水塔 32的水被定義為該熱交換系統(tǒng)3執(zhí)行完熱交換作業(yè)后的作業(yè)循環(huán)水，該回收管路4導(dǎo)引該 熱交換系統(tǒng)3排出的作業(yè)循環(huán)水。該回收管路4上設(shè)置一受該作業(yè)循環(huán)水驅(qū)動(dòng)的水力發(fā)電 機(jī)41以及一止水閥門42，其中該水力發(fā)電機(jī)41受該作業(yè)循環(huán)水推動(dòng)，令該水力發(fā)電機(jī)41 將該作業(yè)循環(huán)水的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。而該回收管路4所導(dǎo)引的作業(yè)循環(huán)水在未受污染的情 況下可再導(dǎo)引回該儲(chǔ)水槽1，再次供熱交換系統(tǒng)3所使用。該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步包括 一分岐的備用管路5與該回收管路4相通，該備用管路5亦設(shè)有一止水閥門51。由于該回 收管路4以及該水力發(fā)電機(jī)41需定期維修，因此該回收管路4與該備用管路5可在必要時(shí) 交替使用。在常態(tài)時(shí)，該回收管路4的止水閥門42打開讓該作業(yè)循環(huán)水通過該水力發(fā)電機(jī) 41，該備用管路5的止水閥門51關(guān)閉。需維修該水力發(fā)電機(jī)41時(shí)則關(guān)閉該止水閥門42，打 開該止水閥門51讓該作業(yè)循環(huán)水通過該備用管路5。通過上述的技術(shù)特征，可利用作業(yè)循 環(huán)水本身的動(dòng)能推動(dòng)該水力發(fā)電機(jī)41發(fā)電，產(chǎn)生額外的電力。長(zhǎng)期使用下來(lái)，可節(jié)省龐大 的電力開銷，并助益了政府推動(dòng)節(jié)能減碳、維護(hù)生態(tài)發(fā)展的長(zhǎng)期目標(biāo)。參考圖2，前述的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可設(shè)于建筑物內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)中，以一棟地上20 層、地下3層的大樓為例，假設(shè)此大樓有一臺(tái)750噸冰水機(jī)組(熱交換系統(tǒng)3)作為大樓中 央空調(diào)系統(tǒng)，若儲(chǔ)水設(shè)備置于地下3樓機(jī)房，而大樓每層平均高3公尺?？晒浪愕叵滤刂另敇歉叨葹?3 X 3m = 69m。冰水機(jī)組的冷卻水塔所需水量750tX0. 0002m3/s = 0. 15m3/s(1 噸約需 0. 0002m3/s 水量)供水至冷卻水塔的汲水泵2容量0. 15m3/sX69mX9. 81 X 1000kg/m3/0. 8 = 127Kw。該水力發(fā)電機(jī)41預(yù)估可能回收能量0. 15m3/sX69mX9. 81 X 1000kg/m3X0. 8 = 8IKw若該冰水機(jī)組每天24小時(shí)運(yùn)作而平均耗電約3元/1度。則每天回收能源可節(jié)省 =8IKwX24 小時(shí) X3 元/1 度=5832 元。參考圖3，該熱交換系統(tǒng)3的另一具體實(shí)施例包含一冷凍機(jī)組312，該冷凍機(jī)組312 可包含一冷凝器310以及一蒸發(fā)器311，該蒸發(fā)器311通過一冰水汲水泵21a自一冰水槽 Ia取水，該冷凝器310通過一冷卻水汲水泵21b自一冷卻水槽Ib取水。該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng) 可連接于該冷凝器310或蒸發(fā)器311后端，或者如圖3所示在冷凝器310與蒸發(fā)器311各 連接一水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。其中蒸發(fā)器311可直接透過回收管路4將作業(yè)循環(huán)水導(dǎo)回該冰水 槽la，該冰水槽Ia可另裝設(shè)一冰水供應(yīng)泵6提供冰水至工廠的設(shè)備或大樓冷氣設(shè)備所需。 而冷凝器310流出的水則需先流至該冷卻水塔32，并經(jīng)該風(fēng)扇33散熱后由另一回收管路4 將作業(yè)循環(huán)水導(dǎo)回該冷卻水槽lb。兩個(gè)回收管路4上皆設(shè)有該水力發(fā)電機(jī)41，可高效利用 該作業(yè)循環(huán)水的動(dòng)能。參考圖4，該熱交換系統(tǒng)3及該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)還可設(shè)于發(fā)電廠內(nèi)，本實(shí)施例以核 能發(fā)電廠為范例，該儲(chǔ)水槽1的水通過該汲水泵21施加動(dòng)力而通過該供水管路2送往熱交 換系統(tǒng)3。在圖4的實(shí)施態(tài)樣中，該熱交換系統(tǒng)3可由一冷凝器34以及一冷卻水塔35所構(gòu)成。其中該冷凝器34內(nèi)具有冷凝水，該冷凝水通過一冷凝水泵341推送進(jìn)入一核反應(yīng)爐 7。該冷凝水在該核反應(yīng)爐7蒸發(fā)化為蒸氣而驅(qū)動(dòng)一蒸氣渦輪機(jī)71，進(jìn)而帶動(dòng)一發(fā)電機(jī)72 發(fā)電，并透過一配電站73輸電。而通過該蒸氣渦輪機(jī)71的蒸氣再次回到冷凝器34中凝結(jié) 成水，該供水管路2提供的前端供水即用于在該冷凝器34中交換熱量，并通過該冷凝器34 后經(jīng)過該冷卻水塔35降溫回到儲(chǔ)水槽1。在該冷卻水塔35與該儲(chǔ)水槽1之間的回收管路 4上設(shè)有該水力發(fā)電機(jī)41以回收作業(yè)循環(huán)水的動(dòng)能。參考圖5，本實(shí)施例也以核能發(fā)電廠為范例，通過該冷凝器34的作業(yè)循環(huán)水直接 經(jīng)由回收管路4排入大海，并且在排入大海之前通過該水力發(fā)電機(jī)41以回收作業(yè)循環(huán)水的 動(dòng)能。以臺(tái)灣核一廠為例，其容量為兩部636Mw氣輪發(fā)電機(jī)，共1272MW。若排放溫差設(shè)定 為10°c，則每組所需冷卻水量為GMP = 14295X636Mw/18F(10°C ) = 505090gpm = 31. 9m3/sec若在管路末端測(cè)得水壓lkg/cm2，水頭高約10m。預(yù)估可能回收能量為水量X水頭高X 9. 81 X效率X密度
= 31. 9m3/secX10mX9. 81m/s/sX0. 8X 1000kg/m3 = 2503Kw若每天24小時(shí)運(yùn)作而平均耗電約3元/1度。則每天回收能源可節(jié)省2503KwX24小時(shí)X3 = 180216元以上僅為回收能源的直接可見收益，其附加收益(二氧化碳交易)的潛在排碳收 益為燃煤發(fā)電每KWH約2. 095磅的排碳量，燃油發(fā)電每KWH約1. 969磅的排碳量，瓦斯 或天然氣發(fā)電每KWH約1.321磅的排碳量。故取三者平均為每KWH排出1. 795磅排碳量。節(jié)省的能量換為排碳量為1. 795X2503KWH/2200磅=2. 04公噸二氧化碳交易價(jià)以每公噸新臺(tái)幣331元計(jì)的話，則每天所增加的收益約為16206兀。以上，雖然圖4、圖5以核能發(fā)電廠為例，但本實(shí)用新型的技術(shù)亦可應(yīng)用于火力發(fā) 電廠中，只要可利用水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的作業(yè)循環(huán)水再發(fā)電，該發(fā)電廠的各種運(yùn)作形態(tài)皆 在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍中。綜上所述，本實(shí)用新型長(zhǎng)期使用下來(lái)，可節(jié)省龐大的電力開銷，并助益了政府推動(dòng) 節(jié)能減碳、維護(hù)生態(tài)發(fā)展的長(zhǎng)期目標(biāo)。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用以限定本實(shí)用新型。本領(lǐng)域技術(shù) 人員在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍前提下，所作的任何改變和修飾，均屬于本實(shí)用新型 權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，為一熱交換系統(tǒng)(3)連接了至少一水循環(huán)發(fā)電系 統(tǒng)以獲得熱交換作業(yè)所需用水，其特征在于該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括一用于儲(chǔ)存清水的儲(chǔ)水槽(1)；一供水管路(2)，該供水管路(2)自該儲(chǔ)水槽(1)汲水而供應(yīng)一前端供水至該熱交換系 統(tǒng)⑶；一導(dǎo)引該熱交換系統(tǒng)(3)排出的一作業(yè)循環(huán)水的回收管路(4)，其中該回收管路(4)上 設(shè)置一受該作業(yè)循環(huán)水驅(qū)動(dòng)的水力發(fā)電機(jī)(41)，令該水力發(fā)電機(jī)(41)將該作業(yè)循環(huán)水的 動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該供水管路(2)上 設(shè)有至少一汲水泵(21)、一止水閥門(22)以及一逆止閥(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng) 進(jìn)一步包括一分岐的備用管路(5)與該回收管路(4)相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該回收管路(4)與 該備用管路(5)上各設(shè)有一止水閥門(42、51)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該熱交換系統(tǒng)(3) 包含一冷凝器(310)以及一蒸發(fā)器(311)，該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)連接于該冷凝器(310)或該蒸 發(fā)器(311)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該熱交換系統(tǒng)(3) 包含一冷凝器(310)以及一蒸發(fā)器(311)，該冷凝器(310)與蒸發(fā)器(311)各連接一組該水 循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該熱交換系統(tǒng)(3) 是設(shè)于建筑物內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該熱交換系統(tǒng)(3) 設(shè)于發(fā)電廠內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種回收能量的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，為一熱交換系統(tǒng)連接了至少一水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)以獲得熱交換作業(yè)所需用水，其中該水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括一用于儲(chǔ)存清水的儲(chǔ)水槽、一供水管路以及一回收管路。該供水管路自該儲(chǔ)水槽汲水而供應(yīng)一前端供水至該熱交換系統(tǒng)，而該回收管路導(dǎo)引該熱交換系統(tǒng)排出的一作業(yè)循環(huán)水，并且該回收管路上設(shè)置一受該作業(yè)循環(huán)水驅(qū)動(dòng)的水力發(fā)電機(jī)，令該水力發(fā)電機(jī)將該作業(yè)循環(huán)水的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。如此，在作業(yè)循環(huán)水在流向其回收目的地的途徑中，可利用其本身的動(dòng)能推動(dòng)該水力發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而產(chǎn)生額外的電力。長(zhǎng)期使用下來(lái)，可節(jié)省龐大的電力開銷，并助益了政府推動(dòng)節(jié)能減碳、維護(hù)生態(tài)發(fā)展的長(zhǎng)期目標(biāo)。
文檔編號(hào)F03B13/00GK201835971SQ20102053797
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者李祖光 申請(qǐng)人:李祖光