申请日2016.12.27
公开(公告)日2017.06.13
IPC分类号F03D9/25; F03D3/06; F03D7/06; H02S10/12; H02S20/30; H02K7/10
摘要
本发明公开了一种用于应急污水处理的综合发电装置及其工作方法，由发电室、风力装置、太阳能装置、太阳能旋转座、固定座组成;所述固定座上端设有发电室;所述发电室上端布置有太阳能旋转座;所述太阳能旋转座上端置有太阳能装置，太阳能装置与太阳能旋转座螺纹连接;所述风力装置垂直位于太阳能装置上部，风力装置与发电室同轴心;本发明所述的一种用于应急污水处理的综合发电装置，该装置综合风力发电和太阳能发电，加大了对风能和太阳能的综合利用，有效的提高风能与太阳能发电水平与效率;该装置结构紧凑，安装维护方便，空间需求小;该装置风力发电采用垂直轴发电系统，有效的解决了低风速无法启动的问题，扩大了风速的利用范围，提高了发电效率。
摘要附图
权利要求书
1.一种用于应急污水处理的综合发电装置，包括：发电室(1)，风力装置(2)，太阳能装置(3)，太阳能旋转座(4)，固定座(5);其特征在于，所述固定座(5)上端设有发电室(1)，发电室(1)结构为圆柱体，发电室(1)与固定座(5)固定连接;所述发电室(1)上端布置有太阳能旋转座(4)，太阳能旋转座(4)与发电室(1)同轴心;所述太阳能旋转座(4)上端置有太阳能装置(3)，太阳能装置(3)与太阳能旋转座(4)螺纹连接;所述风力装置(2)垂直位于太阳能装置(3)上部，太阳能装置(3)和太阳能旋转座(4)与风力装置(2)贯穿，风力装置(2)与发电室(1)同轴心。
2.根据权利要求1所述的一种用于应急污水处理的综合发电装置，其特征在于，所述发电室(1)包括：增速器(1-1)，温度传感器(1-2)，旋转座驱动电机(1-3)，编码器(1-4)，控制器(1-5)，发电机(1-6);所述发电机(1-6)位于发电室(1)内部中心，发电机(1-6)顶端布置有增速器(1-1)，其中增速器(1-1)输入轴底部置有温度传感器(1-2)，增速器(1-1)与发电机(1-6)驱动连接;所述控制器(1-5)位于发电机(1-6)一侧;所述编码器(1-4)布置于发电机(1-6)一侧面上，编码器(1-4)与发电机(1-6)螺纹连接;所述旋转座驱动电机(1-3)位于发电室(1)侧壁顶端，旋转座驱动电机(1-3)与太阳能旋转座(4)驱动连接;
所述温度传感器(1-2)、旋转座驱动电机(1-3)和编码器(1-4)均通过导线与控制器(1-5)控制相连。
3.根据权利要求1所述的一种用于应急污水处理的综合发电装置，其特征在于，所述风力装置(2)包括：叶片支架(2-1)，叶片(2-2)，转轴(2-3)，叶片调节轴(2-4);所述叶片支架(2-1)材质为高强度铝合金，叶片支架(2-1)共分为上下两个;所述两个叶片支架(2-1)中心贯穿有转轴(2-3)，转轴(2-3)内部设有限速传感器，限速传感器通过导线与控制器(1-5)控制相连，转轴(2-3)与两个叶片支架(2-1)同轴旋转;所述叶片调节轴(2-4)垂直固定于两个叶片支架(2-1)端部，其中叶片调节轴(2-4)上设有叶片(2-2)，叶片(2-2)表面设有风速传感器，风速传感器通过导线与控制器(1-5)控制相连，叶片(2-2)和叶片调节轴(2-4)数量共有8个。
4.根据权利要求1所述的一种用于应急污水处理的综合发电装置，其特征在于，所述太阳能装置(3)包括：集成太阳能电池板(3-1)，支撑板(3-2)，伸缩器(3-3)，太阳光角位传感器(3-4);所述支撑板(3-2)材质为高强度铝合金，支撑板(3-2)共有四个延伸板，两个为一组，其中每组延伸版上设有一块集成太阳能电池板(3-1);所述每组延伸板均设有一个伸缩器(3-3)，其中伸缩器(3-3)一端与支撑板(3-2)固定连接，另一端与集成太阳能电池板(3-1)固定连接;所述太阳光角位传感器(3-4)位于支撑板(3-2)四个延伸板端部，太阳光角位传感器(3-4)数量共有四个;
所述伸缩器(3-3)和太阳光角位传感器(3-4)均通过导线与控制器(1-5)控制相连。
5.根据权利要求3所述的一种用于应急污水处理的综合发电装置，其特征在于，所述叶片(2-2)由高分子材料压模成型，叶片(2-2)的组成成分和制造过程如下：
一、叶片(2-2)组成成分：
按重量份数计，2-甲基-2丙烯酸-2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酯18～35份，乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯64～114份，3-巯基丙酸-2-乙基-2-[(3-巯基-1-氧代丙氧基)甲基]-1,3-丙二酯23～78份，2-甲基-2-丙烯酸-2-乙基-2-[[(2-甲基-1-氧代-2-丙烯基)氧]甲基]-1,3-丙二醇酯35～54份，乙酸-1-(2-甲氧基甲基乙氧基)丙醇酯89～131份，2-乙基-2-[[(1-氧癸基)氧]甲基]-1,3-丙二醇的癸酸酯95～157份，浓度为41ppm～87ppm的1-[(1-甲基乙基)氨基]-3-[2-(2-丙烯基)苯氧基]-2-丙醇127～185份，苯乙酸-2-甲氧基-4-(1-丙烯基)-苯基酯176～246份，2-丙烯酸-1-乙烯基-1,5-二甲基-4-己烯醇3-苯基酯143～176份，交联剂116～173份，苯乙酸-2-甲氧基-4-(1-丙烯基)-苯基酯34～68份，4-[[2-(乙酰氨基)-4-[双(3-甲氧基-3-氧代丙基)氨基]苯基]偶氮]苯甲酸甲酯118～213份，3-巯基丙酸-2-乙基-2-[(3-巯基-1-氧代丙氧基)甲基]-1,3-丙二酯26～67份，3-(4-甲氧基苯基)-2-丙酸-3-甲基丁基酯69～146份;
所述交联剂为2-甲基-2-丙烯酸-2-羟基乙酯与苯乙烯、2-甲基-2-丙烯酸-2-(膦酰基氧基)乙酯、2-丙烯酸-2-甲氧基乙酯中的任意一种;
二、叶片(2-2)的制造过程，包含以下步骤：
第1步：在反应釜中加入电导率为5.65μS/cm～8.75μS/cm的超纯水3680～4950份，启动反应釜内搅拌器，转速为135rpm～175rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至115℃～165℃;依次加入2-甲基-2丙烯酸-2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酯、乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯、3-巯基丙酸-2-乙基-2-[(3-巯基-1-氧代丙氧基)甲基]-1,3-丙二酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为2.5～7.5，将搅拌器转速调至158rpm～234rpm，温度为160℃～210℃，酯化反应12～24小时;
第2步：取2-甲基-2-丙烯酸-2-乙基-2-[[(2-甲基-1-氧代-2-丙烯基)氧]甲基]-1,3-丙二醇酯、乙酸-1-(2-甲氧基甲基乙氧基)丙醇酯进行粉碎，粉末粒径为1100～1500目;加入2-乙基-2-[[(1-氧癸基)氧]甲基]-1,3-丙二醇的癸酸酯混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为8mm～20mm，采用剂量为8.5kGy～12.5kGy、能量为7.0MeV～11.0MeV的α射线辐照120～180分钟，以及同等剂量的β射线辐照120～180分钟;
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于1-[(1-甲基乙基)氨基]-3-[2-(2-丙烯基)苯氧基]-2-丙醇中，加入反应釜，搅拌器转速为243rpm～285rpm，温度为275℃～325℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.45MPa～1.45MPa，保持此状态反应15～30小时;泄压并通入氡气，使反应釜内压力为0.75MPa～1.35MPa，保温静置12～25小时;搅拌器转速提升至265rpm～346rpm，同时反应釜泄压至0MPa;依次加入苯乙酸-2-甲氧基-4-(1-丙烯基)-苯基酯、2-丙烯酸-1-乙烯基-1,5-二甲基-4-己烯醇3-苯基酯完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为3.2～7.6，保温静置10～20小时;
第4步：在搅拌器转速为285rpm～350rpm时，依次加入苯乙酸-2-甲氧基-4-(1-丙烯基)-苯基酯、4-[[2-(乙酰氨基)-4-[双(3-甲氧基-3-氧代丙基)氨基]苯基]偶氮]苯甲酸甲酯、3-巯基丙酸-2-乙基-2-[(3-巯基-1-氧代丙氧基)甲基]-1,3-丙二酯和3-(4-甲氧基苯基)-2-丙酸-3-甲基丁基酯，提升反应釜压力，使其达到1.45MPa～2.35MPa，温度为280℃～340℃，聚合反应15～30小时;反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至18℃～35℃，出料，入压模机即可制得叶片(2-2)。
6.一种用于应急污水处理的综合发电装置的工作方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：
第1步：安装调试完成后，风力装置(2)内部的叶片(2-2)在外界风的作用下，带动转轴(2-3)做圆周运动，通过发电室(1)内部的增速器(1-1)和发电机(1-6)将风能转化成电能;此时发电室(1)内部的温度传感器(1-2)和编码器(1-4)实时监测增速器(1-1)的轴温和发电机(1-6)的转速，当增速器(1-1)轴温达到温度传感器(1-2)设定值85℃时，温度传感器(1-2)产生电信号，传送至控制器(1-5)，控制器(1-5)控制增速器(1-1)刹车，并停止发电机(1-6)继续转动;
第2步：在风力装置(2)工作的同时，太阳能装置(3)实时接收太阳能，将太阳能转化成电能;与此同时位于太阳能装置(3)内部的太阳光角位传感器(3-4)实时监测集成太阳能电池板(3-1)与太阳光线的夹角，促使集成太阳能电池板(3-1)与太阳光线的的夹角稳定在85°～95°之间;
第3步：当太阳光角位传感器(3-4)检测到集成太阳能电池板(3-1)与太阳光线的夹角小于85°或者大于95°时，太阳光角位传感器(3-4)产生电信号，传送至控制器(1-5)，控制器(1-5)同时控制旋转座驱动电机(1-3)和伸缩器(3-3)工作，逐步调节集成太阳能电池板(3-1)与太阳光线的夹角;当太阳光角位传感器(3-4)检测到二者夹角在85°～95°之间时，太阳光角位传感器(3-4)产生电信号，传送至控制器(1-5)，控制器(1-5)同时控制旋转座驱动电机(1-3)和伸缩器(3-3)停止工作。
说明书
一种用于应急污水处理的综合发电装置及其工作方法
技术领域
本发明属于污水处理应急设备领域，具体涉及一种用于应急污水处理的综合发电装置及其工作方法。
背景技术
随着社会与经济的快速发展，对水的需求与质量要求也随之提高。在污水处理中应急发电类型中，逐渐以风能与太阳能发电为主，而这是资源比较丰富的可再生资料，通过对风能与太阳能来发电，可以有效的改普能源结构，减少对环境的污染，是保护生态环境的重要措施。
上世纪七十年代以来，世界污水应急处理中受到重视，大多数国家更加重视新能源与可再生能源用于污水应急处理中。尤其是在当今世界快速发展的环境下，污水应急事件爆发频率急剧增加，处理中对电能的需求越来越高，传统的火力发电不能满足污水应急处理要求，因此，急需要寻找出新能源或可再生能源来替代火力发电，以便缓解污水应急处理要求，解决环境污染问题，避免不可再生资源的枯竭。随之风能与太阳能在发电中的重要性越来越突出，其具有储量大、分布广泛、绿色无污染等特点，世界各国均广泛重视风能与太阳能光伏发电的重要性。
现有应急污水处理综合发电装置，以燃油作为动力来源，从而造成发电效率降低，能源利用率低，环境污染大等多种弊端，使用本发明，可有效的提高风能与太阳能发电水平与效率，促进电力系统的更好发展，在污水应急处理中发挥作用，减少对环境的污染。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于应急污水处理的综合发电装置，包括：发电室1，风力装置2，太阳能装置3，太阳能旋转座4，固定座5;所述固定座5上端设有发电室1，发电室1结构为圆柱体，发电室1与固定座5固定连接;所述发电室1上端布置有太阳能旋转座4，太阳能旋转座4与发电室1同轴心;所述太阳能旋转座4上端置有太阳能装置3，太阳能装置3与太阳能旋转座4螺纹连接;所述风力装置2垂直位于太阳能装置3上部，太阳能装置3和太阳能旋转座4与风力装置2贯穿，风力装置2与发电室1同轴心。
进一步的，所述发电室1包括：增速器1-1，温度传感器1-2，旋转座驱动电机1-3，编码器1-4，控制器1-5，发电机1-6;所述发电机1-6位于发电室1内部中心，发电机1-6顶端布置有增速器1-1，其中增速器1-1输入轴底部置有温度传感器1-2，增速器1-1与发电机1-6驱动连接;所述控制器1-5位于发电机1-6一侧;所述编码器1-4布置于发电机1-6一侧面上，编码器1-4与发电机1-6螺纹连接;所述旋转座驱动电机1-3位于发电室1侧壁顶端，旋转座驱动电机1-3与太阳能旋转座4驱动连接;
所述温度传感器1-2、旋转座驱动电机1-3和编码器1-4均通过导线与控制器1-5控制相连。
进一步的，所述风力装置2包括：叶片支架2-1，叶片2-2，转轴2-3，叶片调节轴2-4;所述叶片支架2-1材质为高强度铝合金，叶片支架2-1共分为上下两个;所述两个叶片支架2-1中心贯穿有转轴2-3，转轴2-3内部设有限速传感器，限速传感器通过导线与控制器1-5控制相连，转轴2-3与两个叶片支架2-1同轴旋转;所述叶片调节轴2-4垂直固定于两个叶片支架2-1端部，其中叶片调节轴2-4上设有叶片2-2，叶片2-2表面设有风速传感器，风速传感器通过导线与控制器1-5控制相连，叶片2-2和叶片调节轴2-4数量共有8个。
进一步的，所述太阳能装置3包括：集成太阳能电池板3-1，支撑板3-2，伸缩器3-3，太阳光角位传感器3-4;所述支撑板3-2材质为高强度铝合金，支撑板3-2共有四个延伸板，两个为一组，其中每组延伸版上设有一块集成太阳能电池板3-1;所述每组延伸板均设有一个伸缩器3-3，其中伸缩器3-3一端与支撑板3-2固定连接，另一端与集成太阳能电池板3-1固定连接;所述太阳光角位传感器3-4位于支撑板3-2四个延伸板端部，太阳光角位传感器3-4数量共有四个;
所述伸缩器3-3和太阳光角位传感器3-4均通过导线与控制器1-5控制相连。
进一步的，所述叶片2-2由高分子材料压模成型，叶片2-2的组成成分和制造过程如下：
一、叶片2-2组成成分：
按重量份数计，2-甲基-2丙烯酸-2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酯18～35份，乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯64～114份，3-巯基丙酸-2-乙基-2-[(3-巯基-1-氧代丙氧基)甲基]-1,3-丙二酯23～78份，2-甲基-2-丙烯酸-2-乙基-2-[[(2-甲基-1-氧代-2-丙烯基)氧]甲基]-1,3-丙二醇酯35～54份，乙酸-1-(2-甲氧基甲基乙氧基)丙醇酯89～131份，2-乙基-2-[[(1-氧癸基)氧]甲基]-1,3-丙二醇的癸酸酯95～157份，浓度为41ppm～87ppm的1-[(1-甲基乙基)氨基]-3-[2-(2-丙烯基)苯氧基]-2-丙醇127～185份，苯乙酸-2-甲氧基-4-(1-丙烯基)-苯基酯176～246份，2-丙烯酸-1-乙烯基-1,5-二甲基-4-己烯醇3-苯基酯143～176份，交联剂116～173份，苯乙酸-2-甲氧基-4-(1-丙烯基)-苯基酯34～68份，4-[[2-(乙酰氨基)-4-[双(3-甲氧基-3-氧代丙基)氨基]苯基]偶氮]苯甲酸甲酯118～213份，3-巯基丙酸-2-乙基-2-[(3-巯基-1-氧代丙氧基)甲基]-1,3-丙二酯26～67份，3-(4-甲氧基苯基)-2-丙酸-3-甲基丁基酯69～146份;
所述交联剂为2-甲基-2-丙烯酸-2-羟基乙酯与苯乙烯、2-甲基-2-丙烯酸-2-(膦酰基氧基)乙酯、2-丙烯酸-2-甲氧基乙酯中的任意一种;
二、叶片2-2的制造过程，包含以下步骤：
第1步：在反应釜中加入电导率为5.65μS/cm～8.75μS/cm的超纯水3680～4950份，启动反应釜内搅拌器，转速为135rpm～175rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至115℃～165℃;依次加入2-甲基-2丙烯酸-2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酯、乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯、3-巯基丙酸-2-乙基-2-[(3-巯基-1-氧代丙氧基)甲基]-1,3-丙二酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为2.5～7.5，将搅拌器转速调至158rpm～234rpm，温度为160℃～210℃，酯化反应12～24小时;
第2步：取2-甲基-2-丙烯酸-2-乙基-2-[[(2-甲基-1-氧代-2-丙烯基)氧]甲基]-1,3-丙二醇酯、乙酸-1-(2-甲氧基甲基乙氧基)丙醇酯进行粉碎，粉末粒径为1100～1500目;加入2-乙基-2-[[(1-氧癸基)氧]甲基]-1,3-丙二醇的癸酸酯混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为8mm～20mm，采用剂量为8.5kGy～12.5kGy、能量为7.0MeV～11.0MeV的α射线辐照120～180分钟，以及同等剂量的β射线辐照120～180分钟;
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于1-[(1-甲基乙基)氨基]-3-[2-(2-丙烯基)苯氧基]-2-丙醇中，加入反应釜，搅拌器转速为243rpm～285rpm，温度为275℃～325℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.45MPa～1.45MPa，保持此状态反应15～30小时;泄压并通入氡气，使反应釜内压力为0.75MPa～1.35MPa，保温静置12～25小时;搅拌器转速提升至265rpm～346rpm，同时反应釜泄压至0MPa;依次加入苯乙酸-2-甲氧基-4-(1-丙烯基)-苯基酯、2-丙烯酸-1-乙烯基-1,5-二甲基-4-己烯醇3-苯基酯完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为3.2～7.6，保温静置10～20小时;
第4步：在搅拌器转速为285rpm～350rpm时，依次加入苯乙酸-2-甲氧基-4-(1-丙烯基)-苯基酯、4-[[2-(乙酰氨基)-4-[双(3-甲氧基-3-氧代丙基)氨基]苯基]偶氮]苯甲酸甲酯、3-巯基丙酸-2-乙基-2-[(3-巯基-1-氧代丙氧基)甲基]-1,3-丙二酯和3-(4-甲氧基苯基)-2-丙酸-3-甲基丁基酯，提升反应釜压力，使其达到1.45MPa～2.35MPa，温度为280℃～340℃，聚合反应15～30小时;反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至18℃～35℃，出料，入压模机即可制得叶片2-2。
进一步的，本发明还公开了一种用于应急污水处理的综合发电装置的工作方法，该方法包括以下几个步骤：
第1步：安装调试完成后，风力装置2内部的叶片2-2在外界风的作用下，带动转轴2-3做圆周运动，通过发电室1内部的增速器1-1和发电机1-6将风能转化成电能;此时发电室1内部的温度传感器1-2和编码器1-4实时监测增速器1-1的轴温和发电机1-6的转速，当增速器1-1轴温达到温度传感器1-2设定值85℃时，温度传感器1-2产生电信号，传送至控制器1-5，控制器1-5控制增速器1-1刹车，并停止发电机1-6继续转动;
第2步：在风力装置2工作的同时，太阳能装置3实时接收太阳能，将太阳能转化成电能;与此同时位于太阳能装置3内部的太阳光角位传感器3-4实时监测集成太阳能电池板3-1与太阳光线的夹角，促使集成太阳能电池板3-1与太阳光线的的夹角稳定在85°～95°之间;第3步：当太阳光角位传感器3-4检测到集成太阳能电池板3-1与太阳光线的夹角小于85°或者大于95°时，太阳光角位传感器3-4产生电信号，传送至控制器1-5，控制器1-5同时控制旋转座驱动电机1-3和伸缩器3-3工作，逐步调节集成太阳能电池板3-1与太阳光线的夹角;当太阳光角位传感器3-4检测到二者夹角在85°～95°之间时，太阳光角位传感器3-4产生电信号，传送至控制器1-5，控制器1-5同时控制旋转座驱动电机1-3和伸缩器3-3停止工作。
本发明公开的一种用于应急污水处理的综合发电装置，其优点在于：
(1)该装置结构紧凑，设计巧妙，空间需求小，安装维护方便;
(2)该装置采用垂直轴风力发电结构，可全方位接收来风，具有低风速启动性能;
(3)该装置同时采用太阳能发电，综合风力发电，大大提高了发电效率和土地利用率。
本发明所述的一种用于应急污水处理的综合发电装置，该装置综合风力发电和太阳能发电，加大了对风能和太阳能的综合利用，有效的提高风能与太阳能发电水平与效率;该装置结构紧凑，安装维护方便，空间需求小;该装置风力发电采用垂直轴发电系统，有效的解决了低风速无法启动的问题，扩大了风速的利用范围，提高了发电效率。