一種新能源水域增氧凈化及肥料回收系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)

許萌

摘 要：水域增氧凈化耗能巨大，而將"垃圾"的風(fēng)電和光伏發(fā)電用來供能可以節(jié)約能源，降低成本。擬對從這一出發(fā)點而提出的一種新能源水域增氧凈化及肥料回收系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)實現(xiàn)，詳細(xì)介紹其工作原理和系統(tǒng)組成，方便對這一系統(tǒng)感興趣的技術(shù)人員實現(xiàn)其功能。

關(guān)鍵詞：水域增氧；凈化清潔；肥料回收；技術(shù)實現(xiàn)

1.引言

本系統(tǒng)使用聯(lián)合式風(fēng)能、太陽能發(fā)電，充分利用了水域環(huán)境寬闊，風(fēng)資源和太陽能資源充足的特點，而目前太陽能和風(fēng)能的運用與開發(fā)已逐步完善，充足的實踐經(jīng)驗?zāi)苤С诛L(fēng)能、太陽能的聯(lián)合發(fā)電。風(fēng)光互補發(fā)電儲能系統(tǒng)利用太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電在資源上的互補性和這兩種發(fā)電方式功率轉(zhuǎn)換部分結(jié)構(gòu)的相似性，能最大限度的利用能源并減小儲能設(shè)備的使用量。通過查閱大量文獻(xiàn)資料，組合出可以應(yīng)用于實際中的優(yōu)化功能方案——新能源水域增氧凈化及肥料回收系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)里增加儲能系統(tǒng)達(dá)到平抑波動的作用，目前國內(nèi)外已采用該方式減少棄風(fēng)。

相較于水底出氧要克服的高水壓，水平的虹吸抽水降低了水的壓勢，減少了對空氣壓縮機(jī)的大功率需求，同時空氣與水的大面積得到大面積接觸，增加了溶氧量，同時對底部水的吸收促進(jìn)了水體的循環(huán)，水體里溶氧量大大提升。

過濾自清潔裝置配合肥料堆積處的使用，一方面可清除水底積淤，減少人工成本，清潔了水體，降低水體爆藻、病害的幾率，另一方面將雜質(zhì)的堆積回收利用，滿足了當(dāng)代節(jié)能減排新倡導(dǎo)，也使系統(tǒng)資源利用最大化。

2.工作原理

1、電能產(chǎn)生及存儲過程

風(fēng)力推動風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，陽光直射太陽能電池板為硅元素中的電子提供能量使其激發(fā)擴(kuò)散形成電流，這些都產(chǎn)生了電能，經(jīng)穩(wěn)壓裝置穩(wěn)壓，存儲到蓄電裝置中待用。

2、空氣出流過程

當(dāng)蓄電裝置中的電量達(dá)到某一上限值時，向啟動裝置輸出電信號使其開啟，空氣壓縮裝置啟動，將空氣壓縮從主管道排出，由于主管道壓強增大，產(chǎn)生虹吸效應(yīng)，將水域底部的水從支路管道抽入主管道，隨壓縮空氣一起排出，一旦水流從主管道排出，整個過程將能持續(xù)進(jìn)行。當(dāng)蓄電裝置中的電量達(dá)到某一下限值時，向啟動裝置輸出電信號使其關(guān)閉，空氣壓縮裝置關(guān)閉，該過程隨之結(jié)束。

3、水循環(huán)過程

混有淤泥的水域底部水流經(jīng)支路管道進(jìn)入主管道排出，遇在排水口對應(yīng)下方（非垂直下方，因排出的水流要做一個拋物運動，過濾網(wǎng)的中心與流體主流流線上某一點重合）的過濾網(wǎng)，過濾出淤泥后排回水域，當(dāng)淤泥重量達(dá)到設(shè)定最大值時，壓敏傳感器發(fā)出電信號，小電機(jī)工作將伸縮桿縮回使過濾網(wǎng)平面傾斜一個角度（由系統(tǒng)算出），過濾網(wǎng)網(wǎng)孔閉合使繼續(xù)流出的水流將大部分淤泥沖向排肥料管道排向其他地方處理，當(dāng)淤泥重量達(dá)到設(shè)定最小值時，壓敏傳感器發(fā)出電信號，小電機(jī)工作將伸縮桿伸縮使過濾網(wǎng)平面恢復(fù)水平，過濾網(wǎng)網(wǎng)孔打開，重復(fù)上述過程。

3.系統(tǒng)組成

1、聯(lián)合式風(fēng)能和太陽能發(fā)電及電能儲存裝置

組成：若干小功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)、若干硅光伏太陽能電池板、多組蓄電池、若干穩(wěn)壓器

作用：風(fēng)力發(fā)電機(jī)與太陽能電池板提供清潔的電能；穩(wěn)壓器將不平穩(wěn)不持續(xù)的風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)平穩(wěn)的電能；蓄電池存儲已持續(xù)平穩(wěn)的電能。

2、空氣壓縮裝置及匹配的變壓裝置

組成：緩沖氣瓶、啟動裝置、加壓裝置、氣壓盤、輸出裝置、若干變壓器

作用：啟動裝置使整個壓縮過程開啟；加壓裝置使進(jìn)入到整個裝置中的空氣升壓，；緩沖氣瓶存儲加壓后氣體；氣壓盤防止氣壓過高損壞儀器；輸出裝置輸出加壓后的穩(wěn)定氣流；變壓器使其他各部分獲得適合自己的電壓

3、帶有止逆閥的虹吸管路

組成：止逆閥、主干路、水域底部抽水支路

作用：止逆閥防止空氣壓縮裝置因故障停止，管中未排出剩余加壓空氣將水吸入前置發(fā)電儲電裝置中導(dǎo)致帶電器件短路燒毀；主干路為加壓空氣及輸出增氧后的水提供通路，并使之重新排入水域；水域底部抽水支路為被從水域底部抽出混有淤泥的水提供通路。

4、過濾自清潔裝置

組成：伸縮桿、可開閉過濾網(wǎng)、排肥料管道、壓敏傳感器、小電動機(jī)

作用：壓敏傳感器感知過濾網(wǎng)上淤泥的重量，達(dá)到一定值時向控制伸縮桿和過濾網(wǎng)的小電機(jī)輸出電信號；伸縮桿在過濾網(wǎng)底下一側(cè)正中間，隨電信號伸縮；過濾網(wǎng)過濾水和淤泥，隨電信號網(wǎng)孔開閉；排肥料管道將被水沖下的淤泥送到其他地方處理；小電機(jī)實現(xiàn)伸縮桿的伸縮和過濾網(wǎng)的開閉

4.結(jié)束語

在水產(chǎn)養(yǎng)殖或水域地區(qū)，該系統(tǒng)具有科學(xué)性、創(chuàng)新性和實用性，在大力建設(shè)能源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的今天，具有廣闊的前景。在偏遠(yuǎn)島礁地區(qū)、軍區(qū)和山區(qū)梯田建設(shè)中，該系統(tǒng)的應(yīng)用具有更大的意義。

越大型的水產(chǎn)養(yǎng)殖地區(qū)越是對水體溶氧、水質(zhì)凈化有著高要求。該系統(tǒng)具有發(fā)電、儲電、用電三位一體的設(shè)計思路，獨立于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)，自給自足，利用全新的加壓空氣虹吸抽水、新穎的過濾自凈化裝置，在加大溶氧的同時節(jié)能以及資源運用的擴(kuò)大化，將能為水域的增氧凈化帶來全新的狀態(tài)。新能源水域增氧凈化及肥料回收系統(tǒng)系統(tǒng)具有獨立系統(tǒng)性高、穩(wěn)定性好、經(jīng)濟(jì)節(jié)約、節(jié)能減排、新穎實用等優(yōu)點，將在以后的工程實踐中得以進(jìn)一步發(fā)展和完善，為我國建設(shè)能源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會做出一定的貢獻(xiàn)。

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