一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置
文献发布时间:2023-06-19 10:58:46
技术领域
本发明涉及高楼雨水势能发电技术领域,尤其涉及一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置。
背景技术
目前,随着经济的发展城市的雾霾尘土现象较为严重,现有除尘装置主要利用自来水,通过柴油、汽油发电机或者蓄电池来进行雾化除尘,这种方式消耗掉了许多淡水资源。除尘装置不仅仅只能利用现有的淡水资源,如果能对雨水进行利用,使其在城市楼群之中可以除尘降霾,既可以满足环境净化的要求,又能达到节水的目的。因此,设计出某种装置,利用高楼雨水重力进行自发电,发电完成后雾化除尘,成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置,解决现有除尘装置消耗大量淡水资源,不能利用雨水进行自发电及除尘降霾的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置,包括顶部水箱,所述顶部水箱的下方依次设置有管道、微型水轮发电机和沉淀水箱,所述顶部水箱通过所述管道与所述微型水轮发电机连通,所述微型水轮发电机的下方连接有所述沉淀水箱,所述微型水轮发电机的一侧设置有蓄电池,所述沉淀水箱的下方设置有除尘装置,所述除尘装置的下方设置有溢流水箱,所述沉淀水箱通过溢流管与所述溢流水箱连通。
进一步的,所述顶部水箱的顶部设置有雨水收集口,所述雨水收集口的上方设置有过滤网,所述顶部水箱的底部设置有出水口,所述出水口的上方设置有浮球阀,所述管道的顶端与所述出水口连通,所述管道的底端与所述微型水轮发电机连通。
再进一步的,所述微型水轮发电机与所述蓄电池电连接,且所述微型水轮发电机工作产生的电能存储在所述蓄电池中。
再进一步的,所述除尘装置包括喷头管道和超声波雾化器,所述喷头管道与所述沉淀水箱连通,所述喷头管道上设置有若干所述超声波雾化器,所述超声波雾化器与所述蓄电池电连接。
再进一步的,还包括备用电源,所述超声波雾化器与所述备用电源电连接。
再进一步的,所述喷头管道围绕楼房的外墙布置。
再进一步的,所述沉淀水箱的侧壁上设置有溢流孔,且所述溢流孔设置在所述沉淀水箱的上部,所述溢流管的顶端与所述溢流孔连通,所述溢流管的底端与所述溢流水箱连通。
再进一步的,所述顶部水箱的顶部渐变倾斜设置,所述雨水收集口的边缘位置低于所述顶部水箱周边的高度。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果:
本发明一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置,包括顶部水箱,顶部水箱的下方依次设置有管道、微型水轮发电机和沉淀水箱,顶部水箱通过管道与微型水轮发电机连通,微型水轮发电机的下方连接有沉淀水箱,微型水轮发电机的一侧设置有蓄电池,沉淀水箱的下方设置有除尘装置,除尘装置的下方设置有溢流水箱,沉淀水箱通过溢流管与溢流水箱连通;本发明利用高楼雨水重力进行自发电,发电完成后雾化除尘,实现了楼顶雨水收集、雨能蓄积、雨水发电、电能储存、雨水除尘、雨水储存、雨水再利用等多项功能,实现了雨水再利用,降低了城市空气污染,净化了环境,为大家的生活提供了良好的环境,实现了节水除尘的目的,整个系统的顶部水箱、发电和蓄电装置以及沉淀水箱的体积小,结构简单、安装方便,具有较高的经济、环境效应,适合推广。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置结构示意图;
图2为本发明顶部水箱结构示意图;
图3为本发明沉淀水箱及除尘装置结构示意图;
附图标记说明:1、顶部水箱;2、管道;3、微型水轮发电机;4、蓄电池;5、沉淀水箱;6、喷头管道;7、超声波雾化器;8、浮球阀;9、雨水收集口;10、溢流管;11、溢流水箱;12、过滤网;501、溢流孔。
具体实施方式
如图1-3所示,一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置,包括顶部水箱1,所述顶部水箱1的下方依次设置有管道2、微型水轮发电机3和沉淀水箱5,所述顶部水箱1通过所述管道2与所述微型水轮发电机3连通,所述微型水轮发电机3的下方连接有所述沉淀水箱5,所述微型水轮发电机3的一侧设置有蓄电池4,所述沉淀水箱5的下方设置有除尘装置,所述除尘装置的下方设置有溢流水箱11,所述沉淀水箱5通过溢流管10与所述溢流水箱11连通;本发明利用高楼雨水重力进行自发电,发电完成后雾化除尘,实现了楼顶雨水收集、雨能蓄积、雨水发电、电能储存、雨水除尘、雨水储存、雨水再利用等多项功能,实现了雨水再利用,降低了城市空气污染,净化了环境,为大家的生活提供了良好的环境,实现了节水除尘的目的,整个系统的顶部水箱、发电和蓄电装置以及沉淀水箱的体积小,结构简单、安装方便,具有较高的经济、环境效应,适合推广。
具体来说,如图2所示,所述顶部水箱1的顶部设置有雨水收集口9,所述顶部水箱1的顶部渐变倾斜设置,所述雨水收集口9的边缘位置低于所述顶部水箱1周边的高度,便于雨水汇集到雨水收集口9;所述雨水收集口9的上方设置有过滤网12,所述顶部水箱1的底部设置有出水口,所述出水口的上方设置有浮球阀8,所述管道2的顶端与所述出水口连通,所述管道2的底端与所述微型水轮发电机3连通;通过设置过滤网12,具体采用金属橡胶过滤网,可以过滤掉雨水中所带的杂物;浮球阀8的作用在于控制下流水量,保证下泄的雨水可以充满整个管道2,确保水量可以推动微型水轮发电机3;工作时,雨水通过雨水收集口9进入到顶部水箱1内,水位上涨,当水位达到一定高度时,浮球上浮,浮球阀8打开,从而打开出水口,使雨水通过管道2向下流到微型水轮发电机3上,微型水轮发电机3工作产生电能;沉淀水箱5主要作用为储存雨水,并且对雨水进行沉淀,确保水质达到除尘要求,沉淀水箱5距离地面大约10m。
所述顶部水箱1的大小、形状根据实际需要进行确定,以布置方便和经济为主要原则;如果需要可以将多个水箱并联在一起;浮球阀8的规格根据管道2的管径确定;管道2的管径根据当地降雨量以及发电机型号确定。
所述微型水轮发电机3与所述蓄电池4电连接,且所述微型水轮发电机3工作产生的电能存储在所述蓄电池4中;微型水轮发电机3的结构不受限制,可以根据实际使用需求确定,微型水轮发电机3主要负责利用雨水发电,在发电的同时削弱雨水势能,微型水轮发电机3的安装高度距离地面大约12m左右。
所述除尘装置包括喷头管道6和超声波雾化器7,所述喷头管道6与所述沉淀水箱5连通,所述喷头管道6围绕楼房的外墙布置,安装高度为8~9m;所述喷头管道6上设置有若干所述超声波雾化器7,所述超声波雾化器7与所述蓄电池4电连接;还包括备用电源,所述超声波雾化器7与所述备用电源电连接;蓄电池4电和备用电源组成混合能源系统,备用电源可以选择蓄电池;超声波雾化器7为除尘主要设备,其原理是超声波晶片把电能转化为超声波能量,超声波能量在常温下能把水雾化成1~5μm的雾状微粒,借助内部风机风力将其喷出;超声波雾化器7安装在喷头管道6上并连接蓄电池4以及其他备用电源,以先消耗蓄电池4电量为基准;雾化喷头的个数根据需要以及超声波雾化器7所喷射范围确定;超声波雾化器7工作时,水从沉淀水箱5内流出,通过喷头管道6输送至超声波雾化器7,雾化喷头工作对楼房进行喷雾除尘。
如图3所示,所述沉淀水箱5的侧壁上设置有溢流孔501,且所述溢流孔501设置在所述沉淀水箱5的上部,所述溢流管10的顶端与所述溢流孔501连通,所述溢流管10的底端与所述溢流水箱11连通;溢流管10在沉淀水箱5装满时将雨水输送至溢流水箱11;溢流水箱11可以放置在地面以下也可放置于地面上,其作用是为了收集多余雨水,多余的雨水可以自由使用,用于浇花等,提高雨水利用率。
实施例一,以南方某城市小区为例,楼高为82m,单栋楼房顶面积约600㎡,微型水轮发电机3的安装高度为12m,沉淀池水箱5的安装高度约10m,喷头管道6的安装高度约9m,每栋楼安装超声波雾化喷头约45个,该地区年平均降水量为1600mm,需要除尘天数约为100天;当顶部水箱1内收集的雨水至设计水量时浮球阀8打开,使微型水轮发电机3开始工作。
理论效益:
楼高H=82m;
楼顶面积约600m
年平均降水量1600mm=1.6m;
每栋楼可收集雨量m=600×1.6=960m
由于雨水不可能完全收集,弃水量估计10%;
实际每栋楼年收集雨水量为960000×(1-10%)=864000kg;
水头高度约为82-12=70m;
一年可利用的雨水势能约为E=70×864000×9.8=592704000J;
水轮机的发电效率约75%;
一年内可产生E1=592704000×75%=44452800J;
转换成电能约444528000J/(3600×1000)=123.48kWh;
超声波雾化器选择功率稍大的,使水雾喷洒范围扩大,超声波雾化器选择30W,喷射量在2L/h;
超声波雾化器每小时工作所消耗的电能30/1000×45=1.35kW;
超声波雾化器每小时消耗的水量2×45=90L;
产生的电能可供45个超声波雾化器工作时间123.48/1.35=91.47h;
总耗水量约91.47×81=7409.07L
产生的电能可供超声波雾化器使用81h,分散到100天,每天平均20分钟,如需加长喷洒时间可以为超声波雾化器提供其他电能;消耗的雨水小于收集的雨水不需要额外加水,多余的雨水另作他用,每年除尘节水7.4t,其他节水约950t。
本发明的使用过程如下:
步骤一,当雨水来临,雨水在房屋顶部汇集,经过过滤网12过滤后,通过雨水收集口9进入到顶部水箱1内;步骤二,顶部水箱1中的雨水达到一定水位后,浮球上浮,浮球阀8开启;步骤三,浮球阀8开启后,雨水顺管道2流向微型水轮发电机3,微型水轮发电机3开始工作,产生电能,电能流向与发电机3连接的蓄电池4,蓄电池4将这部分电能储存起来;步骤四,雨水通过微型水轮发电机3后流入沉淀水箱5,由于雨天空气中的灰尘较少,故暂时不会用到这些雨水,被储存的雨水在沉淀水箱5内沉淀;步骤五,当沉淀水箱5内雨水装满的时候,雨水通过溢流管10进入溢流水箱11中,以作他用;步骤六,当空气中灰尘量增加时,沉淀水箱5内储存的雨水流向喷头管道6,这时打开电源开关,蓄电池4内储存的电能供给超声波雾化器7,超声波雾化器7将雨水雾化喷出,对高楼进行除尘,从而达到除尘的目的,由于是雨水回收再利用,所以大大节省了淡水资源,实现了节水的目标。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
- 一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置
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