СПОСОБ ПЕРЕКАЧКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2002 года по МПК F03B13/06 

Изобретение относится к области гидроэнергетики и может быть использовано для регулирования и поддержания стабильного гидрологического, минералогического и температурного режимов водоемов, создаваемых с учетом естественного геологического строения местности, путем перекачки жидкости из водоемов с разным расположением уровней жидкости в них, а также для использования энергии перекачиваемой жидкости в различных областях выработки электроэнергии для компенсации энергозатрат на перекачку жидкости, а самой жидкости - на различные хозяйственные нужды.

Известен способ перекачки жидкости, реализованный при работе гидроаккумулирующей электростанции, содержащей два верхних и один нижний водоемы (бассейны), соединенные напорными трубопроводами с обратимыми гидроагрегатами. В период "пика" нагрузки вода сбрасывается из верхних водоемов в нижний и происходит процесс выработки электроэнергии. В период "провала" нагрузки агрегаты работают в насосном режиме и вода из нижнего водоема подается в один из верхних водоемов либо в оба водоема, при этом вода из одного верхнего водоема может забираться для нужд ирригации и водоснабжения (см. авторское свидетельство СССР 853145, МПК 7 F 03 В 13/06, 21.09.1981). Однако при данном способе перекачки жидкости нельзя обеспечить регулирование гидрологического, минералогического и температурного режимов водоема, при этом не учитывается процесс испарения жидкости из водоемов, расположенных на разных уровнях.

Наиболее близким аналогом к заявленному способу перекачки жидкости из водоемов с разным расположением уровней жидкости является способ, заключающийся в том, что жидкость перекачивают из первого водоема во второй через промежуточный водоем, уровень жидкости в котором расположен выше, чем в первом водоеме и втором водоеме, уровень жидкости в котором располагают выше уровня жидкости в первом водоеме (патент США 4132901, МПК 7 F 03 В 13/12, 02.01,1979).

Однако и данный способ не позволяет использовать естественное геологическое строение местности для формирования водоемов и снижения энергозатрат на перекачку жидкости.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности использования естественного геологического строения водопроницаемых и водоупорных слоев горных пород для формирования водоемов, а также снижение энергозатрат на перекачку жидкости за счет использования естественного геологического строения местности. Дополнительно обеспечивается возможность использования энергии перекачиваемой жидкости для выработки электроэнергии для компенсации энергозатрат, связанных с перекачкой жидкости.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе перекачки жидкости из водоемов с разным расположением уровней жидкости, заключающемся в том, что жидкость перекачивают из первого водоема во второй через промежуточный водоем, уровень жидкости в котором расположен выше, чем в первом и втором водоемах, согласно изобретению используют первый и второй водоемы, расположенные таким образом, что они сообщены с естественными водопроницаемыми слоями, залегающими над водоупорными слоями под наклоном в сторону второго водоема, уровень жидкости в котором ниже уровня жидкости в первом водоеме. Кроме того, для перекачки жидкости можно использовать дополнительные водоемы, расположенные ниже промежуточного и образующие с ним каскад водоемов, спускающийся в сторону второго водоема. Кроме того, жидкость целесообразно забирать из более нагретых верхних слоев первого и промежуточного водоемов. Жидкость, поступающую в промежуточный водоем, можно использовать на хозяйственные нужды. Энергию перекачиваемой жидкости можно использовать для питания привода гидроагрегата.

Кроме того, ливневые воды можно собирать в водосборник, расположенный между промежуточным водоемом и первым водоемом, и перекачивать их в промежуточный водоем.

На фиг.1 представлена схема для осуществления способа перекачки жидкости с одним промежуточным водоемом; а на фиг.2 - то же, с каскадом водоемов.

Способ перекачки жидкости осуществляется следующим образом.

Жидкость перекачивают из первого водоема 1 во второй водоем 2 через промежуточный водоем 3 (фиг.1) или каскад водоемов (фиг.2), уровень жидкости в котором (или в верхнем водоеме каскада) расположен выше, чем в первом и втором водоемах 1 и 2, при этом уровень жидкости во втором водоеме 2 располагают ниже уровня жидкости в первом водоеме 1.

Такое расположение организуют в местности, имеющей естественные водопроницаемые слои 4 и водоупорные слои 5, 6, залегающие в горной породе с наклоном в сторону второго водоема 2. При этом с помощью дамбы 7 создают первый водоем 1, удерживающий поверхностный водосток 8 и сообщенный посредством водопроницаемых слоев 4 со вторым водоемом 2.

Часть поверхностного водостока 8 пополняет первый водоем 1, часть через подземный водосток 9 (фильтрацию) пополняет второй водоем 2, а часть воды путем более быстрой, чем фильтрация, перекачки по трубопроводу 10 с помощью насоса 11 попадает из первого водоема 1 в промежуточный водоем 3 (каскад водоемов), из которого вода самотеком стекает во второй водоем 2 и пополняет его.

Жидкость забирают из более нагретых верхних слоев первого водоема 1. Энергию перекачиваемой жидкости используют для питания привода гидроагрегата 12, устанавливаемого на выходе из трубопровода 10, или промежуточного водоема 3, или любого из водоемов каскада. Электроэнергия, вырабатываемая при сбросе жидкости гидроагрегатом 12, позволяет, по крайней мере, частично компенсировать затраты энергии на привод насоса (насосов) 11, устанавливаемого на трубопроводе между водоемами 1 и 3.

Между промежуточным водоемом 3 и первым водоемом 1 может быть расположен водосборник (на чертеже не показан), в который собирают ливневые воды, которые также перекачиваются через промежуточный водоем 3 во второй водоем 2.

Для работы насоса (насосов) 11 могут быть дополнительно использованы нетрадиционные возобновляемые источники энергии, например энергия ветровых волн в районе водоема 1 и/или ветряные двигатели.

Способ перекачки жидкости предназначен для регулирования и поддержания стабильного гидрологического режима и минералогического состава водоемов путем перекачки жидкости из водоемов с разным расположением уровней жидкости в них с использованием естественного геологического строения местности. Способ заключается в том, что жидкость перекачивают из первого водоема во второй через промежуточный водоем, уровень жидкости в котором расположен выше, чем в первом и втором водоемах. Используют первый и второй водоемы, расположенные таким образом, что они сообщены друг с другом посредством естественных водопроницаемых слоев, залегающих над водоупорными слоями, так что те и другие залегают под наклоном в сторону второго водоема, уровень жидкости в котором ниже уровня жидкости в первом водоеме. Способ позволяет обеспечить возможность использования естественного геологического строения слоев для формирования водоемов. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ перекачки жидкости из водоемов с разным расположением уровней жидкости, заключающийся в том, что жидкость перекачивают из первого водоема во второй через промежуточный водоем, уровень жидкости в котором расположен выше, чем в первом и втором водоемах, отличающийся тем, что используют первый и второй водоемы, расположенные таким образом, что они сообщены друг с другом посредством естественных водопроницаемых слоев, залегающих над водоупорными слоями, так что те и другие залегают под наклоном в сторону второго водоема, уровень жидкости в котором ниже уровня жидкости в первом водоеме. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для перекачки жидкости используют дополнительные водоемы, расположенные ниже промежуточного и образующего с ним каскад водоемов, спускающийся в сторону второго водоема. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что жидкость забирают из более нагретых верхних слоев первого водоема. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что жидкость, поступающую в промежуточный водоем, используют на хозяйственные нужды. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что энергию перекачиваемой жидкости используют для питания привода гидроагрегата. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что ливневые воды собирают в водосборник, расположенный между промежуточным водоемом и первым водоемом, и перекачивают их в промежуточный водоем.