李 波

廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510663

電廠補(bǔ)給水泵房聯(lián)合布置設(shè)計(jì)研究

李 波

廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510663

本文闡述了1000MW濕冷機(jī)組補(bǔ)給水泵房優(yōu)化思路，提出泵房與煤碼頭轉(zhuǎn)運(yùn)站聯(lián)合布置，采用高效深井泵從碼頭下部取水的創(chuàng)新方案，確保補(bǔ)給水系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，保護(hù)岸線和航道資源。

聯(lián)合布置；補(bǔ)給水泵房；煤碼頭。

1 概述

火電廠補(bǔ)給水系統(tǒng)的功能是利用取水構(gòu)筑物取集原水，經(jīng)補(bǔ)給水泵加壓送至凈水站處理后補(bǔ)充至濕式冷卻塔等用水點(diǎn)。本文以某電廠為實(shí)列，提出一種補(bǔ)給水泵房與煤碼頭轉(zhuǎn)運(yùn)站聯(lián)合布置，采用高效深井泵從碼頭前沿下部取水的設(shè)計(jì)方案，確保補(bǔ)給水系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，節(jié)省并保護(hù)岸線和航道資源。

2 補(bǔ)給水系統(tǒng)選擇

2.1 補(bǔ)給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

補(bǔ)給水系統(tǒng)按工藝流程由取水構(gòu)筑物(取水頭部、引水管)、補(bǔ)給水泵房、補(bǔ)給水壓力供水管三個(gè)部分組成。正常情況下, 取水構(gòu)筑物水下部分、補(bǔ)給水泵房結(jié)構(gòu)、補(bǔ)給水管可按規(guī)劃容量一次建成，補(bǔ)給水泵設(shè)備分期建設(shè)安裝，即避免了土建分期施工對(duì)周邊環(huán)境的影響和重復(fù)審批過程，又減少工程初期投資。

2.2 補(bǔ)給水系統(tǒng)配置

長江中下游地區(qū)某電廠新建4×1000MW超超臨界濕冷火電機(jī)組，一期建設(shè)兩臺(tái)，配套建設(shè)5000噸級(jí)煤碼頭。電廠補(bǔ)給水水源取自長江，平均每臺(tái)機(jī)組補(bǔ)給水約為1700m3/h，主要水文特征參數(shù)為(1985國家高程)：

0.1%的校核洪水位： 22.18m

1%的設(shè)計(jì)洪水位： 20.77m

97%的設(shè)計(jì)最低水位： 3.97m

99%的校核最低水位： 3.62m

煤碼頭設(shè)計(jì)高水位： 19.89m

煤碼頭設(shè)計(jì)低水位： 3.72m

電廠補(bǔ)給水系統(tǒng)可選擇以下兩種配置方式：

(1) 補(bǔ)給水泵房一次建成，一期布置3臺(tái)補(bǔ)給水泵(2用1備)，二期再安裝2臺(tái)。補(bǔ)給水壓力供水管按4臺(tái)機(jī)組容量設(shè)計(jì)2條補(bǔ)給水管，一次建成。

(2) 補(bǔ)給水泵房一次建成，一期布置3臺(tái)補(bǔ)給水泵(2用1備)，二期再安裝1臺(tái)大泵，并改建1臺(tái)小泵為大泵。補(bǔ)給水壓力供水管按4臺(tái)機(jī)組容量設(shè)計(jì)2條補(bǔ)給水管，一次建成。

3 補(bǔ)給水取水構(gòu)筑物和補(bǔ)給水泵選擇

3.1 補(bǔ)給水取水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)原則

河道取水泵房的型式一般包括岸邊式(敞開式)、河床式取水構(gòu)筑物和泵船，具體應(yīng)結(jié)合陸域、水下地形圖，分析河流特征、河床地質(zhì)、結(jié)構(gòu)形狀、施工條件、航運(yùn)要求等因素確定，并考慮取水頭部防沖刷、防泥沙淤積和防漂浮物的措施。

3.2 補(bǔ)給水取水構(gòu)筑物布置

長江中下游河段航運(yùn)繁忙，船舶運(yùn)載貨物品種多、運(yùn)輸量大，具有近岸水域水深條件良好，水位變幅較大的特點(diǎn)。該電廠配套建設(shè)煤碼頭采用直立式高樁梁板結(jié)構(gòu)形式，為滿足停泊和行駛需要，煤碼頭前沿設(shè)計(jì)河床底位于等高線-2.00m處，碼頭興建后所增加的阻水面積較少，對(duì)沿岸水流改變較小，不會(huì)產(chǎn)生挑流、回流等不良流態(tài)。由于壓力水管不宜貫穿長江大堤，岸邊式(敞開式)和泵船取水需占用河道岸線，對(duì)河道行洪的影響不可避免，需要進(jìn)行專題論證后報(bào)河道管理部門審批，綜合考慮適宜采用河床式取水，初步擬定2個(gè)取水頭部的平面位置見圖1，即碼頭上游880m處的取水點(diǎn)1、碼頭前沿線后方的取水點(diǎn)2。

圖1 取水口平面位置圖

結(jié)合取水口平面位置，可選擇下列三種取水布置方案：

煤碼頭上游取水方案I：碼頭上游880m處取水，設(shè)置取水頭部，通過自流引水管引水至固定式補(bǔ)給水泵房進(jìn)水間。該方案土建施工難度較高，周期長，投資高，系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備維護(hù)量大，適應(yīng)水位變化能力較弱，取水頭部周圍河床需定期清淤。

泵船取水方案II：碼頭上游880m處取水，補(bǔ)給水泵布置在移動(dòng)式泵船內(nèi)。該方案施工周期短，適應(yīng)水位變化能力較強(qiáng)，船體對(duì)于防風(fēng)浪、防碰撞運(yùn)行要求較高，船體水上部分定期進(jìn)行防腐和無損探測(cè)維護(hù)。

煤碼頭下部取水方案III：碼頭前沿轉(zhuǎn)運(yùn)站下部取水，補(bǔ)給水泵布置在碼頭轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)。該方案與碼頭同步施工，適應(yīng)水位變化能力強(qiáng)，利用航道定期清淤的外部條件，運(yùn)行維護(hù)管理方便，結(jié)構(gòu)簡單，減少征地。

3.3 煤碼頭下部取水安全性分析

取水方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表1。

通過表1技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可知，煤碼頭下部取水方案能夠顯著節(jié)省土建費(fèi)用，因此，從以下方面進(jìn)一步分析取水安全性。

3.3.1 取水頭部防沖刷、防淤和防漂浮物分析

碼頭要求布置在岸線較為順直，岸灘穩(wěn)定良好，河床抗沖能力較強(qiáng)的河段，與取水頭部布置原則相一致。

長江中下游河段水源來水量充沛， 97%設(shè)計(jì)枯水位略高于煤碼頭設(shè)計(jì)低水位，取水水深達(dá)6m，水深條件良好，河道水質(zhì)相對(duì)較好，除江面的漂浮物外，水草很少，因此，適宜采用較為簡便的濾水設(shè)備，從而減輕運(yùn)行維護(hù)工作量。

在煤碼頭下方進(jìn)水口迎水面和側(cè)面設(shè)置百葉格柵板，有利于攔截江面的漂浮物。煤碼頭具備常年清淤條件，并且碼頭下方拋石斜坡護(hù)面，有利于減少對(duì)取水頭部泥沙淤積。

表1 取水方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

3.3.2 取水對(duì)河道通航安全影響分析

當(dāng)水下取水頭部未設(shè)置安全警示標(biāo)志或標(biāo)志不明顯時(shí)，會(huì)對(duì)過往船舶形成威脅，造成船舶事故性污染。煤碼頭下方取水頭部利用煤碼頭警戒保護(hù)設(shè)施，無需占用河道另建航標(biāo)警戒裝置，不影響通航安全。

煤碼頭與取水構(gòu)筑物合二為一，在大堤保護(hù)區(qū)內(nèi)新建建筑物僅一處，土建施工僅為進(jìn)水百葉格柵、水泵基座和補(bǔ)給水管管架，補(bǔ)給水壓力管沿碼頭引橋和廠外輸煤棧橋側(cè)敷設(shè)，不僅減少了征地，簡化河道管理部門審批手續(xù)，而且具有施工難度小、工期短的優(yōu)點(diǎn)。

3.3.3 煤系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)取水水質(zhì)安全影響分析

煤碼頭屬于電廠主體工程配套單位，有利于取水頭部安全責(zé)任管理。

煤碼頭采用裝卸效率高的環(huán)保型物料輸送設(shè)備，設(shè)置取水頭部現(xiàn)場(chǎng)不間斷監(jiān)控系統(tǒng)，電廠建立健全防水質(zhì)污染管理制度和應(yīng)急預(yù)案，提高取水安全和應(yīng)急水平。

取水設(shè)備由港區(qū)統(tǒng)一管理，減少定員，無需重復(fù)新建生活配套設(shè)施，減少污染源。

3.4 補(bǔ)給水泵可靠性分析

大型電廠補(bǔ)給水泵具有長期連續(xù)運(yùn)行、設(shè)備利用率高的特點(diǎn)，一般多采用臥式離心泵。近年來高效深井泵應(yīng)用于廣東平海電廠(2×1000MW)海水淡化取水泵共3臺(tái)，和貴州烏江構(gòu)皮灘水電廠一級(jí)～三級(jí)泵站補(bǔ)水泵各4臺(tái)(見表2)，實(shí)踐證明，設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，能耗較低，故障率較小，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制。深井泵由泵、電機(jī)、泵座、出水管部件、轉(zhuǎn)動(dòng)部件、入口濾水器部件等組成。水泵葉輪選用先進(jìn)的水力模型，采用封閉式設(shè)計(jì)，最大限度減少徑向葉輪流道的沖擊損失，提高水泵的水力性能和效率，水泵流量大于700m3/h時(shí)效率達(dá)到80%，與臥式雙吸離心泵相當(dāng)；在水泵工作部件的下殼軸承處采用迷宮防砂環(huán)設(shè)計(jì)，有效阻止砂粒進(jìn)入軸承室。傳動(dòng)軸、葉輪采用高強(qiáng)度不銹鋼，軸的徑向振動(dòng)小，水泵運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低。葉輪單級(jí)揚(yáng)程大，因而減少了泵工作部件的外形尺寸和轉(zhuǎn)動(dòng)部件的數(shù)量，降低了故障率；泵軸承設(shè)計(jì)為分段，每段長度2.5m，可分段吊裝檢修；電機(jī)采用立式，推力軸承能承受水泵轉(zhuǎn)子重量及工作時(shí)的軸向力，電機(jī)冷卻方式為空——空冷，無外部冷卻水消耗。

該工程配置的補(bǔ)給水泵單泵流量Q=1700m3/h，揚(yáng)程H=45m，軸長20.79m，配6kV雙速電機(jī)，因此采用產(chǎn)品性能好、質(zhì)量穩(wěn)定的高效深井泵，同時(shí)從設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、監(jiān)造、驗(yàn)收、施工安裝等方面嚴(yán)格控制質(zhì)量，確保補(bǔ)給水系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行是完全可行的。

表2 電廠供水系統(tǒng)高效深井泵應(yīng)用情況

4 結(jié)論

綜上所述，針對(duì)長江中下游水源水量充沛，水深條件良好，河道水質(zhì)相對(duì)較好的特點(diǎn)，提出濕冷火電機(jī)組補(bǔ)給水取水建筑物及補(bǔ)給水泵房結(jié)合煤碼頭布置，水泵布置在碼頭轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)，采用高效深井泵從碼頭下部取水，防沖刷、防淤、防漂浮物條件良好，運(yùn)行維護(hù)管理方便，節(jié)省了土建費(fèi)用，保護(hù)了長江岸線和航道資源，充分體現(xiàn)了建設(shè)低碳環(huán)?；痣姀S的設(shè)計(jì)理念。

[1]西北電力設(shè)計(jì)院．電力工程水務(wù)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：中國電力出版社，2005.

[2]李波．濱海火電廠1000MW機(jī)組循環(huán)水泵選型方案的探討[J]．機(jī)電工程技術(shù)，2007，(11)．

[3]吳亞妮，等．構(gòu)皮灘水電站觀景供水系統(tǒng)大型長軸深井泵站設(shè)計(jì)[J]．西北水電，2008，(3)．

Study on Make-up Pump House Combined Layout Design in Power Plant

LI Bo
(Guangdong Electric Power Design Institute, Guangzhou 510663, China)

To analysis of the wet circulating cooling system based on “l(fā)ow-carbon (LC) and environmental protection”of 1000MW Power Units, we give a reliability and economical arrangement of make-up pump house, which intake from coal wharf apron below transfer station by long shaft deep pump, and protect shoreline resource of the river.

combined arrangement; make-up pump house; coal wharf.

TM621

B

1671-9913(2013)02-0054-05

2012-10-08

李波(1976- )，男，陜西西安人，高級(jí)工程師，從事水工設(shè)計(jì)工作。