尹子旭

摘要：本文結合我院多年的工程經驗，在參考國內外同類型機組的工程設計的基礎上，對本工程循環(huán)水取水方式擬定了明渠取水及頂管取水兩個方案，并對各方案進行了技術經濟比較，以期獲得符合本工程實際較優(yōu)的循環(huán)水取水方式。

Abstract： Based on the engineering experience of institute for many years and the engineering design of the same type of units at home and abroad， this paper proposes two schemes for water intake in open channel and water intake in top pipe. The technical and economic comparisons were carried out for each scheme， in order to obtain a circulating water intake method that is in line with the actual project.

關鍵詞：水文條件;循環(huán)冷卻;供水系統(tǒng);經濟性

Key words： hydrological conditions;cyclic cooling;water supply system;economy

中圖分類號：TM621 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）30-0171-02

0 ?引言

為切實貫徹落實華電集團節(jié)約工程造價、降低運行費用的要求，本工程對循環(huán)水系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計，其主要優(yōu)化原則和方法滿足國家及行業(yè)現行的標準、規(guī)程、規(guī)范的要求。

本報告根據本工程所處廠址的自然條件，結合廠區(qū)總平面布置情況和巴厘海海域的水下地形情況，對循環(huán)水取水方式進行了全面的優(yōu)化設計及方案比較。

1 ?電廠概述

印尼巴厘島一期3×142MW燃煤電廠項目位于印度尼西亞巴厘島省北部的爪哇海南岸Buleleng統(tǒng)治區(qū)Gerokgak分區(qū)塞露坎巴彎村，距離巴厘島省會城市Denpasar約兩個半小時的車程。

電廠分兩期建設，首期建設規(guī)模為3×142MW的燃煤電站，并留有擴建2×300MW燃煤機組的場地。

廠址區(qū)域場地相對比較平坦，南高北低，標高在13.5m～0m（基準面為當地平均海平面MSL，下同）之間，呈約2%的斜坡。廠址區(qū)域多為椰子樹及農田，還有一些民居及魚塘分布其中，在電廠建設期間，部分房屋及魚塘需拆遷。廠區(qū)的南部群山綿延，在廠址的東部有一條小的排水溝。

2 ?廠址自然條件

水文條件：

2.1 水源

電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是采用廠址附近海域的海水作為冷卻水源的母管制直流供水系統(tǒng)。電廠所需淡水來自海水淡化，電廠擬自建海水淡化廠，海水淡化廠原水取自廠址海域海水。廠址海域水深條件良好，水量充沛，海水含沙量極少，流速小，潮差較小。

2.2 潮位

電廠取水海域設計潮位如下：

P=0.1%設計高潮位1.0m;

P=1%設計高潮位0.96m;

P=97%設計低潮位-1.1m;

P=99%設計低潮位-1.11m。

3 ?循環(huán)冷卻水供水系統(tǒng)

3.1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)概述

本工程新建3×142MW燃煤機組，循環(huán)水系統(tǒng)擬采用一機一泵（3×100%）的母管制直流循環(huán)供水方式，利用廠址附近海水作為電廠循環(huán)冷卻水水源。因業(yè)主與當地簽訂的供電協議中對發(fā)電量的要求較高，當一臺循泵發(fā)生故障時，機組不能減負荷運行，因此3×142MW機組擬設置1臺100%公用備用循泵。

本工程海水自取水口流至循泵房，由循環(huán)水泵升壓后經廠區(qū)循環(huán)水壓力管直接流入凝汽器，循環(huán)冷卻水經凝汽器熱交換后，先至脫硫系統(tǒng)供海水脫硫用，再經鋼筋混凝土排水溝和排水口排入海中。循環(huán)水系統(tǒng)簡要流程如下所示：

海水→取水口→自流引水管或取水明渠→循泵房→廠區(qū)循環(huán)水進水管（2×DN2800）→凝汽器/開式水熱交換器→廠區(qū)循環(huán)水排水溝（2×2.5m×2.5m）→海水脫硫系統(tǒng)→循環(huán)水排水溝（3.6m×3.6m）→敞開式排水擴散口→海水

3.2 循環(huán)水量

中國華電工程（集團）有限公司經與GEB溝通后，在2011年7月26日提供的印尼巴厘島項目環(huán)保標準中明確巴厘島項目海水冷卻排水溫升按7℃考慮。據此設計院與凝汽器廠家協調配合后，為在滿足環(huán)保要求的同時降低機組設計背壓、減少煤耗，本工程加大了循環(huán)水泵的出力，令經過凝汽器后的循環(huán)水溫升不超過5.5℃，總的排水溫升不超過7℃，以滿足當地的環(huán)保要求。

循環(huán)水量主要由兩部分組成，即汽機凝汽器冷卻水量及輔機冷卻水量。最大連續(xù)運行工況（TMCR工況）下每臺142MW機組的汽機凝汽量為306.833t/h，開式循環(huán)冷卻水取自循環(huán)水，每臺機需冷卻水量為2100t/h（未計入凝汽器冷卻水量）。根據循環(huán)水供水系統(tǒng)的計算結果，循環(huán)水泵采用固定葉泵，冷卻倍率為m=106.25倍，其循環(huán)水量見表1。

4 ?環(huán)水取水方案及技術經濟比較

4.1 循環(huán)水取水方案

循環(huán)冷卻水工程為電廠建設中的宏大工程之一，在滿足電廠供水安全可靠的條件下，如何降低冷卻水工程的造價，提高運行的經濟性，具有十分重要的作用。本工程取水設施按3×142MW機組容量設計，循環(huán)水取水方式擬采取如下兩個方案：

4.1.1 鋼頂管取水（方案一）

該方案3×142MW機組合用2個鋼制單點式取水頭，2個取水頭中心間距16.5m，每個取水頭直徑￠10m，取水窗高2.5m，頂標高-9.00m，底緣標高-11.50m，距河床高度約為5.7m，取水口流速小于0.3m/s。單點式取水頭采用浮運沉箱法施工，取水頭附近需設置警戒裝置。

每個取水頭與1根DN2800自流引水鋼管連接，共2根，單根全長約142m，采用頂管法施工，頂管頂到河床一定標高時，采用水下沉管與取水頭連接。自流引水管端部中心標高約-15.00m，尾部中心標高（循泵房前池）約為-7.50m，管內設計流速約為2.35m/s。鋼制取水頭，自流引水管除噴涂加強級防腐涂料外，還需采取陰極保護措施（犧牲陽極法）。

該方案循環(huán)水泵房設于廠區(qū)北側臨海護岸旁，3臺機組設1座循環(huán)水泵房，內設循環(huán)水泵4臺，水泵中心距為6.9m，自取水口至循環(huán)水泵吸水間的水頭損失約為2.16m。循泵房由進水間及泵房間組成，室外地坪標高為4.50m，運轉層標高為4.80m，底標高為-9.50m，深14.30m。循泵房地下部分寬度29.70m，進水方向長度為38.94m，泵房地上部分寬度57.60m，進水方向長度為30.35m，其中進水間長度為13.95m，泵房間長度為16.40m。

每臺142MW機組配1臺100%容量立式混流循環(huán)水泵，長期連續(xù)運行，3臺機組設1臺備用泵，共4臺泵。循環(huán)水泵設計流量9.67m3/s，設計揚程16.1m，額定功率2150kW。

4.1.2 明渠取水（方案二）

該方案3×142MW機組合用1條進水明渠，明渠底寬7m。根據南京水利科學研究院的波浪數學模型計算研究，在平均水位0.00m條件下，如波高為2m，則波浪約從-2.4m等深線處開始破碎;在99%設計低水位-1.11m條件下，如波高為2m，則波浪約從-3.5m等深線處開始破碎?？紤]適當余量后，本工程擬將取水明渠開口設在約-6.00m等深線處，低于99%低潮位4.89m，同時也避開了波浪破碎帶形成的翻沙對取水的影響。

為減少波浪對循環(huán)水泵取水的影響，明渠開口方向與進水方向成45度角。明渠渠底標高-6.00m，兩側擋浪堤在靠近電廠側標高與電廠場地標高一致，為4.50m，在靠近開口側為1.50m，高于0.1%高潮位0.50m。進水明渠在99%設計低水位時設計流速約為0.41m/s。

取水明渠堤結構型式為斜坡式堆石堤結構，堤頂寬度2.0m，內外邊坡采用約1：1.5，坡底設大塊石護底。暫定靠近碼頭處外邊坡采用1：2.5，馬道寬3.0m。最終邊坡及護面結構由模型試驗確定。

取水明渠穿海堤處采用2×7.5m×2.5m（高）C40鋼筋混凝土自流引水暗溝與循環(huán)水泵房進水間連接，自流引水暗溝與明渠連接處溝底標高-6.00m，與循環(huán)水泵房連接處溝底標高-7.50m，溝內設計流速約為0.77m/s。自流引水暗溝還能起到一定的消浪的作用。

該方案循環(huán)水泵房位置及尺寸與方案一基本一致，但由于明渠取水的水頭損失較小，自取水口至循環(huán)水泵吸水間的水頭損失約為0.66m，故循環(huán)水泵房底標高可抬高至-8.00m，深可減小至12.80m。

4.2 循環(huán)水取水方案的技術經濟比較

頂管方案取水頭及取水管工程造價約3790.2萬元，循環(huán)水泵房土建費用約2177.8萬元，混凝土泵罐車施工增加費約60.1萬元，編制年價差約1979.4萬元，工程總投資約8007.5萬元。其優(yōu)點是施工面較小，對外界特別是臨海護岸的影響小，且當地處于地震多發(fā)地區(qū)，鋼管的抗震性能較好;其缺點是由于輸送的是腐蝕性較強的海水，鋼管除需要噴涂加強級防腐涂料外，還需采取陰極保護措施。此外由于需要專業(yè)的施工機具及人員，均需從國內運至現場，運輸價格與人工費用較高，且當地水下均為砂質土，對頂管施工將造成一定的困難。

明渠方案取水明渠造價約968.9萬元，循環(huán)水泵房土建費用約2068.2萬元，混凝土泵罐車施工增加費約67.3萬元，編制年價差約3352.2萬元，工程總投資約6456.6萬元。采用明渠方案的缺點是由于電廠前沿水深迅速加深，水下地形的坡度很陡，施工時將比較困難，施工工作面較大，工程量可能也會比較大。同時當地處于地震多發(fā)地區(qū)，還需增加邊坡結構的抗震分析計算及明渠護面結構的抗風浪作用模型試驗。優(yōu)點是由于施工材料均為石材及混凝土材質，防腐性能較好，且該方案無需專用施工機械及人員，施工方便，造價比較低。

4.3 結論

方案二取水明渠比方案一頂管工程施工工作面較大，工程量可能也會比較大，但總投資節(jié)約約1551萬元，且無需專用施工機械及人員，施工方便，也不需要額外進行防腐處理，因此本工程推薦采用明渠取水的方案。

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