(黑龍江辰能新能源開發(fā)股份有限責任公司，哈爾濱 150090)

0 引 言

2004年8月2日21∶22首次發(fā)現(xiàn)一期循環(huán)水的進水溫度快速上升的異常情況，導致#1/#2機凝汽器排汽溫度迅速抬升，迫使機組降出力運行。隨著二期工程四臺機組逐臺投入運行，該問題的影響逐漸顯現(xiàn)：循環(huán)水溫度快速上升發(fā)生的持續(xù)時間、上升幅度均呈現(xiàn)顯著擴大之勢。今年機組又數(shù)次受到該問題影響，7月18日海水最高溫度達到38.5 ℃。兩臺機組的負荷分別降到190 MW和180 MW。

1 二期工程投產(chǎn)前循環(huán)水進水溫度變化的規(guī)律和原因分析

1.1 二期工程投產(chǎn)前循環(huán)水進水溫度變化的規(guī)律

根據(jù)對PI數(shù)據(jù)庫中2000年到目前的歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2000年至今全年的循環(huán)水平均溫度呈上升趨勢，2005年全年平均的循環(huán)水溫度比2000年上升了0.943 ℃，而且這一上升趨勢在二期工程投產(chǎn)后呈明顯加快趨勢。全年循環(huán)水溫度見表1。

根據(jù)觀察循環(huán)水進水溫度的變化具有一下規(guī)律：

(1)循環(huán)水排水溫度對進水溫度的影響，自一期工程投產(chǎn)后就應存在。只是一開始影響比較微弱。當循環(huán)水進水溫度逐漸緩慢升高及其隨潮流變化的趨勢，在二期工程投產(chǎn)后，在炎熱天氣影響到機組負荷后，才逐漸被重視。

表1 全年循環(huán)水溫度

注:第一行是工程設計時，由氣象部門提供的數(shù)據(jù)。

(2)循環(huán)水進水溫度隨潮位發(fā)生變化的趨勢，隨年份的推延更加明顯，呈現(xiàn)每天二次在低潮位的時間段發(fā)生進水溫度明顯上升的現(xiàn)象。

(3)循環(huán)水溫度快速上升發(fā)生的持續(xù)時間、上升幅度，隨年份的推延均呈現(xiàn)逐步擴大之勢，2000年在低潮位時循環(huán)水溫度基本沒有上升情況，現(xiàn)在循環(huán)水溫度快速上升幅度最大達到4 ℃左右，持續(xù)時間可達4～6 h。在天文低潮或氣溫異常的特殊情況下，將會出現(xiàn)機組被迫降出力情況。如循環(huán)水溫度持續(xù)偏高，還會導致閉式水溫度及各設備的正常冷卻，威脅機組安全運行。本次A級檢修后原本偏高的1號機組2號軸承溫度的安全裕量，更是捉襟見肘，略有擾動，可能會影響機組安全運行。

(4)對機組運行的影響，已從以前極個別較短的時間段，轉變?yōu)槿瓿掷m(xù)性影響。

1.2 循環(huán)水溫度升高的原因分析

在一期工程投產(chǎn)前，該區(qū)域海灘應是平坦的，水深度逐漸向遠處加深。當一期工程投產(chǎn)后，該海灣中增加了4 m3/h(冬季)～8萬m3/h(夏季)的流量排出，而進水口有相同的流量在消失，這樣就在該海區(qū)內增加了一個定向流場。因海灘較淺，自排水口漫流出后，對海灘底部有一定沖刷作用，因各處流速不同，主流部分沖刷作較強，流速慢的部分沖刷作弱， 或是沒有沖刷作。在向西的海流的作用下偏向西面流動，進入取水口區(qū)域，與來自深海的冷水相混合，影響循環(huán)水進水溫度。而被沖刷出的砂石在潮汐的作用下，淤積到水流平緩處，抬高了海灘底部。經(jīng)長年日積月累，主流場部分越?jīng)_越深，二側越淤越高，使溫排水越集中向主流道。這樣一來就導致循環(huán)水進水溫度就逐年升高。與此同時，近幾年當政府組織在處于錢塘江下游(本廠東側)的獨山地區(qū)，進行碼頭開發(fā)和圍墾，對原屬一期排水的出水通道，產(chǎn)生一定的淤積，增加了該方向的排水阻力，迫使一期排水向取水口流動。在這雙重因素的作用下，導致二期工程投產(chǎn)前循環(huán)水溫逐年升高，如圖1所示。

圖1 二期工程投產(chǎn)前循環(huán)水溫升高變化示意圖

另外，受潮汐的影響，高潮位時，來自海洋深處的冷水占主導，平均水溫受影響較小。低潮位時，來自排水口的溫熱占主導，平均水溫受影響較大。一年四季影響的程度也不一樣。

2 二期工程投產(chǎn)后循環(huán)水溫度升高情況及原因分析

2.1 循環(huán)水溫度變化情況

因二期機組循環(huán)水排水與一期循環(huán)水取水口位置較近，加劇了一期循環(huán)水溫度升高的趨勢。下面是2005年～2007年間8月1～12日的#1機組海水溫度等相關的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，見表2。

表2

從2004年7月二期機組的依次投產(chǎn)，海水溫度逐年增加趨勢有所加快，2008年海水溫度上升幅度為1.3 ℃。最高海水溫度也存在逐年升高趨勢。

2.2 海水溫度超過夏季設計溫度時對機組的影響

根據(jù)汽輪機夏季的設計工況，在海水溫度在33 ℃或背壓為11.8 kPa時，一般控制機組排汽溫度在50 ℃以下，機組可發(fā)額定功率300 MW。海水溫度高于33 ℃時，對機組將受限制。如：2007年8月10日海水最高溫度達到37.7 ℃，兩臺機組的負荷均降到230 MW。下面是2號機組當天15∶23的運行數(shù)據(jù)，見表3。

表3

2008年7月18日海水最高溫度達到38.5 ℃。兩臺機組的負荷分別降到190 MW和180 MW。

2.3 原因分析

當二期工程投產(chǎn)后，該海灣中又增加了15萬m3/h(冬季)～30萬m3/h(夏季)的流量排出，加上一期的排水，溫熱水比例明顯增大，而一期取水口消失的水量仍維持原來狀況，這樣該海區(qū)又增加了一個定向流場。根據(jù)相同的道理，產(chǎn)生了一個新的溫排水流道。與原來一期的溫排水流道，共同影響一期的取水溫度加劇了循環(huán)水進水溫度升高的趨勢，如圖2所示。

圖2 二期工程投產(chǎn)后循環(huán)水溫升高變化示意圖

3 導致循環(huán)水溫度升高的主要原因

根據(jù)生產(chǎn)過程中能量守恒定律，在暫不考慮三期工程的情況下，一二期機組年發(fā)電200億度左右，年耗標準煤660萬t左右，根據(jù)發(fā)電效率估算，除了向電網(wǎng)供電消耗的熱能，以及排煙和散熱向大氣排放熱能外，有一半以上的熱能排向海洋，每天將有1萬t左右的標準煤發(fā)出的熱量，經(jīng)循環(huán)水排水帶出，百分之百地用于加熱六里灣的海水，這是導致循環(huán)水溫度上升的根本原因。

在二期工程投產(chǎn)前，循環(huán)水溫度上升的現(xiàn)象極少，這是因為循環(huán)水溫度上升的變化比較緩慢。隨著時間的推移，加上各種因素，如最低潮位、高負荷、環(huán)境溫度高、海洋性氣候、獨特的地理位置等合并在一起，影響到機組的出力或安全時，使該問題的解決顯得更加緊迫。

4 循環(huán)水溫度升高對機組安全性和經(jīng)濟性的影響

現(xiàn)在全年中，每天二次的低潮位時基本都會發(fā)生循環(huán)水溫度上升的情況，在天文低潮或氣溫異常的特殊情況下，將會出現(xiàn)機組被迫降出力情況，2005年夏天曾出現(xiàn)過幾次。

循環(huán)水進水溫度的升高，不僅影響迎峰度夏期間機組的安全性和可調性，限制機組的高峰出力，還將在全年內對一期機組的經(jīng)濟性造成較大影響。按循環(huán)水溫度比2000年上升了2.7 ℃計算，一期供電煤耗可增加2 g/kWh。每年多耗標煤約8 600 t。而且這一損失將隨循環(huán)水進水溫度進一步增加。如今后影響到二、三期機組的經(jīng)濟性，這一影響將會更大。

5 消除循環(huán)水溫排水對取水溫度影響的初步設想

5.1 臨時方案

在一、二期取水口和排水口之間，建一擋水堤，使取排水之間起到初步隔離作用：如圖3所示：循環(huán)水取排水擋水隔離墻示意圖。

圖3 臨時方案

(1)使一、二期排水口排出的回水，延擋水堤導向漫流入海。

(2)使來自深水區(qū)的冷水自然流到一、二期取水口，

(3)擋水堤的初步要求：

①擋水堤結構

擋水堤請水利專家根據(jù)水利工程設計規(guī)范設計，建議采用常用的人工護面塊體(四腳錐體、四腳空心方塊、扭工字塊體、扭王字塊體)、石籠、大塊石等，形成檔水堤主體，防止臺風季節(jié)大浪沖跨擋水堤。再用小塊石適當填實空隙，形成擋水面。壩頂高于低潮位時的水面1～2 m，可低正常水位。堤壩不一定建成堅固的實體，以降低工程的成本。在這區(qū)域的堤

壩的密度可以適當增加，以在目前的排水和取水區(qū)間的中間地帶，形成有效的擋水面，盡量減少溫排水對堤壩的穿透，迫使流向右側，形成新的自然流道。

②擋水堤內流道疏峻

對擋水堤內的流道進行適當疏峻，清除大塊石塊、擋水物體等，有助于自然流道的形成。

③可能出現(xiàn)的問題有：

a.在擋水堤外側和碼頭內側可能產(chǎn)生淤積，需定期清淤。

b.一二期溫熱排水有可能對二期取水溫度有輕微影響，時間一長可能會逐步顯現(xiàn)。特別是三期工程投產(chǎn)后，影響會增加。

5.2 建立專用排水通道

5.2.1 專用排水通道方案

在一～三期取水口內側，沿著于海岸平行位置建一永久性圍堤，形成專用排水通道，使取排水徹底隔離。使一～三期排水口排出的回水，沿海岸方向與海潮方向平行順流到下游處漫流入海。使來自深水區(qū)的冷水自然流到一～三期取水口。

5.2.2 圍堤的初步要求：

圍堤結構：圍堤請水利專家根據(jù)水利工程設計規(guī)范設計，壩頂與海堤基本一致，有抗臺風能力。長遠考慮可在圍堤內發(fā)展溫水養(yǎng)殖業(yè)。

5.2.3 圍堤內流道疏峻

對圍堤內的流道進行適當疏峻，清除大塊石塊、擋水物體等，有助于自然流道的形成。

5.3 對策

(1)圍堤應盡量靠近岸邊建立,只要能夠將一、二期排出的溫排水圍入，距排水口保持些距離以防止排出的水流對圍堤的沖刷。這樣在吃水較淺施工難度較小,投資也可節(jié)省。

(2)對圍堤內的流道進行適當疏峻，清除大塊石塊、擋水物體等，有助于自然流道的形成。

(3)對圍堤外海底的三個可能淤積的區(qū)域的清淤情況進行監(jiān)測和定期清淤，特別是在三期碼頭區(qū)域，在三期碼頭投產(chǎn)前，應加強監(jiān)測。根據(jù)清淤物特點，建議租用采沙船進行清除清淤的沙石，其附產(chǎn)品是建筑也較緊俏的原材料，可作為三產(chǎn)向市場出售，即可變害為利，又能增加收入。另外，考慮到海沙因含鹽量較高，市場需求較少，價格明顯低于市場緊俏的河沙的情況，可考慮增加一套洗沙系統(tǒng)，以滿足市場需求，增加其附加值。

6 結束語

(1)電廠建設所增加的熱源是循環(huán)水排水口周邊地區(qū)水溫升高的根本原因，取排水口布置的特點及該水域潮流所具有的往復流特征，決定了取水溫升周期性變化的特點。對取水和排水通道采取有效地隔離措施，是消除循環(huán)水排水溫度對取水溫度影響的有效方法。

(2)消除電力生產(chǎn)過程中各熱力系統(tǒng)的內漏，提高設備熱效率，做好真空系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)的設備管理，有效降低循環(huán)水排水溫度是火力發(fā)電企業(yè)永恒的課題，又是當前緊迫的課題。這是發(fā)電企業(yè)節(jié)能減排工作的重點，做好這一工作，才能有效降低對海洋的熱污染。