广东钢铁环保迁建工程自备电厂工程取、排水口试验研究.pdf

2 0 1 2年 7月第 7期 广东水利水电 部分 为明渠 ，渠宽为 4 8 m，渠长 为 6 8 m，渠底高程为 一 1 1 O m( 黄基，下同) ，明渠后墙 以 1 ： 2 5的斜坡与 护岸相接 ，明渠两侧 以 1 ： 3的斜坡与护岸相接 ( 见 图 3 ) 。取水头部设置了 4个喇叭形取水窗 口，喇叭 口段 长为 2 5 m，每个 取水 窗 口的前端净宽 为 4 4 m，高为 4 4 m，底缘高程为 一 9 6 5 m。末端净宽为 3 6 m，高 为 3 6 m， ，顶缘高程为 一 5 2 5 m，与 3 6 m3 6 m的取水 管连接 ( 见图 4 ) 。 排水 口结构布置 ：以 5条 2 6 m( 宽 )2 6 m( 高) 的方管把厂房的温排水 引至排水 口，排水 口轴线垂直 于厂区岸线 ，排水 口为喇叭形 ( 见 图 3 ) ，喇叭 口起始 净宽为 1 3 m，高为 2 6 m，底缘 高程为 一4 6 m，喇叭 口出 口末 端 净 宽 为 2 6 m，高 为 2 6 m，底 缘 高 程 为 一 4 6 r n ( 见 图 5 ) 。 排水喇叭口平面图 图 5 6取水 口方 案试 验 6 1 取水 口设计方案试验及方案修改 构布 置纵剖面示意 ( 单位 ：高程 m) 说明：1 、图中高程单位 以 计( 5 6 高程) 2 、结构断面尺寸以啪为单位 电厂排水 口结构布置 均达 1 4 ，电厂的温升过程线起伏大。 6 1 3 取水 口设计方案存在的问题 电厂按最终 装机取水 ( 取水 流量为 7 3 2 8 m s ) ， 试验潮型为夏季中潮 。 6 1 1 热水流态 涨潮时段 ，从排水 口排 出的热水大部分进入主航 道 ，随潮流向西移动 ，少部分热水沿码头岸线 向取水 口方 向输移 ，进入取水明渠的热水有部分被取水吸纳， 当码头有船停靠时，进入码头 内侧及 取水 口头部 的热 水量会有所增大 ；落潮时段 ，从排水 口排 出的热水背 离取水 ，随落潮流流出湾 口，厂区西面水域 的二次热 水主流流经深水航道 ，随落潮流流 出湾 口，流经取水 口头部的二次热水较稀薄。 试验发现 ，近取水 口水域存 在较大范 围的环流 ， 取水头部 的水面凹陷 、热水下潜 ，被取水 口直接吸纳 ， 尤其是低 潮位时 ，取水 口头部 面层 出现间歇性漩 涡 ， 热水下潜更明显 ，对电厂安全运行很不利 。 6 1 2 取水温升 对一个完整的试验潮周进行 了取水温升测试 ，测 得电厂的平均取水温升较高为 0 9 ，取水温升最大 设计方案布置存在的主要 问题是取水头部的水 面 凹陷，热水下潜 ，取水温升升高。造成这一问题 的主 要原因是取水 口的人 流流速 过大 ( V约 为 1 2 3 m s ) ， 受电厂取水影响 ，使到取水头部面层相对高温的热水 下潜 ，被 电厂取水 直接吸纳 ，引起电厂的取水温升升 高 ，降低 了电厂的发电效率 。 6 2 取水 口布置方案的修改 电厂取水 口与排水 口相 隔较近 ( 约 7 0 0 m) ，从 电 厂排出的热水与潮 流一起作东 西向的往复流运动 ，热 水主流离取水 口较 近，取水 口区域的垂线温升分布的 试验成果表明，近取水 口区域有明显的热水分层现象 ， 本工程采用 “ 深取浅排” 方案的 目的就是力求使 电厂取 到深层的低温水。但 由于设计方案的取水 口人流流速 过大( 约为 1 2 3 m s ) ，取水 口头部面层 的热水受取 水吸纳影 响下潜 ，因而设计力求取得深层低温水的设 想大打折扣 。要解决取水 口热水下潜 的问题 ，就必需 对取水 口设计方案进行修改 ，降低 取水 的人流流速 ， 使取水口的取水不至于扰动面层 的热水层 。 9 2 0 1 2年 7月 第 7期 罗岸 ，等 ：广东钢铁环保迁建工程 自备 电厂工程取 、排水 口试验研究 试验采取了扩大取水截面积、降低取水入流流速 的办法 ，对取水 口的尺寸进行了调整 ，并进行 了优化 试验 ，得出取水 口最终的结构 布置方案 ( 见图 6 ) ：维 持设计方案取水喇叭 口的末端尺寸不变 ，将喇叭 口的 水平长度 由2 5 m延长至 8 m，对喇叭 口首端的宽 、高 各拓宽 3 O m，首端顶缘高程为 一 4 7 5 m。 r 誊I L 6 2 7 2 I 8 l 5 2 e 6 ( 至畴波堤轴线) 剖面图 。 一 高程系统： 1 9 5 6 黄基 单位：m 图6 修改方案取水口结构布置示意 7 排水口设计方案试验及方案修改 7 1 设计方案排水 口存在的问题 由于排水 口受东岸岸滩 的影响 ，出流截 面较窄 ， 排水 口出流动量较大，加之离排水 口约 1 2 0 m为2 0万 t 码头泊位 ，电厂排水对航运安全的影响为排水 口设计 要考虑的主要 因素。试 验沿排水 口轴线测得的沿程水 流流速变化 见表 1 ，从表 1可知，至码头泊位 ，热水 流形成的横向流速为 V 0 4 m s ，不能满足航运的要 求 ( 0 2 5 m s ) ；于涨潮时段 ，大部热水进入 主航 道 ，与潮流主流汇合 ，向西 和北扩散 ，仍有部分热水 沿岸线经取水 口头部向西移动 ，引起 电厂取水温升急 升。 表 1设计方案排水水流沿程流速变化 沿程距离 m 0 6 0 7 5 1 5 0 喇叭 口出流 流 速 V ( m s ) 1 1 O O 6 0 O 5 0 o 3 0 7 2 排水口修改方案 解 决 上述 排水 口存在 问题 的主要 技术 思 路 为： ( 1 ) 增设导流或挡热墙，引导热水远离岸线，降低取 水水域 的环境温升 ，从而降低电厂的取水 温升；( 2 ) 扩大排水 口的截面面积和排水 口近岸水域的过水面积、 增设辅助消能工 ，使 电厂温排水满足航行的有关要求。 经多方案试验 比较，得出以下 2个排水 口布置较 优方案 ： 1 0 排水 口修改方案 1 ：维持设计 方案的排水 口平面 布置及底缘标高不 变，将排水 口高度 由 2 6 m修改为 3 5 m；在排水 口西侧设 1道顶高程为 3 O m的挡热墙 ； 在排水 口正前方布置 2排差位式的消力柱 ，消力柱高 为 5 5 m；对 排 水 口的 右侧 边滩 进 行 开 挖 至高 程 一 5 O m( 具体布置见图 7 ) 。 排水 口修改方案 2 ：维持设计方案 的排水 口平 面 布置及底缘标高不变 ，将排水 口高度 由 2 6 m修改 为 3 5 m；在排水 口西侧设 1 道顶高程为 3 O m的挡热墙 ； 在排水 口正前方分别布置 1排消力墩和 1排 消力 柱； 对排水 口的右侧边滩进行开挖至高程 一 5 O m( 具体布 置 见 图 8 ) 8 取排水口修改方案温排放试验 在取水 口修改方案和排水口修改方案 ( 修改方案 1 或修改方案 2 ) 布置 、中潮 、满负荷机组( 二期 ) 条件下 进行温排 放试验 ，试 验表明 ，电厂取水 口经 修改后 ， 扩大了进水的截面积，人流流速 由原来的约 1 2 3 m s 降低至约 0 4 3 m s ，取水 口水面较平静和平稳 ，即使 处于低潮位 ，虽然水面仍有环流 出现，但强度很 弱 ， 水面没明显的凹陷和漩 涡出现 ，不再 出现取水 口的热 水下潜 ；排水 口方案经修改后 ，排水 出流经消能工消 杀部分能量 ，流速大为减弱 ，热水流到达 2 0万 t 码头 泊位处 ，形成的横向流速为 V0 2 5 m s ，满足了航 2 0 1 2年 7月第 7期 广 东水 利水 电 N o 7 J u 1 2 0 1 2 消能T平面布置 吁 ： 。 日 单位 ；m 高程基面： 1 9 5 f5 基 图 7 修 改方案 1排水 口结构布置示意 岸水域的水面温升较低 ，降低 了电厂 的取水温升。试 2 罗岸， 付波广东钢铁环保迁建工程自备电厂温排水物 删得 电厂 t ， 自 冀 报 止 “ 东 省 电a qP K T 、o 二 ， ，= 垄 苎 ：一 奎 小 温 差 较 3 荽 婷 ， 等 广 东 钢 铁 环 保 迁 建 工 程 自 备 小 ， 温 升 过 程 较 平 稳 ， 有 利 于 电 厂 的 运 行 安 全 。 最 菲 主 菝 。 ； 9 结 语 广州：广东省水利水电科学研究院 ，201 0 水修改方案满足了电厂要求 和航运 的有关 要求 ，方案 响试验中间成果 R 南京：南京水利科学研究院，2 0 0 9 部门采用 。 计 垒 士 丌L j J、 1 l J ， 付 幸 铜钟 但 千 檀T 白 纭由 广 泪 排， 蜘 ( 本文责任编辑 马克俊 )1 罗岸 ，付波广东钢铁环保迁建工程 自备电厂温排水物 竹 儿 r L 1，剥 上