某電廠河床式取水與泵船取水方案比較研究

張 林

(中國(guó)電力建設(shè)工程咨詢中南有限公司，湖北武漢 430071)

0 引言

擬建某工程為2×1 000 MW機(jī)組，采用帶冷卻塔的二次循環(huán)供水系統(tǒng)，夏季最大耗水量約3 210 m3/h，年平均補(bǔ)給水取水量約2 940 m3/h。水源擬采用長(zhǎng)江地表水。

本文的編制是在配合業(yè)主進(jìn)行通航論證審批時(shí)，應(yīng)航道管理部門的要求，結(jié)合工程勘測(cè)資料，進(jìn)行取水的多方案研究及比較。

1 取水點(diǎn)的確定

根據(jù)可研的成果，擬建工程取水口位于長(zhǎng)江湖口河段右岸。取水口斷面97%枯水流量約5 530 m3/s，相應(yīng)97%枯水位為3．6 m，枯水流量大，水深條件較好。

取水口所在的長(zhǎng)江湖口河段為Ⅰ級(jí)通航河道，主航道位于取水口所在的右岸。根據(jù)多年河道地形圖對(duì)比顯示，右岸側(cè)5 m等深線年際間變化不大，取水河段河勢(shì)和岸灘較穩(wěn)定，航道單一順直，具備建設(shè)取水口的水域條件。

2 取水方案的確定

2．1 敞開式取水構(gòu)筑物方案(明渠取水)

敞開式取水構(gòu)筑物是采用開挖明渠引水至泵房的方式。對(duì)于在長(zhǎng)江河道上人工開挖的明渠，淤積情況不好預(yù)測(cè)，而且在長(zhǎng)江段進(jìn)行如此大的工程，需堤防部門進(jìn)行審批，還要論證對(duì)堤防安全、行洪等影響，因此本工程不推薦采用此方案。

2．2 河床式取水構(gòu)筑物方案

河床式取水構(gòu)筑物方案是采用取水頭部加自流引水管的方式引水至泵房。一般是在多泥沙河流上取水時(shí)采用，特別是在防洪堤外，修建敞開式取水構(gòu)筑物不經(jīng)濟(jì)或施工難度大時(shí)，宜在防洪堤內(nèi)側(cè)修建取水構(gòu)筑物，而用引水管道穿越防洪堤。

2．3 移動(dòng)式取水構(gòu)筑物方案(泵船取水)

在河道合適的位置設(shè)置駁船，用活動(dòng)引橋與固定引橋?qū)⑵涔潭ㄓ诎哆?。取水水泵安裝在船體上，送出管道通過鋼桁橋與岸邊管道相連接。目前國(guó)內(nèi)在長(zhǎng)江上游水位變幅較大的河段，采用泵船取水已經(jīng)積累了成功經(jīng)驗(yàn)。

本文主要是針對(duì)河床式取水構(gòu)筑物方案與泵船取水方案進(jìn)行比較。

3 河床式取水構(gòu)筑物方案

3．1 取水方案概述

根據(jù)長(zhǎng)江校核洪水位確定水泵房0．00 m層標(biāo)高為23．50 m，底板標(biāo)高0．00 m。泵房?jī)?nèi)設(shè)置有平板鋼閘門、格柵清污機(jī)及旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，以方便檢修及攔截雜草污物。泵房?jī)?nèi)安裝3臺(tái)臥式離心泵，同時(shí)預(yù)留2臺(tái)水泵安裝位置。

3．2 主要施工工藝

取水頭部采用鋼結(jié)構(gòu)蘑菇形，共2個(gè)，其凈空尺寸:直徑2．5 m，進(jìn)水窗高度1．0 m，采用樁架支撐，本體為鍍鋅防銹。為了保證取水頭部的安全運(yùn)行，在取水頭部周圍10 m范圍內(nèi)的岸坡采用1．0 m厚塊石護(hù)坡。

長(zhǎng)江水經(jīng)2根DN1 000鋼管自流進(jìn)入水泵房，單根管長(zhǎng)約323．5 m。擬定靠近取水頭部的引水管約20 m長(zhǎng)采用樁架，水下安裝的施工方法;引水管出大堤局部采用水下開挖埋管;其他靠近泵房及穿大堤部分采用頂管施工，泵房下部結(jié)構(gòu)作為頂管施工井。為了防止水流沖刷，引水管管頂水下開挖埋管段和一定范圍內(nèi)的岸坡采用1．0厚水下拋填塊石保護(hù)。

水泵房下部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，沉井施工。上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，砌體圍護(hù)，屋面系統(tǒng)采用梯形鋼屋架和輕型屋面板。

4 泵船取水方案

4．1 泵船方案概述

取水泵船上布置設(shè)計(jì)5臺(tái)臥式離心泵作為取水泵，本期安裝3臺(tái)，預(yù)留遠(yuǎn)期2臺(tái)水泵的安裝位置。另外為保證取水泵能正常吸水，設(shè)2臺(tái)真空泵，泵船設(shè)置排水設(shè)施，每臺(tái)水泵進(jìn)水管上設(shè)置1臺(tái)全自動(dòng)過濾器。

取水泵為負(fù)壓?jiǎn)?dòng)，啟動(dòng)前先利用真空泵將泵和吸水管的空氣抽出并充滿水后才能啟動(dòng)取水泵。

泵船上取水泵及其管道系統(tǒng)的控制均可在取水泵船操作員站上集中控制，也可就地操作。其他消防系統(tǒng)、艙底水系統(tǒng)、生活用水系統(tǒng)、疏排水系統(tǒng)等均采用就地人工控制。

因與岸邊的距離較遠(yuǎn)，共設(shè)置3個(gè)管道鋼筋混凝土支架(墩)對(duì)支撐管道。

4．2 泵船船體結(jié)構(gòu)

泵船為首尾對(duì)稱的方箱形結(jié)構(gòu)。船主體為鋼質(zhì)、全電焊、橫骨架式結(jié)構(gòu)。主船體:42．2 m ×14．6 m ×1．6 m(吃水約 1．00 m);取水泵船房間布置:取水泵間、電氣控制間、廁所，所有房間按一層布置。

為了提高取水泵船的使用年限確保30年以上，且船體外殼板水下部分終身免維護(hù)。全船船底板、船側(cè)板、船甲板厚度按此要求加厚，其防腐余量不小于2 mm，并且選用船用防污防腐材料(防水藻、螺等水生物)。

5 河床式取水構(gòu)筑物方案與泵船取水方案的比較

河床式取水構(gòu)筑物方案和泵船取水方案的技術(shù)比較見表1。

表1 取水方案技術(shù)比較

河床式取水構(gòu)筑物方案和泵船取水方案的經(jīng)濟(jì)比較見表2。

表2 取水方案經(jīng)濟(jì)比較 萬(wàn)元

6 結(jié)論與建議

對(duì)于河床式取水構(gòu)筑物方案:按現(xiàn)階段的方案，取水頭部窗口的下沿距離2000年6月實(shí)測(cè)河床垂直距離還有6 m。而航道管理部門為了保證通航安全，建議將取水頭部窗口降低至航行水深6．5 m，按此要求調(diào)整后目前確定的取水頭部窗口的下沿距離河床垂直距離僅為0．86 m。這一距離既無(wú)法滿足《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范》中“頂部進(jìn)水的淹沒式取水建筑物的進(jìn)水孔，宜高于河床1．0 m～1．5 m”的要求，也無(wú)法保證取水安全性。

對(duì)于泵船取水方案:取水口位置的長(zhǎng)江的水位最大變幅為18．83 m，且取水點(diǎn)附近河岸較陡，泵船取水能適應(yīng)此地形條件。為保證在低水位時(shí)有一定的吸水深度，泵船位置在河床底標(biāo)高－7 m～－8 m處，此處取水泵船及鋼桁架在高水位時(shí)僅占用河道約50 m，對(duì)河道的通航有一定影響。

根據(jù)以上技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較，泵船取水造價(jià)較固定式泵房年費(fèi)用低73．8萬(wàn)元，同時(shí)考慮到通航管理部門的要求，擬建工程推薦采用泵船取水方案進(jìn)行取水。

［1］GB 50660-2011，大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［2］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(guó)電力出版社，2010．