某電廠循環水管道材質比選探討

韓 剛，劉召平

（國核電力規劃設計研究院有限公司 北京 100095）

1 概述

廠址規劃建設4臺1000MW超超臨界直流循環機組，一期建設2臺，直接從外海取水，供水系統采用單元制。項目一次設計，分期建設。

2 循環水供水系統簡述

2.1 電廠循環水量

本期2臺1000MW超超臨界直流循環機組循環冷卻水量見表1。

2.2 循環水系統流程

循環水取自外海，一臺機組配3臺循環水泵，系統流程如圖1所示。

表1 循環冷卻需水量表

圖1 循環水系統流程圖

3 循環水管道設計參數

循環水泵房布置在廠址東部靠海側，主廠房布置在廠址中部，循環水通過兩條循環水壓力管送至主廠房，經過凝汽器換熱后再由兩條壓力排水管排入虹吸井。虹吸井后為無壓管溝，采用現澆鋼筋混凝土方溝，不在本文比選范圍內。

廠區循環水管管頂覆土約5.5m，與主廠房接口部分管頂覆土約16.5m。

循環水管道參數如下：

設計壓力：0.20 MPa，試驗壓力：0.45MPa；

使用壽命：30年以上；

長度：單條循環水管道長度約650m，每臺機組配置為2條循環水管；

管徑：DN3200；

流速：3.67m/s；

輸送介質：海水。

4 循環水管管材比較

目前，國內大型火電廠和核電廠循環水管采用的管材有：襯膠鋼管、現澆鋼筋混凝土管、預應力鋼筒混凝土管、玻璃鋼外包混凝土管四種管材。

4.1 管材特性

鋼管是一種常見的管材，有比較成熟的使用經驗。其缺點是埋深大時造價較高，內外防腐施工要求較嚴格；優點是管材適應性較強，抗高壓，施工進度快，應用較普遍。

現澆鋼筋混凝土管是核電廠循環水管道應用較廣的管材，造價相對較低，對于直流供水低壓循環水壓力管有較好的適應性。但是施工工序較多，水壓試驗難以保證，滲漏現象嚴重。

預應力鋼筒混凝土管（PCCP管）根據其結構一般可分為內襯式(L型)和埋置式(E型)兩種。二者差異在于，E型管鋼筒內外兩側均裹有混凝土，然后纏繞預應力鋼絲，L型管則在鋼筒內側有混凝土，預應力鋼絲直接纏繞在鋼筒上。目前，電廠循環水管主要采用E型PCCP管。它同時具有鋼管和混凝土管的特點：承壓高，耐腐蝕。但接口和管件仍為鋼制。

玻璃鋼外包混凝土管同時具有玻璃鋼管和鋼筋混凝土管的特性，具有水力性能好、工作壓力范圍廣，耐腐蝕性能優良和承受外壓高，能適應地形變化等優點。

鋼管、現澆鋼筋混凝土管、預應力鋼筒混凝土管、玻璃鋼外包混凝土管主要性能見表2。

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4.2 管材技術比較

考慮到鋼管、現澆鋼筋混凝土管、預應力鋼筒混凝土管、玻璃鋼外包混凝土管四種管材各有優缺點，在國內核電工程中均有應用。本專題根據本工程循環水管的設計特點進行詳細的分析比較。

4.2.1 循環水管設計特點 根據第3節可以看出本工程循環水管設計有以下特點：

(a)埋深大（5.5m～16.5m左右），在地下水位以下；

(b)工作壓力低；

(c)接口，管件多，尤其是主廠房附近；

(d)輸送海水，耐腐性要求高；

(e)管道布置在豎向布置上有一定起伏；

(f)使用壽命長（30年）。

4.2.2 管材技術比較 根據循環水管設計特點，四種管材詳細的技術比較見表3。

從以上比較可以看出：玻璃鋼外包混凝土管雖然施工工序復雜，但是抗腐蝕、抗外壓能力強，使用壽命久，水力性能良好，適應地形起伏變化，海生物不易附著，技術上最適合本工程循環水設計特點；鋼管抗腐蝕、抗外壓能力差，維護麻煩，技術上適用性最差；預應力鋼筒混凝土管接口多，施工安裝起吊設備要求高，現澆混凝土管壓力試驗困難很大，技術上適用性一般。

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4.3 管材經濟比較

管道的經濟比較采用《火力發電廠水工設計規范》DL/T5339-2006推薦的年費用最小法，將循環水管道各配置方案的一次性投資與方案實施后在預測到的經濟服務年限內逐年支付的運行費用，按動態經濟規律將投資與運行費用均換算到指定年（投產年）再在經濟服務年限內等額均攤，最終比較各方案的年均攤值，取年費用最小的方案作為推薦方案。見表4。

表4 管材經濟比較表（一臺機）

5 結論

通過以上經濟技術比較可以看出，現澆鋼筋混凝土管材投資費用最低，年費用最高；玻璃鋼外包混凝土管、鋼管及投資相差不大，玻璃鋼外包混凝土管年費用最低。故本工程推薦采用玻璃鋼外包混凝土管。

[1]DL/T 5339-2006，火力發電廠水工設計規范[S].

[2]GB 50013-2006，室外給水設計規范[S].

[3]GB 3091-2008，低壓流體輸送用焊接鋼管[S].