电厂补给水泵房联合布置设计研究

李 波

广东省电力设计研究院，广东 广州 510663

电厂补给水泵房联合布置设计研究

李 波

广东省电力设计研究院，广东 广州 510663

本文阐述了1000MW湿冷机组补给水泵房优化思路，提出泵房与煤码头转运站联合布置，采用高效深井泵从码头下部取水的创新方案，确保补给水系统的可靠性和经济性，保护岸线和航道资源。

联合布置；补给水泵房；煤码头。

1 概述

火电厂补给水系统的功能是利用取水构筑物取集原水，经补给水泵加压送至净水站处理后补充至湿式冷却塔等用水点。本文以某电厂为实列，提出一种补给水泵房与煤码头转运站联合布置，采用高效深井泵从码头前沿下部取水的设计方案，确保补给水系统的可靠性和经济性的同时，节省并保护岸线和航道资源。

2 补给水系统选择

2.1 补给水系统设计原则

补给水系统按工艺流程由取水构筑物(取水头部、引水管)、补给水泵房、补给水压力供水管三个部分组成。正常情况下, 取水构筑物水下部分、补给水泵房结构、补给水管可按规划容量一次建成，补给水泵设备分期建设安装，即避免了土建分期施工对周边环境的影响和重复审批过程，又减少工程初期投资。

2.2 补给水系统配置

长江中下游地区某电厂新建4×1000MW超超临界湿冷火电机组，一期建设两台，配套建设5000吨级煤码头。电厂补给水水源取自长江，平均每台机组补给水约为1700m3/h，主要水文特征参数为(1985国家高程)：

0.1%的校核洪水位： 22.18m

1%的设计洪水位： 20.77m

97%的设计最低水位： 3.97m

99%的校核最低水位： 3.62m

煤码头设计高水位： 19.89m

煤码头设计低水位： 3.72m

电厂补给水系统可选择以下两种配置方式：

(1) 补给水泵房一次建成，一期布置3台补给水泵(2用1备)，二期再安装2台。补给水压力供水管按4台机组容量设计2条补给水管，一次建成。

(2) 补给水泵房一次建成，一期布置3台补给水泵(2用1备)，二期再安装1台大泵，并改建1台小泵为大泵。补给水压力供水管按4台机组容量设计2条补给水管，一次建成。

3 补给水取水构筑物和补给水泵选择

3.1 补给水取水构筑物设计原则

河道取水泵房的型式一般包括岸边式(敞开式)、河床式取水构筑物和泵船，具体应结合陆域、水下地形图，分析河流特征、河床地质、结构形状、施工条件、航运要求等因素确定，并考虑取水头部防冲刷、防泥沙淤积和防漂浮物的措施。

3.2 补给水取水构筑物布置

长江中下游河段航运繁忙，船舶运载货物品种多、运输量大，具有近岸水域水深条件良好，水位变幅较大的特点。该电厂配套建设煤码头采用直立式高桩梁板结构形式，为满足停泊和行驶需要，煤码头前沿设计河床底位于等高线-2.00m处，码头兴建后所增加的阻水面积较少，对沿岸水流改变较小，不会产生挑流、回流等不良流态。由于压力水管不宜贯穿长江大堤，岸边式(敞开式)和泵船取水需占用河道岸线，对河道行洪的影响不可避免，需要进行专题论证后报河道管理部门审批，综合考虑适宜采用河床式取水，初步拟定2个取水头部的平面位置见图1，即码头上游880m处的取水点1、码头前沿线后方的取水点2。

图1 取水口平面位置图

结合取水口平面位置，可选择下列三种取水布置方案：

煤码头上游取水方案I：码头上游880m处取水，设置取水头部，通过自流引水管引水至固定式补给水泵房进水间。该方案土建施工难度较高，周期长，投资高，系统复杂，设备维护量大，适应水位变化能力较弱，取水头部周围河床需定期清淤。

泵船取水方案II：码头上游880m处取水，补给水泵布置在移动式泵船内。该方案施工周期短，适应水位变化能力较强，船体对于防风浪、防碰撞运行要求较高，船体水上部分定期进行防腐和无损探测维护。

煤码头下部取水方案III：码头前沿转运站下部取水，补给水泵布置在码头转运站内。该方案与码头同步施工，适应水位变化能力强，利用航道定期清淤的外部条件，运行维护管理方便，结构简单，减少征地。

3.3 煤码头下部取水安全性分析

取水方案技术经济比较见表1。

通过表1技术经济比较可知，煤码头下部取水方案能够显著节省土建费用，因此，从以下方面进一步分析取水安全性。

3.3.1 取水头部防冲刷、防淤和防漂浮物分析

码头要求布置在岸线较为顺直，岸滩稳定良好，河床抗冲能力较强的河段，与取水头部布置原则相一致。

长江中下游河段水源来水量充沛， 97%设计枯水位略高于煤码头设计低水位，取水水深达6m，水深条件良好，河道水质相对较好，除江面的漂浮物外，水草很少，因此，适宜采用较为简便的滤水设备，从而减轻运行维护工作量。

在煤码头下方进水口迎水面和侧面设置百叶格栅板，有利于拦截江面的漂浮物。煤码头具备常年清淤条件，并且码头下方抛石斜坡护面，有利于减少对取水头部泥沙淤积。

表1 取水方案技术经济比较

3.3.2 取水对河道通航安全影响分析

当水下取水头部未设置安全警示标志或标志不明显时，会对过往船舶形成威胁，造成船舶事故性污染。煤码头下方取水头部利用煤码头警戒保护设施，无需占用河道另建航标警戒装置，不影响通航安全。

煤码头与取水构筑物合二为一，在大堤保护区内新建建筑物仅一处，土建施工仅为进水百叶格栅、水泵基座和补给水管管架，补给水压力管沿码头引桥和厂外输煤栈桥侧敷设，不仅减少了征地，简化河道管理部门审批手续，而且具有施工难度小、工期短的优点。

3.3.3 煤系统运行对取水水质安全影响分析

煤码头属于电厂主体工程配套单位，有利于取水头部安全责任管理。

煤码头采用装卸效率高的环保型物料输送设备，设置取水头部现场不间断监控系统，电厂建立健全防水质污染管理制度和应急预案，提高取水安全和应急水平。

取水设备由港区统一管理，减少定员，无需重复新建生活配套设施，减少污染源。

3.4 补给水泵可靠性分析

大型电厂补给水泵具有长期连续运行、设备利用率高的特点，一般多采用卧式离心泵。近年来高效深井泵应用于广东平海电厂(2×1000MW)海水淡化取水泵共3台，和贵州乌江构皮滩水电厂一级～三级泵站补水泵各4台(见表2)，实践证明，设备连续运转平稳可靠，能耗较低，故障率较小，操作简单，易于实现自动化和远程控制。深井泵由泵、电机、泵座、出水管部件、转动部件、入口滤水器部件等组成。水泵叶轮选用先进的水力模型，采用封闭式设计，最大限度减少径向叶轮流道的冲击损失，提高水泵的水力性能和效率，水泵流量大于700m3/h时效率达到80%，与卧式双吸离心泵相当；在水泵工作部件的下壳轴承处采用迷宫防砂环设计，有效阻止砂粒进入轴承室。传动轴、叶轮采用高强度不锈钢，轴的径向振动小，水泵运行平稳，噪音低。叶轮单级扬程大，因而减少了泵工作部件的外形尺寸和转动部件的数量，降低了故障率；泵轴承设计为分段，每段长度2.5m，可分段吊装检修；电机采用立式，推力轴承能承受水泵转子重量及工作时的轴向力，电机冷却方式为空——空冷，无外部冷却水消耗。

该工程配置的补给水泵单泵流量Q=1700m3/h，扬程H=45m，轴长20.79m，配6kV双速电机，因此采用产品性能好、质量稳定的高效深井泵，同时从设备设计、制造、监造、验收、施工安装等方面严格控制质量，确保补给水系统安全可靠运行是完全可行的。

表2 电厂供水系统高效深井泵应用情况

4 结论

综上所述，针对长江中下游水源水量充沛，水深条件良好，河道水质相对较好的特点，提出湿冷火电机组补给水取水建筑物及补给水泵房结合煤码头布置，水泵布置在码头转运站内，采用高效深井泵从码头下部取水，防冲刷、防淤、防漂浮物条件良好，运行维护管理方便，节省了土建费用，保护了长江岸线和航道资源，充分体现了建设低碳环保火电厂的设计理念。

[1]西北电力设计院．电力工程水务设计手册[M]．北京：中国电力出版社，2005.

[2]李波．滨海火电厂1000MW机组循环水泵选型方案的探讨[J]．机电工程技术，2007，(11)．

[3]吴亚妮，等．构皮滩水电站观景供水系统大型长轴深井泵站设计[J]．西北水电，2008，(3)．

Study on Make-up Pump House Combined Layout Design in Power Plant

LI Bo
(Guangdong Electric Power Design Institute, Guangzhou 510663, China)

To analysis of the wet circulating cooling system based on “low-carbon (LC) and environmental protection”of 1000MW Power Units, we give a reliability and economical arrangement of make-up pump house, which intake from coal wharf apron below transfer station by long shaft deep pump, and protect shoreline resource of the river.

combined arrangement; make-up pump house; coal wharf.

TM621

B

1671-9913(2013)02-0054-05

2012-10-08

李波(1976- )，男，陕西西安人，高级工程师，从事水工设计工作。