印尼巴厘岛一期3×142MW燃煤电厂项目循环水取水方案优化

尹子旭

摘要：本文结合我院多年的工程经验，在参考国内外同类型机组的工程设计的基础上，对本工程循环水取水方式拟定了明渠取水及顶管取水两个方案，并对各方案进行了技术经济比较，以期获得符合本工程实际较优的循环水取水方式。

Abstract： Based on the engineering experience of institute for many years and the engineering design of the same type of units at home and abroad， this paper proposes two schemes for water intake in open channel and water intake in top pipe. The technical and economic comparisons were carried out for each scheme， in order to obtain a circulating water intake method that is in line with the actual project.

关键词：水文条件;循环冷却;供水系统;经济性

Key words： hydrological conditions;cyclic cooling;water supply system;economy

中图分类号：TM621                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）30-0171-02

0  引言

为切实贯彻落实华电集团节约工程造价、降低运行费用的要求，本工程对循环水系统进行了优化设计，其主要优化原则和方法满足国家及行业现行的标准、规程、规范的要求。

本报告根据本工程所处厂址的自然条件，结合厂区总平面布置情况和巴厘海海域的水下地形情况，对循环水取水方式进行了全面的优化设计及方案比较。

1  电厂概述

印尼巴厘岛一期3×142MW燃煤电厂项目位于印度尼西亚巴厘岛省北部的爪哇海南岸Buleleng统治区Gerokgak分区塞露坎巴弯村，距离巴厘岛省会城市Denpasar约两个半小时的车程。

电厂分两期建设，首期建设规模为3×142MW的燃煤电站，并留有扩建2×300MW燃煤机组的场地。

厂址区域场地相对比较平坦，南高北低，标高在13.5m～0m（基准面为当地平均海平面MSL，下同）之间，呈约2%的斜坡。厂址区域多为椰子树及农田，还有一些民居及鱼塘分布其中，在电厂建设期间，部分房屋及鱼塘需拆迁。厂区的南部群山绵延，在厂址的东部有一条小的排水沟。

2  厂址自然条件

水文条件：

2.1 水源

电厂循环冷却水系统是采用厂址附近海域的海水作为冷却水源的母管制直流供水系统。电厂所需淡水来自海水淡化，电厂拟自建海水淡化厂，海水淡化厂原水取自厂址海域海水。厂址海域水深条件良好，水量充沛，海水含沙量极少，流速小，潮差较小。

2.2 潮位

电厂取水海域设计潮位如下：

P=0.1%设计高潮位1.0m;

P=1%设计高潮位0.96m;

P=97%设计低潮位-1.1m;

P=99%设计低潮位-1.11m。

3  循环冷却水供水系统

3.1 循环冷却水系统概述

本工程新建3×142MW燃煤机组，循环水系统拟采用一机一泵（3×100%）的母管制直流循环供水方式，利用厂址附近海水作为电厂循环冷却水水源。因业主与当地签订的供电协议中对发电量的要求较高，当一台循泵发生故障时，机组不能减负荷运行，因此3×142MW机组拟设置1台100%公用备用循泵。

本工程海水自取水口流至循泵房，由循环水泵升压后经厂区循环水压力管直接流入凝汽器，循环冷却水经凝汽器热交换后，先至脱硫系统供海水脱硫用，再经钢筋混凝土排水沟和排水口排入海中。循环水系统简要流程如下所示：

海水→取水口→自流引水管或取水明渠→循泵房→厂区循环水进水管（2×DN2800）→凝汽器/开式水热交换器→厂区循环水排水沟（2×2.5m×2.5m）→海水脱硫系统→循环水排水沟（3.6m×3.6m）→敞开式排水扩散口→海水

3.2 循环水量

中国华电工程（集团）有限公司经与GEB沟通后，在2011年7月26日提供的印尼巴厘岛项目环保标准中明确巴厘岛项目海水冷却排水温升按7℃考虑。据此设计院与凝汽器厂家协调配合后，为在满足环保要求的同时降低机组设计背压、减少煤耗，本工程加大了循环水泵的出力，令经过凝汽器后的循环水温升不超过5.5℃，总的排水温升不超过7℃，以满足当地的环保要求。

循环水量主要由两部分组成，即汽机凝汽器冷却水量及辅机冷却水量。最大连续运行工况（TMCR工况）下每台142MW机组的汽机凝汽量为306.833t/h，开式循环冷却水取自循环水，每台机需冷却水量为2100t/h（未计入凝汽器冷却水量）。根据循环水供水系统的计算结果，循环水泵采用固定叶泵，冷却倍率为m=106.25倍，其循環水量见表1。

4  环水取水方案及技术经济比较

4.1 循环水取水方案

循环冷却水工程为电厂建设中的宏大工程之一，在满足电厂供水安全可靠的条件下，如何降低冷却水工程的造价，提高运行的经济性，具有十分重要的作用。本工程取水设施按3×142MW机组容量设计，循环水取水方式拟采取如下两个方案：

4.1.1 钢顶管取水（方案一）

该方案3×142MW机组合用2个钢制单点式取水头，2个取水头中心间距16.5m，每个取水头直径￠10m，取水窗高2.5m，顶标高-9.00m，底缘标高-11.50m，距河床高度约为5.7m，取水口流速小于0.3m/s。单点式取水头采用浮运沉箱法施工，取水头附近需设置警戒装置。

每个取水头与1根DN2800自流引水钢管连接，共2根，单根全长约142m，采用顶管法施工，頂管顶到河床一定标高时，采用水下沉管与取水头连接。自流引水管端部中心标高约-15.00m，尾部中心标高（循泵房前池）约为-7.50m，管内设计流速约为2.35m/s。钢制取水头，自流引水管除喷涂加强级防腐涂料外，还需采取阴极保护措施（牺牲阳极法）。

该方案循环水泵房设于厂区北侧临海护岸旁，3台机组设1座循环水泵房，内设循环水泵4台，水泵中心距为6.9m，自取水口至循环水泵吸水间的水头损失约为2.16m。循泵房由进水间及泵房间组成，室外地坪标高为4.50m，运转层标高为4.80m，底标高为-9.50m，深14.30m。循泵房地下部分宽度29.70m，进水方向长度为38.94m，泵房地上部分宽度57.60m，进水方向长度为30.35m，其中进水间长度为13.95m，泵房间长度为16.40m。

每台142MW机组配1台100%容量立式混流循环水泵，长期连续运行，3台机组设1台备用泵，共4台泵。循环水泵设计流量9.67m3/s，设计扬程16.1m，额定功率2150kW。

4.1.2 明渠取水（方案二）

该方案3×142MW机组合用1条进水明渠，明渠底宽7m。根据南京水利科学研究院的波浪数学模型计算研究，在平均水位0.00m条件下，如波高为2m，则波浪约从-2.4m等深线处开始破碎;在99%设计低水位-1.11m条件下，如波高为2m，则波浪约从-3.5m等深线处开始破碎。考虑适当余量后，本工程拟将取水明渠开口设在约-6.00m等深线处，低于99%低潮位4.89m，同时也避开了波浪破碎带形成的翻沙对取水的影响。

为减少波浪对循环水泵取水的影响，明渠开口方向与进水方向成45度角。明渠渠底标高-6.00m，两侧挡浪堤在靠近电厂侧标高与电厂场地标高一致，为4.50m，在靠近开口侧为1.50m，高于0.1%高潮位0.50m。进水明渠在99%设计低水位时设计流速约为0.41m/s。

取水明渠堤结构型式为斜坡式堆石堤结构，堤顶宽度2.0m，内外边坡采用约1：1.5，坡底设大块石护底。暂定靠近码头处外边坡采用1：2.5，马道宽3.0m。最终边坡及护面结构由模型试验确定。

取水明渠穿海堤处采用2×7.5m×2.5m（高）C40钢筋混凝土自流引水暗沟与循环水泵房进水间连接，自流引水暗沟与明渠连接处沟底标高-6.00m，与循环水泵房连接处沟底标高-7.50m，沟内设计流速约为0.77m/s。自流引水暗沟还能起到一定的消浪的作用。

该方案循环水泵房位置及尺寸与方案一基本一致，但由于明渠取水的水头损失较小，自取水口至循环水泵吸水间的水头损失约为0.66m，故循环水泵房底标高可抬高至-8.00m，深可减小至12.80m。

4.2 循环水取水方案的技术经济比较

顶管方案取水头及取水管工程造价约3790.2万元，循环水泵房土建费用约2177.8万元，混凝土泵罐车施工增加费约60.1万元，编制年价差约1979.4万元，工程总投资约8007.5万元。其优点是施工面较小，对外界特别是临海护岸的影响小，且当地处于地震多发地区，钢管的抗震性能较好;其缺点是由于输送的是腐蚀性较强的海水，钢管除需要喷涂加强级防腐涂料外，还需采取阴极保护措施。此外由于需要专业的施工机具及人员，均需从国内运至现场，运输价格与人工费用较高，且当地水下均为砂质土，对顶管施工将造成一定的困难。

明渠方案取水明渠造价约968.9万元，循环水泵房土建费用约2068.2万元，混凝土泵罐车施工增加费约67.3万元，编制年价差约3352.2万元，工程总投资约6456.6万元。采用明渠方案的缺点是由于电厂前沿水深迅速加深，水下地形的坡度很陡，施工时将比较困难，施工工作面较大，工程量可能也会比较大。同时当地处于地震多发地区，还需增加边坡结构的抗震分析计算及明渠护面结构的抗风浪作用模型试验。优点是由于施工材料均为石材及混凝土材质，防腐性能较好，且该方案无需专用施工机械及人员，施工方便，造价比较低。

4.3 结论

方案二取水明渠比方案一顶管工程施工工作面较大，工程量可能也会比较大，但总投资节约约1551万元，且无需专用施工机械及人员，施工方便，也不需要额外进行防腐处理，因此本工程推荐采用明渠取水的方案。

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