某电厂取水方案比较研究

吴兆和

（中国能源建设集团江苏省电力设计院，江苏 南京 211102）

根据《火力发电厂水工设计规范》（DL/T 5339—2018）要求，在天然河道取水时，对于单机容量在125MW及以上的火力发电厂，取水保证率为97%；对于单机容量在125MW以下的火力发电厂，取水保证率为95%。因电厂取水保证率要求高，通常情况是在河流岸边修建泵站取水，在设计中相对较多采用。随着泵船取水技术的成熟、泵站适应性能的提高，加之国内在水位变幅较大流域采用泵船取水积累了一定的经验，因此采用泵船取水方案在电厂取水中逐步得到推广。文章结合具体工程对岸边泵房取水和泵船取水方案进行比选论证，为其他工程设计提供参考。

1 工程概述

某电厂位于浏阳经济技术开发区北园片区，距长沙市43.0km，拟建设2×75MW级天然气分布式机组。本期工程2×75MW级天然气分布式机组补给水量约为210m3/h，达规划容量（4×75MW）时，补给水量约为420m3/h。该工程补给水水源为湘江支流捞刀河，取水口位于捞刀河右岸拨茅滩渡口附近，距厂区约3km。工程取水口处90%保证率的枯水流量为0.31m3/s、95%保证率的枯水流量为0.23m3/s、97%保证率的枯水流量为0.20m3/s。取水口处1%设计洪水位（1985国家高程基准，下同）为52.6m、2%设计洪水位为52.0m、95%设计枯水位为45.19m、97%设计洪水位为45.17m。

2 取水方案设计

2.1 泵船取水方案

泵船取水方案即在河道合适的位置设置浮船，取水泵安装在船体上，水泵出水管道通过钢桁桥与岸边引水管道相连接，船体利用活动式引桥与固定式引桥将其固定于岸边。浮船随着水位的变化自动升降，通过调整联络管（用以连接水泵出水管和岸上输水管）和岸上输水管路的相对连接，适应水位落差变化的影响。可以看出，取水泵船方案主要由浮船、水泵、联络管、岸上输水管、阀门、供配电设备、起吊、系留设备等组成，另外还有照明、通信设备、船体防护设备及水位报警等配套设施。

浮船的平面布置主要包括水泵间和船首、船尾等部分。水泵间的布置可分为上承式和下承式两种。上承式指将取水泵机组安装在船甲板上面（见图1），这种布置便于安装和操作，进、出水管铺设在甲板上，但这种布置基础高、重心高、稳定性差、运行振动大；下承式指将取水泵机组安装在船舱底骨架上（见图2），这种布置重心低、稳定性好、运行振动小，但管理、操作不便，且通风条件较差。根据浮船的锚固、移位方式及操作要求，在浮船的首尾甲板上布置绞盘、系缆桩、导缆钳等配套设施。

图1 上承式设备布置图

图2 下承式设备布置图

该工程取水点设在捞刀河右岸，所在地段河宽约90m。取水河段1%洪峰流量为2810m3/s，相应的洪水位为52.6m；取水河段97%枯水水位为45.17m；洪枯水位差约为7.4m。取水河段河底高程约为42.0m。根据取水河段水下地形图及洪峰流量估算，取水河段洪水期水流流速可达4.5m/s。

结合取水量、取水河段水文及地形特征，该工程拟按规划容量机组的取水要求配置1条泵船。泵船长约14m、宽约6m、深约1.5m。泵船采用钢质船体，采用上承式布置方式，将水泵机组安装在船甲板上面；采用橡胶接头钢联络管，将钢联络管两端用带法兰盘的橡胶软管连接，固定在钢结构的引桥上；钢引桥一端与岸边支墩（应设置在洪水位之上）的悬挂结构连接，另一端搁置在泵船侧面的球形支座上，并在球形支座上设置能受拉、受压的2套弹簧，以适应浮船受风浪影响造成离岸或靠岸移动；引桥兼作交通桥，方便操作管理。取水泵船上本期安装2台20085S取水泵，单泵流量为210m3/h，扬程约为85m，1用1备；预留1台水泵的安装位置（见图3）。

2.2 岸边泵房取水方案

本方案拟在捞刀河右岸新建1座补给水取水泵房及取水设施；在捞刀河右岸设置1座岸边式进水口，进水口后接1条自流式进水沟道，进水沟道后接补给水泵房。补给水泵房土建部分按规划容量机组的取水要求一次建成；泵房内本期安装2台20085S取水泵，单泵流量为210m3/h，扬程约为85m，1用1备；预留1台水泵的安装位置。由于捞刀河洪枯水位差达7.4m，综合考虑泵房取水及防洪要求，确定泵房底板顶高程为43.20m、顶板高程为53.00m、泵房埋深约10m。取水口施工时，需设置施工围堰；为减少工程投资，应选择在枯水期施工取水工程（见图4）。位波动，稳定性较差。因此，当水位变幅较大、较快时，一定要及时调整联络管与岸上出水管路的相对位置，使其更好适应水位波动变化；汛期时取水河段流速可能会

图3 取排水构筑物平剖面布置图（单位：mm）

图4 岸边取水泵房方案平剖面图（标高以m计，其余尺寸以mm计）

3 取水方案技术经济比较

（1）根据本工程取水河段的自然条件，泵船取水方案、岸边泵房取水方案在技术上均是可行的。

（2）泵船取水方案工程投资约230万元，其中船体及配套设备造价约200万元，岸上配套土建设置造价约30万元；岸边泵房取水方案工程投资约300万元，其中设备费约80万元，结构本体土建投资约120万元，施工围堰及基坑工程费用约100万元。综合来看，取水泵船方案与岸边泵房相比，投资较少。

（3）建设期间，取水泵船方案在厂家定制，一般浮船泵站的建设周期为120d，制作周期短。相对岸边泵房方案，不需要建设复杂的水工建筑物，避免了设置施工围堰或水下施工技术难题，因此，水位落差越大，取水泵船方案节约的投资就越多。运行期间，泵船采用自动控制系统，操作简单、安装方便，无水下操作部件，检修方便。取水泵船一般取水面以下1.5～2.0m的水，能较好地适应水位的变化，因而所取表层水质较好、含沙量较低。另外，在极端水文条件下，必要时泵船可改变取水位置，可随着主流位置迁移，这是岸边式泵房所不具备的。较岸边式泵房相比，取水泵船虽然有突出的优点，但也有其缺点：当取水泵船所在流域水位变幅较大、较快时，联络管与岸上出水管路的相对位置一旦不及时调整，极易引发管路裂事故；汛期浪大流急，浮船受水达到4.5m/s，要采取固定措施，保证泵船的稳定性。

（4）相对泵船取水方案，岸边泵房取水方案受取水河段水位变化和流速变化的不利影响较小，运行更加稳定。但由于取水河段水位变幅较大，泵房埋深较大，土建投资也较大；同时需要设置施工围堰，采取深基坑围护措施，施工难度大，施工工期较长，这也进一步增大了工程投资。

4 结论

综上所述，对该工程补给水取水而言，泵船取水方案、岸边泵房取水方案在技术上均是可行的。与岸边泵站取水方案相比，取水泵船方案的最大优点是不对河流自然岸坡产生破坏，同时避免了常规的岸边泵站施工中设置围堰干法施工或水下基础施工难度大等诸多技术难题，且投资省。因此，从节约工程投资、降低施工难度、缩短施工工期等角度考虑，推荐采用泵船取水方案。