核電站循環(huán)水虹吸井出水口改造設計

中國給水排水2004Vol.20CHINA WATER WASTEWATERNo.10核電站循環(huán)水虹吸井出水口改造設計龍國慶(廣東省電力設計研究院,廣東廣州510600摘要:大亞灣核電站的循環(huán)冷卻水為海水,虹吸井出水口的水流從溢流堰跌落后產(chǎn)生了大量的小水滴和鹽霧,造成電氣設備嚴重腐蝕,同時(shí)水流跌落后產(chǎn)生的大量微黃色泡沫嚴重影響海域景觀(guān)。為此,在模型試驗的基礎上提出了棱塊體擋流堰改造方案,并采取了相應的優(yōu)化措施。模擬試驗結果顯示,除鹽霧消沫效果良好。關(guān)鍵詞:核電站;循環(huán)冷卻水;消泡沫;除鹽霧中圖分類(lèi)號:TU991.41文獻標識碼:C文章編號:1000-4602(2004)10-0067-03Design for the Renovation of Circular Water Siphon Well Outlet inNuclear Power plantGuangdong Electric Power Design and Research Institute, Guangzhou 510600, China)Abstract: Seawater is used as the circulating cooling water in Daya Bay Nuclear Power Plant.Thewater flow of siphon well outlet from overlow weir falls off rapidly with drips and salt mists, causing seri-ous corrosion to electric equipments. Meantime, a lot of tint yellow foams resulted from down pour destroythe landscape in seashore. For this reason a renovation design of building a prism shape of overfall weir tep the water flow and optimal measures were proposed and adopted. Simulation experiment result showsthat it is effective for eliminating salt mists and foamsds: nuclear power plant; circulating cooling water; foam eliminatingliminating大亞灣核電站的裝機容量為2×900MW,由法1改造方案國中央電力公司負責總體設計,電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水虹吸井堰后跌水產(chǎn)生的高速水流卷吸摻混剪( Circulating Cooling water,簡(jiǎn)稱(chēng)CC)采用海水,一次切作用以及水躍形成的強迫摻氣,是小水滴鹽霧和循環(huán)后再排入大海,循環(huán)冷卻水量約90m3/s。自泡沫生成的主要原因。1994年4月1號機組發(fā)電以后,電站CC出水口的要解決該問(wèn)題就要通過(guò)一定的可行性工程措水流從溢流堰頂跌落后伴生大量的小水滴和鹽霧,施來(lái)改善水流流態(tài)及現有的堰后水力消能條件,使在常年主導風(fēng)向(E、ESE)下,鹽霧隨風(fēng)飄到附近的水流跌落平順且堰后水面相對穩定,削弱高速水流廠(chǎng)區,造成廠(chǎng)房的鋼結構、保衛系統鐵絲網(wǎng)露天電中的摻混作用和剪切作用,做到既消能又不摻氣或氣設備嚴重腐蝕;同時(shí),水流從5m多高的溢流堰跌減少摻氣,使微小氣泡減少,從而達到既消能又除鹽落后產(chǎn)生大量難分解的微黃色泡沫,并隨水流延伸霧、消泡的目的,為此提出了棱塊體擋流堰方到附近海域,嚴重影響海域景觀(guān)電站對此采用了在案。CC出水口加消泡劑的方法,但費用較高。具體設想為:在原有的克一奧型堰后的適當位中國煤化工CNMHG2004Vol.20中國給水排水No.10置上,設置鋼筋混凝土帶底部箱涵的棱塊體。棱塊垂向水簾。擋流堰下部為斷面BxH=4750mmx體可做成預制件,在現場(chǎng)吊裝拼接而形成擋流體。2000mm的出流箱涵,其孔口數與堰前出流口個(gè)數預制件側面接縫處預留300mm×250mm的凹型相對應;擋流堰上部標高與堰的分隔墻墻頂標高槽,在吊裝拼接完成后向槽內插入混凝土板,再灌以致,做成寬為1-1.5m的過(guò)道,其上面可擱置梁框摻有速凝減水劑的混凝土,以防止堰后接縫處產(chǎn)生式導流翼板和消渦柵(見(jiàn)圖1)。塊體邁壤回圖1棱塊體擋流堰方案設想Fig. 1 Scheme of prism-breakwater weir導流翼板起整流和支撐消渦柵作用,消渦柵能工程改造的預期目的,設計中特委托中國水利水電起到消除水面旋滾、減少水流卷吸的作用,同時(shí)也可科學(xué)研究院進(jìn)行了物理模型試驗,試驗中對工程方保證堰后水流有一定的水位,以盡量減少對堰頂水案進(jìn)行了優(yōu)化并對消泡除鹽霧效果進(jìn)行了驗證。位的影響。出流涵管后設墩基式潛堰,以保證在外21優(yōu)化措施海處于低潮位時(shí),管孔出流均為淹沒(méi)出流。潛堰亦矩形水股自由跌落水墊塘的摻氣程度與單寬流為預制鋼筋混凝土塊體,現場(chǎng)吊裝拼接而成。為保量、水流落差、水流入射角、消能率、水墊塘深度等有證經(jīng)改造后的虹吸井立面效果和人員安全,井上可關(guān),因此試驗中主要采取了如下分項措施:采用雙重加撐尼龍偽裝網(wǎng),并利用原有排水渠的閘槽設置攔出流減少單寬流量;通過(guò)分級消能減少水流落差和泡柵,以徹底清除渠內殘余的泡沫。消能率;增大堰后消力池水深以減少摻氣濃度。2方案優(yōu)化試驗中對上述各項措施組合后,提出了淹沒(méi)式鑒于改造工程水量大、流態(tài)復雜,為更好地達到虹吸管雙重出流的優(yōu)化方案,詳見(jiàn)圖2麻流理Ln」圖2淹沒(méi)式虹吸管雙重出流方案淹沒(méi)式虹吸管雙重出流方案對虹吸井溢流堰出用壓力式消能可以不摻氣或減少摻氣,主流道進(jìn)水流采用虹吸壓力主流道和無(wú)壓輔助流道的雙重泄流口位于虹吸井水面下而形成虹吸過(guò)流,能防止水面方式,以減少消能之單寬流量。虹吸壓力主流道采進(jìn)氣漩渦形成;主流道上方為無(wú)壓輔助流道,其進(jìn)水中國煤化工CNMHG2004Vol.20中國給水排水No.10口底板與虹吸井溢流堰高程一致,以維持整個(gè)出流豎向漩流,加快氣泡上浮。為自由出流減少虹吸井的水位波動(dòng)輔助流道底部⑥消渦格柵設置有帶頂蓋的壓力式消力箱模型試驗中發(fā)現,無(wú)消渦格柵時(shí)底孔出流容易結合試驗中水流流態(tài)改善程度以及模擬泡沫的形成水面進(jìn)氣漩流而造成二次摻氣,設置0.6m寬、消除效果,試驗中進(jìn)一步提出了如下優(yōu)化措施與消能格柵規格相同的消渦格柵(圖2中C型不銹①輔助流道設消能孔板格柵鋼孔板)后可有效防止水面進(jìn)氣漩流形成。在輔助流道內設置兩道消能孔板格柵,可分級2.2效果驗證消除水流的部分能量并減少摻氣、平穩過(guò)渡水流。對淹沒(méi)式虹吸管雙重出流方案進(jìn)行了效果驗第一道格柵寬度為輔助流道寬度的一半,目的是下證。結果如下:在試驗正常潮位條件下,主流道內過(guò)游高水位時(shí)減小過(guò)流阻力,低水位時(shí)增加消能率;第流量>80%;主流道不進(jìn)氣,并形成了不摻氣、消能二道格柵寬度與輔助流道寬度相同,呈梅花形布置。效果好的窄縫式壓力消能,完全防止了鹽霧的形成,②消力坎消除了泡沫;輔助流道內過(guò)流量<20%,消能孔板格在壓力式消力箱內的窄縫出流處增設0.5m高柵、消力箱通氣縫的設置使得水流摻氣很少,產(chǎn)生的的消力坎,這樣在坎前和坎后分別形成順時(shí)針和逆少量泡沫均堆積在消力箱內,下游幾乎無(wú)泡沫。結時(shí)針的豎向漩流,主流過(guò)坎時(shí)可形成較強的豎向水果表明,優(yōu)化方案對消泡、除鹽霧能起到很好的作流,既可減少摻氣又有利于氣泡快速上升水面,減少用。對微生物的吸附。3結語(yǔ)③消力箱開(kāi)設通氣縫改造工程以試驗推薦的淹沒(méi)式虹吸管雙重出流在輔助流道兩塊消能孔板格柵之間的頂板開(kāi)設方案為最終的施工圖設計方案,目前正在實(shí)施中01m的窄縫,由于該處壓力較小,有利于消力箱內根據估算,工程總造價(jià)約293萬(wàn)元,工程實(shí)施后可節的氣泡流向該處,可“回流”用于格柵水流摻氣,進(jìn)約消泡劑費用約500萬(wàn)元/a,并將使鹽霧腐蝕、微黃而減少出流氣泡的發(fā)生量。泡沫破壞海域景觀(guān)問(wèn)題有根本的改善,具有明顯的④虹吸壓力主流道窄縫出流經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。在壓力主流道上方設一寬為0.1m的窄縫,位采用海水直流循環(huán)冷卻系統、以溢流堰形式與于消力池末端,窄縫上設有蓋板。壓力主流道中不外海過(guò)渡聯(lián)結排放的海濱電廠(chǎng),均不同程度存在有含氣泡的水流遇斜頂蓋后分為兩股水流,一股流向鹽霧腐蝕、生成大量微黃泡沫并造成視覺(jué)污染的問(wèn)下游,一股流向上游,流向上游的水流與第二道消力題,香港南丫電廠(chǎng)、福建湄洲灣電廠(chǎng)廣東大亞灣和坎相撞后折向水體上層然后流向下游形成逆時(shí)針嶺澳核電站等處尤其典型,對此該改造工程具有很豎向漩流,再經(jīng)消渦格柵流出消力池,可促進(jìn)水流氣好的借鑒作用。泡上浮。⑤底孔出流電話(huà):(020)8512414消力箱出口底孔高度為0.6m,可適當壅高水E-mail:longguoqing@gedi.com.cn位,增大水深減小水流行進(jìn)速度,從而形成較強的收稿日期:2004-04-26工程信息廣東省廣州市花都區石角水廠(chǎng)工程該工程處理規模:9.5×10′m3/d,采用常規處理工藝,占地面積:6.3hm2,投資額:1.07億元(其中自籌0.32億元,貸款:0.75億元)。設計單位:核工業(yè)第二設計院,建設單位:花都自來(lái)水公司。目前該工程正處于設計階段。TYH要(核深州公貯紅文供稿)中國煤化工CNMHG