核电站循环水虹吸井出水口改造设计

中国给水排水2004Vol.20CHINA WATER WASTEWATERNo.10核电站循环水虹吸井出水口改造设计龙国庆(广东省电力设计研究院,广东广州510600摘要:大亚湾核电站的循环冷却水为海水,虹吸井出水口的水流从溢流堰跌落后产生了大量的小水滴和盐雾,造成电气设备严重腐蚀,同时水流跌落后产生的大量微黄色泡沫严重影响海域景观。为此,在模型试验的基础上提出了棱块体挡流堰改造方案,并采取了相应的优化措施。模拟试验结果显示,除盐雾消沫效果良好。关键词:核电站;循环冷却水;消泡沫;除盐雾中图分类号:TU991.41文献标识码:C文章编号: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大亚湾核电站的装机容量为2×900MW,由法1改造方案国中央电力公司负责总体设计,电厂循环冷却水虹吸井堰后跌水产生的高速水流卷吸掺混剪( Circulating Cooling water,简称CC)采用海水,一次切作用以及水跃形成的强迫掺气,是小水滴盐雾和循环后再排入大海,循环冷却水量约90m3/s。自泡沫生成的主要原因。1994年4月1号机组发电以后,电站CC出水口的要解决该问题就要通过一定的可行性工程措水流从溢流堰顶跌落后伴生大量的小水滴和盐雾,施来改善水流流态及现有的堰后水力消能条件,使在常年主导风向(E、ESE)下,盐雾随风飘到附近的水流跌落平顺且堰后水面相对稳定,削弱高速水流厂区,造成厂房的钢结构、保卫系统铁丝网露天电中的掺混作用和剪切作用,做到既消能又不掺气或气设备严重腐蚀;同时,水流从5m多高的溢流堰跌减少掺气,使微小气泡减少,从而达到既消能又除盐落后产生大量难分解的微黄色泡沫,并随水流延伸雾、消泡的目的,为此提出了棱块体挡流堰方到附近海域,严重影响海域景观电站对此采用了在案。CC出水口加消泡剂的方法,但费用较高。具体设想为:在原有的克一奥型堰后的适当位中国煤化工CNMHG2004Vol.20中国给水排水No.10置上,设置钢筋混凝土带底部箱涵的棱块体。棱块垂向水帘。挡流堰下部为断面BxH=4750mmx体可做成预制件,在现场吊装拼接而形成挡流体。2000mm的出流箱涵,其孔口数与堰前出流口个数预制件侧面接缝处预留300mm×250mm的凹型相对应;挡流堰上部标高与堰的分隔墙墙顶标高槽,在吊装拼接完成后向槽内插入混凝土板,再灌以致,做成宽为1-1.5m的过道,其上面可搁置梁框掺有速凝减水剂的混凝土,以防止堰后接缝处产生式导流翼板和消涡栅(见图1)。块体邁壤回图1棱块体挡流堰方案设想Fig. 1 Scheme of prism-breakwater weir导流翼板起整流和支撑消涡栅作用,消涡栅能工程改造的预期目的,设计中特委托中国水利水电起到消除水面旋滚、减少水流卷吸的作用,同时也可科学研究院进行了物理模型试验,试验中对工程方保证堰后水流有一定的水位,以尽量减少对堰顶水案进行了优化并对消泡除盐雾效果进行了验证。位的影响。出流涵管后设墩基式潜堰,以保证在外21优化措施海处于低潮位时,管孔出流均为淹没出流。潜堰亦矩形水股自由跌落水垫塘的掺气程度与单宽流为预制钢筋混凝土块体,现场吊装拼接而成。为保量、水流落差、水流入射角、消能率、水垫塘深度等有证经改造后的虹吸井立面效果和人员安全,井上可关,因此试验中主要采取了如下分项措施:采用双重加撑尼龙伪装网,并利用原有排水渠的闸槽设置拦出流减少单宽流量;通过分级消能减少水流落差和泡栅,以彻底清除渠内残余的泡沫。消能率;增大堰后消力池水深以减少掺气浓度。2方案优化试验中对上述各项措施组合后,提出了淹没式鉴于改造工程水量大、流态复杂,为更好地达到虹吸管双重出流的优化方案,详见图2麻流理Ln」图2淹没式虹吸管双重出流方案淹没式虹吸管双重出流方案对虹吸井溢流堰出用压力式消能可以不掺气或减少掺气,主流道进水流采用虹吸压力主流道和无压辅助流道的双重泄流口位于虹吸井水面下而形成虹吸过流,能防止水面方式,以减少消能之单宽流量。虹吸压力主流道采进气漩涡形成;主流道上方为无压辅助流道,其进水中国煤化工CNMHG2004Vol.20中国给水排水No.10口底板与虹吸井溢流堰高程一致,以维持整个出流竖向漩流,加快气泡上浮。为自由出流减少虹吸井的水位波动辅助流道底部⑥消涡格栅设置有带顶盖的压力式消力箱模型试验中发现,无消涡格栅时底孔出流容易结合试验中水流流态改善程度以及模拟泡沫的形成水面进气漩流而造成二次掺气,设置0.6m宽、消除效果,试验中进一步提出了如下优化措施与消能格栅规格相同的消涡格栅(图2中C型不锈①辅助流道设消能孔板格栅钢孔板)后可有效防止水面进气漩流形成。在辅助流道内设置两道消能孔板格栅,可分级2.2效果验证消除水流的部分能量并减少掺气、平稳过渡水流。对淹没式虹吸管双重出流方案进行了效果验第一道格栅宽度为辅助流道宽度的一半,目的是下证。结果如下:在试验正常潮位条件下,主流道内过游高水位时减小过流阻力,低水位时增加消能率;第流量>80%;主流道不进气,并形成了不掺气、消能二道格栅宽度与辅助流道宽度相同,呈梅花形布置。效果好的窄缝式压力消能,完全防止了盐雾的形成,②消力坎消除了泡沫;辅助流道内过流量<20%,消能孔板格在压力式消力箱内的窄缝出流处增设0.5m高栅、消力箱通气缝的设置使得水流掺气很少,产生的的消力坎,这样在坎前和坎后分别形成顺时针和逆少量泡沫均堆积在消力箱内,下游几乎无泡沫。结时针的竖向漩流,主流过坎时可形成较强的竖向水果表明,优化方案对消泡、除盐雾能起到很好的作流,既可减少掺气又有利于气泡快速上升水面,减少用。对微生物的吸附。3结语③消力箱开设通气缝改造工程以试验推荐的淹没式虹吸管双重出流在辅助流道两块消能孔板格栅之间的顶板开设方案为最终的施工图设计方案,目前正在实施中01m的窄缝,由于该处压力较小,有利于消力箱内根据估算,工程总造价约293万元,工程实施后可节的气泡流向该处,可“回流”用于格栅水流掺气,进约消泡剂费用约500万元/a,并将使盐雾腐蚀、微黄而减少出流气泡的发生量。泡沫破坏海域景观问题有根本的改善,具有明显的④虹吸压力主流道窄缝出流经济效益和社会效益。在压力主流道上方设一宽为0.1m的窄缝,位采用海水直流循环冷却系统、以溢流堰形式与于消力池末端,窄缝上设有盖板。压力主流道中不外海过渡联结排放的海滨电厂,均不同程度存在有含气泡的水流遇斜顶盖后分为两股水流,一股流向盐雾腐蚀、生成大量微黄泡沫并造成视觉污染的问下游,一股流向上游,流向上游的水流与第二道消力题,香港南丫电厂、福建湄洲湾电厂广东大亚湾和坎相撞后折向水体上层然后流向下游形成逆时针岭澳核电站等处尤其典型,对此该改造工程具有很竖向漩流,再经消涡格栅流出消力池,可促进水流气好的借鉴作用。泡上浮。⑤底孔出流电话:(020)8512414消力箱出口底孔高度为0.6m,可适当壅高水E-mail:longguoqing@gedi.com.cn位,增大水深减小水流行进速度,从而形成较强的收稿日期:2004-04-26工程信息广东省广州市花都区石角水厂工程该工程处理规模:9.5×10′m3/d,采用常规处理工艺,占地面积:6.3hm2,投资额:1.07亿元(其中自筹0.32亿元,贷款:0.75亿元)。设计单位:核工业第二设计院,建设单位:花都自来水公司。目前该工程正处于设计阶段。TYH要(核深州公贮红文供稿)中国煤化工CNMHG