某電廠取水方案比較研究

吳兆和

（中國能源建設集團江蘇省電力設計院，江蘇 南京 211102）

根據《火力發電廠水工設計規范》（DL/T 5339—2018）要求，在天然河道取水時，對于單機容量在125MW及以上的火力發電廠，取水保證率為97%；對于單機容量在125MW以下的火力發電廠，取水保證率為95%。因電廠取水保證率要求高，通常情況是在河流岸邊修建泵站取水，在設計中相對較多采用。隨著泵船取水技術的成熟、泵站適應性能的提高，加之國內在水位變幅較大流域采用泵船取水積累了一定的經驗，因此采用泵船取水方案在電廠取水中逐步得到推廣。文章結合具體工程對岸邊泵房取水和泵船取水方案進行比選論證，為其他工程設計提供參考。

1 工程概述

某電廠位于瀏陽經濟技術開發區北園片區，距長沙市43.0km，擬建設2×75MW級天然氣分布式機組。本期工程2×75MW級天然氣分布式機組補給水量約為210m3/h，達規劃容量（4×75MW）時，補給水量約為420m3/h。該工程補給水水源為湘江支流撈刀河，取水口位于撈刀河右岸撥茅灘渡口附近，距廠區約3km。工程取水口處90%保證率的枯水流量為0.31m3/s、95%保證率的枯水流量為0.23m3/s、97%保證率的枯水流量為0.20m3/s。取水口處1%設計洪水位（1985國家高程基準，下同）為52.6m、2%設計洪水位為52.0m、95%設計枯水位為45.19m、97%設計洪水位為45.17m。

2 取水方案設計

2.1 泵船取水方案

泵船取水方案即在河道合適的位置設置浮船，取水泵安裝在船體上，水泵出水管道通過鋼桁橋與岸邊引水管道相連接，船體利用活動式引橋與固定式引橋將其固定于岸邊。浮船隨著水位的變化自動升降，通過調整聯絡管（用以連接水泵出水管和岸上輸水管）和岸上輸水管路的相對連接，適應水位落差變化的影響。可以看出，取水泵船方案主要由浮船、水泵、聯絡管、岸上輸水管、閥門、供配電設備、起吊、系留設備等組成，另外還有照明、通信設備、船體防護設備及水位報警等配套設施。

浮船的平面布置主要包括水泵間和船首、船尾等部分。水泵間的布置可分為上承式和下承式兩種。上承式指將取水泵機組安裝在船甲板上面（見圖1），這種布置便于安裝和操作，進、出水管鋪設在甲板上，但這種布置基礎高、重心高、穩定性差、運行振動大；下承式指將取水泵機組安裝在船艙底骨架上（見圖2），這種布置重心低、穩定性好、運行振動小，但管理、操作不便，且通風條件較差。根據浮船的錨固、移位方式及操作要求，在浮船的首尾甲板上布置絞盤、系纜樁、導纜鉗等配套設施。

圖1 上承式設備布置圖

圖2 下承式設備布置圖

該工程取水點設在撈刀河右岸，所在地段河寬約90m。取水河段1%洪峰流量為2810m3/s，相應的洪水位為52.6m；取水河段97%枯水水位為45.17m；洪枯水位差約為7.4m。取水河段河底高程約為42.0m。根據取水河段水下地形圖及洪峰流量估算，取水河段洪水期水流流速可達4.5m/s。

結合取水量、取水河段水文及地形特征，該工程擬按規劃容量機組的取水要求配置1條泵船。泵船長約14m、寬約6m、深約1.5m。泵船采用鋼質船體，采用上承式布置方式，將水泵機組安裝在船甲板上面；采用橡膠接頭鋼聯絡管，將鋼聯絡管兩端用帶法蘭盤的橡膠軟管連接，固定在鋼結構的引橋上；鋼引橋一端與岸邊支墩（應設置在洪水位之上）的懸掛結構連接，另一端擱置在泵船側面的球形支座上，并在球形支座上設置能受拉、受壓的2套彈簧，以適應浮船受風浪影響造成離岸或靠岸移動；引橋兼作交通橋，方便操作管理。取水泵船上本期安裝2臺20085S取水泵，單泵流量為210m3/h，揚程約為85m，1用1備；預留1臺水泵的安裝位置（見圖3）。

2.2 岸邊泵房取水方案

本方案擬在撈刀河右岸新建1座補給水取水泵房及取水設施；在撈刀河右岸設置1座岸邊式進水口，進水口后接1條自流式進水溝道，進水溝道后接補給水泵房。補給水泵房土建部分按規劃容量機組的取水要求一次建成；泵房內本期安裝2臺20085S取水泵，單泵流量為210m3/h，揚程約為85m，1用1備；預留1臺水泵的安裝位置。由于撈刀河洪枯水位差達7.4m，綜合考慮泵房取水及防洪要求，確定泵房底板頂高程為43.20m、頂板高程為53.00m、泵房埋深約10m。取水口施工時，需設置施工圍堰；為減少工程投資，應選擇在枯水期施工取水工程（見圖4）。位波動，穩定性較差。因此，當水位變幅較大、較快時，一定要及時調整聯絡管與岸上出水管路的相對位置，使其更好適應水位波動變化；汛期時取水河段流速可能會

圖3 取排水構筑物平剖面布置圖（單位：mm）

圖4 岸邊取水泵房方案平剖面圖（標高以m計，其余尺寸以mm計）

3 取水方案技術經濟比較

（1）根據本工程取水河段的自然條件，泵船取水方案、岸邊泵房取水方案在技術上均是可行的。

（2）泵船取水方案工程投資約230萬元，其中船體及配套設備造價約200萬元，岸上配套土建設置造價約30萬元；岸邊泵房取水方案工程投資約300萬元，其中設備費約80萬元，結構本體土建投資約120萬元，施工圍堰及基坑工程費用約100萬元。綜合來看，取水泵船方案與岸邊泵房相比，投資較少。

（3）建設期間，取水泵船方案在廠家定制，一般浮船泵站的建設周期為120d，制作周期短。相對岸邊泵房方案，不需要建設復雜的水工建筑物，避免了設置施工圍堰或水下施工技術難題，因此，水位落差越大，取水泵船方案節約的投資就越多。運行期間，泵船采用自動控制系統，操作簡單、安裝方便，無水下操作部件，檢修方便。取水泵船一般取水面以下1.5～2.0m的水，能較好地適應水位的變化，因而所取表層水質較好、含沙量較低。另外，在極端水文條件下，必要時泵船可改變取水位置，可隨著主流位置遷移，這是岸邊式泵房所不具備的。較岸邊式泵房相比，取水泵船雖然有突出的優點，但也有其缺點：當取水泵船所在流域水位變幅較大、較快時，聯絡管與岸上出水管路的相對位置一旦不及時調整，極易引發管路裂事故；汛期浪大流急，浮船受水達到4.5m/s，要采取固定措施，保證泵船的穩定性。

（4）相對泵船取水方案，岸邊泵房取水方案受取水河段水位變化和流速變化的不利影響較小，運行更加穩定。但由于取水河段水位變幅較大，泵房埋深較大，土建投資也較大；同時需要設置施工圍堰，采取深基坑圍護措施，施工難度大，施工工期較長，這也進一步增大了工程投資。

4 結論

綜上所述，對該工程補給水取水而言，泵船取水方案、岸邊泵房取水方案在技術上均是可行的。與岸邊泵站取水方案相比，取水泵船方案的最大優點是不對河流自然岸坡產生破壞，同時避免了常規的岸邊泵站施工中設置圍堰干法施工或水下基礎施工難度大等諸多技術難題，且投資省。因此，從節約工程投資、降低施工難度、縮短施工工期等角度考慮，推薦采用泵船取水方案。