当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

珠江电厂新增1×1000MW 机组工程冷却水物理模型试验研究


珠江电厂新增 1×1000MW 机组工程冷却水物理模型试验研究
郭磊,邱静,黄本胜,赵吉国,刘达
(广东省水利水电科学研究院,广州,510610)
摘 要:基于冷取水物理模型相似关键条件,结合程序自动控制生潮系统、可调加热温控系统和多点

温度自动采集系统,建立物理模型进行珠江电厂新增 1×1000MW 机组冷却水试验研究。在典型

潮型情 况下,分别进行现运行机组工况和加开新增机组工况试验,确定各机组的取水温升及各工况表面温升 范围。试验结果分析表明,新增机组原设计方案满足发电机组设计要求,对现运行机组影响较小。 关键词:珠江电;冷却水;物理模型试验;生潮系统;取水温升;表面温升

前言
电厂运行过程中需一定量冷却水带走机组废热。冷却水量及取排方式对电厂取水温升及排水 水域温升范围有较大的影响。取水温升关系到机组运行效率和安全,排水水域温升范围则是工程 环境影响评价的主要依据[1]。通过电厂冷却水物理模型试验,确定各取排方案取水温升及温升面 积,并依此对取排水口结构形式及位置进行优化设计和布置,为设计单位和环保部门提供工程设 计及环境评价的依据。

1 工程概况
珠江电厂位于珠江口门区虎门水道右岸南沙区黄阁镇坦头乡,大虎右水道,工程位置见图 1。 电厂新增 1×1000MW 燃煤机组冷却水取自虎门水道,冷却水量设计为 30.69m3/s,采用具有回收 热水水能设施的直流供水系统,并选用回水机械通风冷却塔,排水温升小于 3℃,取水口布置在 珠电煤码头扩建段码头面下,排水口布置在煤码头内,采用“深取浅排”方式布置,电厂邻近水域 目前已有珠江 4×300MW 燃煤机组及珠江 4×390MWLNG 机组运行, 冷却水量分别为 43.68m3/s 和 14.4m3/s,排水温升均为 8℃。各机组取排水口位置见图 2。

图 1 电厂工程位置

图 2 工程取排水口布置

2 试验基础资料分析
2.1 河道基本特征 大虎水道河宽约 3400m,大虎岛将河道分成左右两支,左支为主河道,河面宽约 1900m,右 支宽约 800m。狮子洋来流与小虎左右水道来流在大虎右入口处交汇,近岸流小水浅。厂址位于大 虎右水道中下游右岸,厂址附近水域水深较大,一般均在 14m 以上,局部深潭水深达 25m,近岸
157

地形坡陡流急,最大流速约为 1.0m/s 左右。 2.2 水文气象特征 珠江河口是径流和潮汐交互作用的地区, 潮汐形态为不规则半日潮型, 多年平均高潮位 0.67m (珠基,下同),多年平均低潮位-1.04m,多年平均潮差 1.4m,厂址附近潮位站观测资料见表 1, 可见该水域潮差较大,落潮历时长于涨潮历时。虎门水道位于珠江河口狮子洋水道,流态以往复 流为主,多年平均径流量为 1670m3/s,多年平均涨潮流量 16400m3/s,约为多年平均径流量的 10 倍,可见虎门水道潮流作用远大于径流作用。
表1 最高高潮 位(m) 大 虎 三 口 沙 南 沙 2.55 2.43 2.68 最低低潮 位(m) -1.88 -1.78 -1.60 平均高潮 位(m) 0.64 0.68 0.63 厂址附近各潮汐特征 平均低潮 位(m) -0.93 -0.81 -0.69 最大潮差 (m) 3.64 3.30 3.27 平均潮差 (m) 1.57 1.49 1.32 平均涨 潮历时 5h44m 5h33m 5h18m 平均落 潮历时 6h48m 6h56m 7h14m

电厂所在广州南沙区属于亚热带气候区, 年雨量一般在 1500mm~2000mm 之间, 年内雨量分 布极不均匀,汛期 4 月~9 月占全年雨量的 82%。多年平均风速为 2.4m/s,历年实测 10m 高十分 钟平均最大风速为 24.0m/s。 2.3 水温特征 根据珠江电厂一期机组 1998 年~2002 年的水温记录资料统计分析,电厂附近河道 P=10%自 然水温为 30.8℃,多年最高表层水温 34.0℃,多年最低表层水温 14.0℃。

3 模型规划设计
相同水域曾进行过珠江电厂一期 4×300MW 机组及规划三期 2×600MW 机组冷却水数模及物 理模型试验研究[2](以下简称“先前试验”),依据该试验研究成果,就珠江电厂所在河道地形、水 动力条件等, 并结合本期机组冷却水量及取排水口布置, 确定模型范围为电厂上游 5km, 下游 8km, 总长为 13km 的河道,小虎左右汊河道段采用扭曲水槽做至潮边界。根据冷却水模型相似率[3],结 合试验场地条件,并综合考虑水面散热、热平衡相似要求及模型紊动和最小水深要求等多方面的 因素,确定模型比尺见表 2。
表2 平 r 面L 250 垂向 Zr 100 变率 e 2.5 流速 Vr 10 模型比尺 流量 Qr 250000 时间 tr 25 糙率 nr 1.36 温升(△T) 1

模型用水泥砂浆粗糙抹面缩制,并用粒径为 1cm~2cm 石子梅花形排列加糙。取排水口用有机 玻璃精制而成,码头采用木质模型。采用技术较为成熟的程序自动控制生潮系统和可调加热温控 系统,自动测温系统温度传感器精度为 0.0625℃,多点采集无延时。

4 模型率定
流场的相似是模型试验的基础。电厂附近仅有冬季海域测流资料,经对该资料的分析,本次 选用潮时为 3 月 18 日 20 时~3 月 19 日 20 时的大潮和潮时为 3 月 25 日 02 时~3 月 26 日 02 时的 小潮,作为模型流场率定试验潮型,所选大小潮潮差值差别较大,具有一定代表性。 本模型有三开边界,分别为上游狮子洋水道水边界、扭曲水槽水边界和下游水边界,通过模 型试验下游水位的实时反馈,由程序控制各边界水泵转速及转向,从而调节各开边界的出流和入 流,实现较高精度的天然潮流模拟。大潮和小潮潮位率定结果见图 3 和图 4。典型垂线流速率定
158

结果见图 5 和图 6。
1.5

模型试验 原体实测

1.5 1

1

模型试验 原体实测

潮位(m )

潮位(m)

0.5

0.5 0 -0.5 2 -1 -1.5 -2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 2

0

-0.5

20

22

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-1

-1.5

时刻(h)

时刻(h )

图 3 大潮潮位率定结果
1. 5

图 4 小潮潮位率定结果
1 流速(m /s) 模型试验 原体修正

2

流速(m /s)

1 0 -1 -2 20 22

模型试验 原体实测

0. 5 0 -0. 2 5 -1 -1. 5

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

0

2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

时刻(h )

时刻(h )

图 5 大虎右断面 V2 流速率定(大潮)

图 6 大虎右断面 V2 流速率定(小潮)

由图可知,试验值与原体值吻合较好,潮流过程可用于温排试验,成果是可信的。

5 温排试验及成果分析
珠江 LNG 机组的取排水口布置参照了先前试验的规划三期机组优选方案, 且由于采用了燃气 机组,取排水量比先前试验规划三期机组排量的 1/3 还小。另,本期新增机组排水温升仅为 3℃, 且本期机组与 LNG 机组排量之和小于先前试验规划三期排量,总排热量较少。综合以上因素,本 次首先进行新增原设计方案试验研究,试验工况见表 3。然后将依据实验成果,若原设计方案未 能满足设计要求,将对原设计方案进行优化。
表 3 试验工况 工况 工况一 工况二 潮型 大 小 大 小 机组 现运行机组 全部机组 取排水量(m3/s) 58.08 88.77 取水温升(℃) 8.0 8.0(58.08m3/s) +3.0(30.69m3/s)

5.1 冷却水流态 冷却水排出后,在厂址近区水域形成射流状温水带,并随涨、落潮向上下游输移。涨潮时, 大虎右水道主流偏向大虎岛侧,厂区侧流速较小,主流经大虎右水道后汇入狮子洋主流和小虎左 右水道,冷却水随涨潮向小虎右水道和狮子洋水道右侧输移,形成由排水口→小虎右水道→狮子 洋水道右侧的温升带。落潮时,大虎右水道主流偏向右岸,冷却水排出后,射流距离较近即受近 岸主流压迫贴岸向下游输移,温升主要在下游贴岸区域涡积,对大虎左水道下游基本没有温升影 响。涨憩和落憩时刻,因流速较小,冷却水的扩散强度最弱,排出热量主要集中在大虎右水道区 域,特别是落憩时刻,此时水位最低,热量累积效应最大,且新增机组取水口处在现运行机组排 水口的下游,从电厂取水角度看为最不利工况。 5.2 取水温升 各机组取水温升见表 4,全部机组满负荷运行时,本期 1×1000MW 机组取水温升全潮平均为 0.35 ℃-0.41℃, 最大 0.7℃; 4×300MW 机组为 0.3℃-0.38℃, 最大 0.7℃; 珠江 LNG 机组为 0.16℃-0.19 ℃,最大 0.4℃。由于新增机组的运行,使得原 4×300MW 机组最大取水温升提升 0.2℃, LNG4×390MW 机组最大取水温升提高了 0.1℃,可见影响不大。另根据设计要求,发电机组最高
159

冷却水温度不应超过 33℃,若以厂区水域 P=10%自然气温 30.8℃,则根据试验结果机组最大取水 温度约为 31.5℃,满足设计要求。
表4 1×1000MW 机组(新增) 最大 工况 一 工况 二 大潮 小潮 大潮 小潮 0.6 0.6 0.7 0.6 最小 0.1 0.3 0.1 0.3 平均 0.27 0.36 0.35 0.41 各工况取水温升特征值(℃) 4×300MW 机组(现运行) 最大 0.5 0.5 0.7 0.6 最小 0.1 0.3 0.1 0.3 平均 0.22 0.32 0.3 0.38 LNG4×390MW 机组(现运行) 最大 0.2 0.3 0.3 0.4 最小 0.1 0.1 0.1 0.1 平均 0.12 0.14 0.16 0.19

潮型

取水温升过程见图 7 和图 8,由图可见,落潮期间,因珠江 4×300MW 机组及本期机组取水 口均布置在珠电煤码头下,处在 4×300MW 及 LNG4×390MW 机组排水口下游,取水温升偏高, 涨潮期间则相对较小;LNG 机组因距排水口距离较远,取水温升整体偏小,涨潮时段略有上升。
1
1 × 0 0 0 M W 机组 1 4 × 0 0 M W 机组 3 LN G 4 × 9 0 M W 机组 3 潮位过程

1. 5 1

温升(℃)

0. 5 0.5 0 -0. 5 -1 0 20 21 22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 -1. 5

图7

各机组取水温升过程(大潮)

1
1 × 0 0 0 M W 机组 1 4 × 0 0 M W 机组 3 LN G 4 × 9 0 M W 机组 3 潮位过程

1. 5 1 0. 5 0 -0. 5 -1 -1. 5 潮位(m )

温升(℃)

0. 5

0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 1 2

-2

图8

各机组取水温升过程(小潮)

5.3 表层温升分布 冷却水排入水域后,借助其出口初动量和潮流动力的作用向远处输送。虎门水道潮流量大, 上下游水流畅通,水面宽阔,流场的输运和扩散能力强,冷却水注入的热量消散快,水体温升不 高,表层温升面积亦不大。各工况表层温升面积见表 5,典型时刻表面温升分布见图 9 和图 10。 由图表可见小潮由于水动力强度偏弱,热量扩散稀释能力弱,表层温升面积大于大潮,全机组满 负荷运行时,3℃以上瞬时最大温升面积约 0.02km2,0.5℃以上瞬时最大温升面积约 2.4km2。表层
160

温升面积较小,对水环境的热影响程度和范围较小。
表5 ≥3℃ 工况 潮时 涨急 工况一 涨憩 落急 落憩 涨急 工况二 涨憩 落急 落憩 大潮 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 小潮 0.02 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
N

表面温升面积统计表(km2) ≥2℃ 大潮 0.03 0.03 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 小潮 0.03 0.05 0.03 0.03 0.04 0.06 0.03 0.03 大潮 0.08 0.08 0.11 0.12 0.08 0.09 0.12 0.15 ≥1℃ 小潮 0.12 0.14 0.13 0.15 0.15 0.15 0.13 0.15 大潮 0.75 1.04 0.48 0.59 1.07 1.41 0.55 0.82
N

≥0.5℃ 小潮 1.22 1.77 0.66 0.97 1.95 2.4 0.75 1.44

图 9 小潮涨憩时刻表层温升分布

图 10 小潮落憩时刻表层温升分布

6 结论和建议
(1) 原设计方案,全部机组满负荷运行时,本期机组瞬时最大温升约 0.7℃,4×300MW 机 组瞬时最大取水温升约 0.7℃, LNG 机组瞬时最大温升约 0.4℃, 若以 p=10%自然水温 30.8℃考虑, 各机组最高取水温度均在 33℃以下,满足设计规范要求; (2)原设计方案,全部机组满负荷运行时,高于 3℃最大表面温升面积不超过 0.02km2,高 于 1℃最大表面温升面积不超过 0.15km2,高于 0.5℃最大表面温升面积不超过 2.4km2,温升面积 较小,可见新增机组运行后,对虎门水道的热影响不大; (3)增开本期机组后,因其取排水口与现运行机组取排水口距离较近,对现运行机组的取水 温升及表层温升分布都有一定的影响。试验表明,增开本期机组后,4×300MW 机组取水温升最 大提升 0.2℃,LNG 机组取水口距离本期机组排水口距离较远,影响程度较小,最大取水温升提 升 0.1℃。0.5℃表层温升包络面积最大增加 0.63km2,增加不大。综上所述,本期机组的运行不会 对现有机组运行产生大的影响; (4)建议本期工程建成投产后,进行原型水文及水温观测,为电厂的运行管理、后期设计及 科学研究提供宝贵的数据资料。
参考文献: [1] [2] [3] [4] [5] 余明辉,余飞等,襄樊电厂二期工程冷却水物理模型试验研究,水动力学研究与进展,2006.01 珠江电厂三期工程冷却水工程物理模型试验研究报告,广东省水利水电科学研究院,1999.03 陈惠泉,冷却池水流运动的模型相似性问题,水利学报,1964,(4) 江洧,林佑金等,惠州 LNG 电厂循环冷却水工程模型试验研究,人民珠江,2001.04 吴新生,周霞等,河工模型冷却水试验测控设备的研制与应用,长江科学院院报,2003.10

161


相关文章:
广州珠江电厂1×1000MW超超临界机组改造扩建项目
广州珠江电厂1×1000MW超超临界机组改造扩建项目_能源/化工_工程科技_专业资料。...冷却水方式 210 米 1座 7米 凝汽器采用直流冷却供水 210 米 1座 7米 凝...
广州珠江电厂1×1000MW超超临界机组改造扩建项目公众意见调查表
广州珠江电厂1×1000MW超超临界机组改造扩建项目公众意见调查表_能源/化工_工程科技_专业资料。广州珠江电厂1×1000MW超超临界机组改造扩建项目公众意见调查表广州...
珠江七号 校级一般课题申报书(1)
珠江电厂新增1×1000MW 机... 5页 免费 珠江新城别墅改造工程人工... 6页 ...—基于师范生数学表达现状的研究 教育 珠江七号 数学科学学院 2009 级 学科类别...
广州珠江电厂
资格预审第三次补充公告 广州珠江电厂 1×1000MW 超超临界机组改造扩建项目 第一批辅机设备招标 投标人资格预审第三次补充公告 投标人资格预审第三次补充公告 第三...
1000MW百万机组电厂信息
工程不再建设煤码头及贮煤场:循环冷却水采用海水直流循环供水.循环冷却 水最约...珠江电厂新增1×1000MW ... 5页 免费喜欢此文档的还喜欢 中国已建、在建、...
16-华能玉环电厂4×1000MW超超临界机组工
广州珠江电厂1×1000MW超超... 37页 免费 邹县2×1000MW机组培训资料... 33...根据目前国内电力基本建设的施工能力和管理水 平,结合本工程的特点确定了四台...
汤浅电池
机组网络蓄电池 内蒙古上都发电厂 2×600MW 机组 内蒙古大唐国际托克托发电有 限责任公司四期 2×600MW 机组 珠江电厂 1、2 号机组 300MW 烟 气脱硫工程 广东...
百万机组1000MW机组培训
绥中发电厂二期 2×1000MW 汽轮发电机组,以发电机...2 厂用接线 ( 1) 高压厂用系统 本期工程每台...发电机冷却方式为水、氢、氢,采用机 端自并励静止...
广东(2×1000MW)火电厂工程项目可行性研究报告
珠江口以东地区电力平衡可以看出,在考虑备用容量和...湾发电厂一期 1、2 号 2× 1000MW 机组所发电力...本期 2× 1000MW机组工程冷却水系统按拟采用...
2015-2017新建电厂前期项目汇总
2×1000MW 发电机组新建工程 国投新集板集电厂(2×...350MW 燃煤热电联产工程 钦州热电厂一期 350MW...号社保大楼六层 *** (给排水工程师) 文档贡献者 ...
更多相关标签:
冷水机组冷却水温度 | 燃气发电新增机组计划 | 新增机组平均设备容量 | 1000mw超超临界机组 | 350mw超临界机组 | 660mw超超临界机组 | 600mw超临界机组 | 300mw发电机组 |