保定西北郊电厂水工工艺专业设计案例分析

摘要：为了促进火力发电厂设计水平，对保定西北郊电厂的水工工艺专业负责内容进行了论述说明，介绍了各工程阶段水工专业的工作重点、设计优化内容、设计过程中遇到的问题及解决办法、以及工程的靓点，为同类型工程提供借鉴参考。

关键词：火电厂；水工工艺；设计阶段；冷端优化；施工图；雨水利用

0 引言

大型火力发电项目的建设周期较长，按照设计阶段来分，可分为：初步可行性研究阶段（或项目建议书阶段，简称初可）、可行性研究阶段（简称可研）、初步设计阶段（简称初设）、施工图设计阶段、竣工图设计阶段。保定西北郊电厂项目现已投产运行，各项指标优于设计值，其优化设计的思想贯穿于整个设计过程。

1 工程前期水工专业工作重点

“前期”分为初可、可研、初设三个阶段，其中初可主要研究项目必要性问题。

1.1 落实水源

水工工艺专业必需要熟悉国家产业政策，分清哪些是鼓励、支持、淘汰的工艺技术，如国家发展改革委以发改能源[2004]864号文规定：在北方缺水地区，新建、扩建电厂禁止取用地下水，严格控制使用地表水，鼓励利用城市污水处理厂的中水或其他废水。原则上应建设大型空冷机组，机组耗水指标要控制在0.18m3/（s·GW）以下。这些地区建设的火电厂要与城市污水处理厂统一规划，配套同步建设。坑口电站项目首先考虑使用矿井疏干水，鼓励沿海缺水地区利用火电厂余热进行海水淡化。在热负荷比较集中，或热负荷发展潜力较大的大中型城市，应根据电力和城市热力规划，结合交通运输和城市污水处理厂布局等因素，争取采用单机容量30万kW及以上的环保、高效发电机组，建设大型发电供热两用电站。

本项目为利用城市污水厂出水的2×350MW超临界热电联产项目，属于国家政策鼓励型项目。水工工艺专业需要根据水源水量情况选择合理的主机冷却工艺。重点是确保水源的可靠性，即水源水量满足工艺要求、水源水质稳定可靠、水源与电厂距离符合工程建设的经济性。

确定电厂水源后，协助业主签订“供水协议”或取水许可。

1.2 明确冷却方案

电厂冷却方案不仅决定了电厂需水量，还影响电厂的占地面积、其他相关专业的布置等，需要在前期阶段明确。火电厂的冷却方式及工艺方案很多：按散热介质分为空冷和湿冷。空冷又分为直接空冷、间接空冷；湿冷又分为二次循环、直流冷却。以二次循环为例，又根据所采取的冷却构筑物不同，分为带自然通风冷却塔的二次循环冷却系统和带机械通风冷却塔的二次循环冷却系统；以直接空冷为例，又与辅机、给水泵汽轮机的冷却方式不同而构成不同的冷却系统。

本项目水源水量可以满足2×350MW容量湿冷机组的耗水量，且项目所在地年平均气温较低、年利用小时5000h，参照该地区同类项目经验，采用带自然通风冷却塔的二次循环冷却系统。

1.3 明确排水方案

电厂的排水包括生活污水、工业废水、含油污水、雨水等。其中雨水允许直接外排，其他类型的无废水需要经过处理达标后方可外排。

现阶段，为了降低耗水指标以及减轻电厂排水对环境的污染，将生活污水、工业废水、含油污水等在厂内处理后回收利用，但仍然需要设置事故排放管道。

应确定受纳水体的性质，是否允许电厂排水进入该水体。

设计单位应协助建设单位取得相关部门及单位的排水许可。

本项目事故排水送至满城县污水厂，雨水排入满城县泄洪沟。

1.4 确定管线路由

管线路由即厂外补给水管线及排水管线的敷设路径。设计人员应进行现场踏勘，初步确定走向后，将方案以文件的形式报送当地规划部门，批准后进行测量工作。

1.5 配合各种专项报告的编制

大型项目需要进行专项研究报告的编制，与水工工艺专业联系较多的是环境影响评价报告、水资源论证报告以及节能评估报告。虽然这些专项报告由专门的编制单位完成，但是这些报告中的一些数据、资料、参数是基于“项目可研报告”中的内容，项目外部条件比较复杂时，需要设计人员与专项报告编制单位进行沟通、答疑。

1.6 初步确定主要工艺方案

在初步设计阶段，设计人员根据可研报告、环评报告及批复意见等前期文件，进行方案设计，

本阶段需要确定系统方案、主要设备的参数、管材管径、初步工程量统计等工作。具体的设计方案根据初步设计审查会专家审查意见进行修改。

初步设计时，水工工艺专业需提供的图纸目录如表1所示。

2 工艺方案及优化

水工工艺专业负责的内容包括：厂外取水输水、厂外排水、循环水系统、厂内补给水系统、公用水系统、水务管理与节水、生活给水系统、生活排水系统、雨水排水系统、含油废水收集与处理、生活污水处理、消防系统等。

2.1 厂外补给水系统

根据全厂水量平衡计算，2×350MW机组最大小时耗水量为1533m3/h，厂外补给水管道、取水泵房等按照该设计流量选型。

该工程采用2座污水处理厂的出水为主水源，并采用南水北调水作为备用水源。

在A污水厂内新建一座中水提升泵房，污水厂的出水经过升压后提升至电厂内，提升泵的参数：Q=700m3/h，H=20m，P=90kW，共设置3台（2用1备）。A污水厂与电厂之间采用1根DN600的管道，管材可选为涂覆钢管、钢管架复合管或铸铁管等耐腐蚀的管材。

因取用B污水厂的水量较少，且距离电厂较远（约12km），厂内设有中水升压泵，经复核能够满足电厂使用要求，故仅在B污水厂与电厂之间敷设DN400的管道。

厂外补给水管道的敷设方式为直埋，管顶覆土1.6m左右。穿越公路处采用顶管施工，穿越河流时采用倒虹管从河底穿越。

2.2 厂外排水系统

采用有压排水的方式，废水排水主要为事故排水，按照最大事故排水量250m3/h考虑，采用DN300的钢骨架复合管。由于电厂采用了先进的节水措施，如各种废污水经过处理后回收利用、循环水排水经过脱盐后回补至循环水系统、阶梯用水、重复用水等，电厂几乎无废水外排，但是考虑到无废水处理流程长、工艺复杂，若发生故障将影响机组正常的生产运行。值得说明的是，电厂一般允许外排循环水排污水，而且大多数会随雨水一起排入到受纳水体中，但是本项目雨水排入到满城县泄洪沟，且泄洪沟下游为保定市的景观河，故不允许废污水排入到泄洪沟中。

厂外雨水排水采用带承压检查孔的有压排水方式，管道材质为焊接钢管，承压检查孔结构如图1所示。

这种设计方案，不影响正常的清淤检修，但造价比承压式检查井降低30%。