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设计说明书
华润电力海水取水工程
(黄骅电厂部分)
设计方案
说明书
中国电力工程顾问集团
华北电力设计院工程有限公司
2014年4月北京
批准:
任晓东
审核:
汤晓舒
校核:
杜小军张燕生高青高北凤李和付国定刘志刚 周军
张凌伟薛淑清
编写:
夏应朴王惠芸穆长生张新业王慧赵然牛楠徐淑娇
周强李玲
目录
1
总的部分
2
总图运输部分
3
水工部分
4
化学部分
5
电气部分
6
仪表与控制部分
7
土建部分
8
采暖通风及空气调节部分
1总的部分
1.1概述
1.1.1概况
1.1.1.1黄骅电厂概况
河北国华黄骅发电厂位于河北省沧州市以东约100km的黄骅港港口码头南侧,北距天津市120km,西距黄骅市约55km。
电厂规划容量6520MW,分期建设。
电厂一期工程建设2×600MW国产亚临界燃煤机组和2×1万吨/日低温多效海水淡化装置(制水站一期工程)。
1号、2号机组分别于2006年6月、12月投入商业运营,海水淡化装置于2006年投入运行。
电厂二期工程建设2×660MW国产超临界燃煤机组和1×1.25万吨/日低温多效海水淡化装置(制水站二期工程)。
3号、4号机组分别于2009年3月、11月投入商业运营,海水淡化装置于2008年底投入运行。
制水站三期工程新建1台2.5万吨/日海水淡化设备,留有扩建4台2.5万吨/日设备的建设条件。
1.1.1.2取水工程概况
华润电力(渤海新区)有限公司的3x350MW热电联产机组工程(简称华润电厂)位于沧州渤海新区的临港化工园区东区,距黄骅港(黄骅电厂)约30km。
华润电厂本期2×350MW发电机组及规划扩建1×350MW发电机组所需冷却海水(循环水系统补充水)拟由黄骅电厂供给,海水取水采用黄骅电厂循环水排水,在黄骅电厂循环水排水口附近建设华润电厂海水提升泵站及黄骅电厂厂内输送管线,管道接口为黄骅电厂围墙外1米。
1.1.1.3资金来源
泵站、管线及相关附属设施等全部工程费用由华润电厂投资。
1.1.1.4建设分工
本工程在黄骅电厂区以内进行工程建设,由黄骅发电厂进行基建管理、运行和维护。
1.1.1.5运营管理
泵站、管线等设施由华润电厂委托黄骅电厂运营管理。
华润电厂向黄骅电厂支付运营管理费。
1.1.2设计依据
(1)《设计委托函》
(2)《勘测设计合同》
(3)《国华沧电向华润渤海热电供水专题研讨暨项目启动会会议纪要》(2013年7月2日)
(4)《电厂补给水工程投资分析报告》(河北院)
(5)《华润电力渤海新区2×350MW热电联产机组工程取水工程设计原则会议纪要》(2013年8月13日)
(6)《华润电力渤海新区2×350MW热电联产机组工程海水取水工程(沧东电厂部分)设计原则讨论会纪要》(2013年9月5日)
(7)《华润电力渤海新区2×350MW热电联产机组工程取水工程设计原则会议纪要》(2013年9月24日)
(8)《华润电力渤海新区2×350MW热电联产机组工程取水工程设计原则会议纪要》(2013年10月15日)
(9)河北国华黄骅发电厂一、二期工程有关设计文件。
(10)《大中型火力发电厂设计规范》GB50660-2011。
1.1.3设计内容范围及设计分界
1.1.3.1设计内容及范围
(1)海水升压泵房及取水管线
(2)配套加药系统和制氯车间
(3)相关电气、热控设计
(4)运行维护用房
(5)配套土建设计
(6)总平面布置设计
1.1.3.2设计分界
海水升压后供应管道的设计接口界限为厂区围墙外1m,按《华润电力渤海新区2×350MW热电联产机组工程取水工程设计原则会议纪要》总取水量为3855m3/h。
1.2厂址简述
1.2.1厂区自然条件
1.2.1.1地理位置
河北国华黄骅发电厂位于河北省沧州市以东约100km的黄骅港港口码头南侧,北距天津市120km,西距黄骅市约55km。
1.2.1.2自然条件
(1)地形、地貌
电厂厂址位于港口煤场南侧,南港区和外部海域有一道防波堤。
电厂厂址位于南防波堤外侧的区域,原为滩涂区,地势平坦,自然标高在-1.0~0.0m范围内。
电厂厂区北侧与港口煤场毗邻、东北侧与南港区防波堤毗邻。
电厂一期工程时征用了该地区的海域面积,其面积由电厂贮灰场和电厂厂区两部分组成。
电厂一期及二期工程建设场地陆域由挖泥吹填形成。
电厂建设场地初期设计地面标高为5.5m,电厂一期及二期工程投产后设计地面标高为6.15m左右。
本期海水淡化工程的建设场地位于一期工程海水淡化制水站预留的区域内。
(2)区域地质
电厂一期及二期工程场地地震动峰值加速度为0.05g,地震基本烈度为Ⅵ度。
场地无地震液化问题。
厂址位于海域,历史最高潮水位5.94m(黄骅港理论最低潮面为准,相当于黄海高程3.53m)。
场地虽已经回填造陆,但地下水仍与海水相通。
场地环境类型为Ⅱ类,长期浸水考虑,地下水对混凝土结构具弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性,对钢结构具中等腐蚀性。
场地土为软弱场地土,建筑场地类别为IV类。
建筑场地地层为第四系海相、海陆交互相、陆相、湖沼相沉积层,根据土层的沉积原因、物理力学性质,对所揭露的土层自上而下分为七大层,各土层性质分述如下:
第Ⅰ层(层号
)为人工填土、近代河流沉积及滨海相沉积物,其中人工填土以吹填土(层号
0)为主,厚度5m左右。
下层土层主要为粉质粘土、粘土。
以埋深10~13m的薄层粉土为界将该层粉质粘土、粘土分为两个亚层
1层和
2层,局部
1层顶面分布有薄层粉土。
层号
0吹填土:
填土成分以淤泥质拈性土为主,局部为淤泥质粉土。
由于吹填物性质的差异和分区的不同,就整个吹填场地而言,本层土从岩性到工程性质都表现出较大的离散性。
本层厚度5.0m~6.0m左右,属尚未完成固结的高压缩性土。
1层和
2层在场地进行真空预压之前岩性表现为淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土,经过预压处理后,这两层土的含水量降低,孔隙比减小,岩性也变化为以粉质粘土、粘土为主,灰~深灰色,软塑~可塑状态,无摇振反映,光滑,干强度中等,韧性中等,
1层和
2层均属高压缩性土,粉土夹层属中等压缩性土。
该层底板埋深17.0m~21.3m,相应标高-15.8~-12.0m。
第二层(层号
)为海陆交互相沉积物,按岩性特征及物理力学性质分为两个亚层:
1层主要为粉土,局部分布有粉质粘土、粉砂,灰~灰黄色,粉土为中密~密实,摇振反映中等,无光泽反映,干强度低,韧性低,属中等压缩性土。
粉质粘土薄层厚度一般为0.50~1.0m,属高压缩性土。
该层底板埋深20.50m~25.70m,相应标高-20.20~-15.00m。
2层主要为粉细砂,局部为粉土,灰~灰黄色,为中密~密实状态,饱和,属低压缩性土。
该层底板埋深25.30m~30.40m,相应标高-24.60~-20.90m。
第三层(层号
):
为沼湖相沉积物,岩性为粘土、粉质粘土,局部夹粉土薄层,灰~灰褐色,软~可塑状态,无摇振反映,光滑,干强度中等,韧性中等,湿,属中等~高压缩性土。
该层底板埋深33.50m~37.30m,相应标高-31.20~-29.60m。
第四层(层号
):
陆相沉积物,岩性主要为粉土、粉质粘土、粉砂。
灰黄~棕黄~黄褐色。
粉土为中密~密实状态,摇振反映中等,无光泽反映,干强度低,韧性低,属低压缩性土。
粉砂为密实状态,很湿~饱和,属低压缩性土。
粉质粘土为可塑料~硬塑状态,无摇振反映,光滑,干强度中等,韧性中等,湿~很湿,属中~低压缩性土。
该层底板埋深52.90m~57.00m,相应标高-51.50~-49.50m。
第五层(层号
):
为沼湖相沉积物,主要为粉质粘土,其次为粉土,灰褐~深灰色,可塑~硬塑状态,无摇振反映,光滑,干强度中等,韧性中等,属中压缩性土。
该层底板埋深60.0m左右,相应标高-55.0m。
第六层(层号
):
为陆相沉积物,主要为粉质粘土、粉土、粉砂,黄褐~黄绿色。
粉质粘土为硬塑状态,无摇振反映,光滑,干强度中等,韧性中等,属中~低压缩性土。
粉土为密实状态,摇振反映中等,无光泽反映,干强度低,韧性低,属低压缩性土。
粉砂为密实状态,属低压缩性土。
该层底板埋深70.0m左右,相应标高-65.0m。
第七层(层号
):
为陆相沉积物,主要为粉细砂,夹有粉土、粉质粘土,灰~灰黄色。
中密~密实状态,饱和,属低压缩性土。
该层未钻穿。
整体而言,建筑场地地层沉积较有规律,地层分布较为均匀稳定,但局部层位在整体均匀的同时也存在一定的变化。
上述各层土的物理力学指标见下表。
各地基土物理力学性质指标推荐值表
地层
编号
地基土名称
重度
(kN/m3)
压缩模量
抗剪强度(快剪)
地基承载
力特征值
fak(kPa)
Es1-2
(MPa)
Es2-4
(MPa)
粘聚力C
(kPa)
内摩擦角
φ°
0
吹填土
17.5
2.5
8
8
80
1
粉质粘土、粘土
17.5
3
14
10
80
2
粉质粘土、粘土
17.5
4
5
16
12
90
1
粉土
19.5
7
8
12
20
160
粉质粘土
19.5
5
6
20
12
150
2
粉砂
19.5
16
18
28
200
粉土
19.5
10
12
15
22
180
粉质粘土、粘土
5
6
8
20
10
150
粉土
19.5
11
14
18
22
220
粉质粘土
19.5
10
12
25
15
210
粉砂
19.5
18
24
30
240
粉质粘土
19.5
9
11
200
粉土
19.5
10
12
200
粉质粘土
19.5
12
15
230
粉土
19.5
14
18
230
粉砂
19.5
18
24
250
粉细砂
19.5
20
25
260
(3)水文气象条件
厂区临近渤海,气候较温和,空气较湿润。
降雨多集中在七、八两月,少雨季较长;夏季多雷暴,冬季结冰期较长且多雾,属暖温带半湿润大陆性黄海平原气候。
多年平均气压1014.0hPa(a)
多年平均气温13℃
多年平均最高气温25.7℃
多年平均最低气温2.7℃
极端最高气温40.8℃
极端最低气温-19℃
平均相对湿度62%
多年年平均降水量580.8mm
年最大降水量1040.2mm
年最小降水量171.6mm
1日最大降水量225.2mm
多年平均风速3.5m/s
地表以上10m处最大风速(五十年一遇):
25.3m/s
主导风向
夏季:
ESE
冬季:
NNW
全年:
SW
基本风压(五十年一遇)0.40kN/m2
雪荷载0.30kN/m2
土壤冻结深度52cm
最大积雪厚度15cm
1.2.1.3水源
(1)海水水源
黄骅发电厂建于渤海之滨,紧邻黄骅港。
漳卫新河与宣惠河交汇的大口河在厂址西南侧入海;渤海湾海域辽阔,水量充沛,电厂一、二期工程循环水系统采用海水直流供水系统,水源取自黄骅港港池。
海水水质见下表:
序号
分析项目
海水水质指标
项目名称
单位
最大值
最小值
平均值
1
水温
℃
28.0
0.0
15.44
2
盐度
‰
31.742
31.568
31.66
3
pH
8.20
7.87
8.07
4
SS
mg/l
302.0
14.0
94.38
5
浊度
mg/l
190.0
1.2
31.04
6
含沙量
kg/m3
0.29
0.04
0.10
7
DO
mg/l
10.4
6.05
8.15
8
CODMn
mg/l
4.77
2.52
3.76
9
BOD5
mg/l
2.41
0.30
1.18
10
氨氮
mg/l
0.568
0.243
0.34
11
TOC
mg/l
6.4
0.25
5.90
12
油
mg/l
0.1
0.025
0.09
13
硫化物
mg/l
0.06
0.04
0.06
14
NH3
mg/l
未检出
未检出
未检出
15
碱度
mg/l(asCaCO3)
158.0
143.0
148.2
16
NO2-
mg/l
0.223
0.010
0.054
17
NO3-
mg/l
9.12
1.935
3.40
18
CO2
mg/l
4.84
4.82
4.84
19
Mg2+
mg/l
1312.67
1238.37
1275.32
20
Ca2+
mg/l
392.58
359.72
387.37
21
Na+
mg/l
8829.10
6325.0
6756
22
K+
mg/l
364.5
201.4
283.54
23
HCO3-
mg/l
192.82
174.54
181.83
24
CO32-
mg/l
0.00
0.00
0.00
25
SO42-
mg/l
3293.90
2625.80
2911.40
26
Cl-
mg/l
20393.68
19815.13
20069.31
27
TDS
mg/l
35859
35200
35560
28
色度
0
0
0
备注:
(1)上述水质指标测定的时间为2002年1~12月。
(2)目前海水取样是在港口和电厂没有运行的情况下进行,在港口和电厂正式运行后,对海水会有些污染,海水中浊度、CODMn、BOD5、氨氮、TOC、油、硫化物、NH3等指标的数值会有所增加。
(3)由于地处浅滩,滩面细颗粒粉沙质淤泥在风浪的作用下,极易被掀扬悬浮,随涨潮进入港池。
因此有较大风浪时,海水的含沙量和悬浮物较高,历史上附近海域含沙量曾经达到2~4kg/m3,平日为0.2~0.4kg/m3。
设计海水取水口实测月平均水温,见下表:
取样时间
取水位置的月平均水温(℃)
表层下1m
表层下6m
表层下10m
2001/12
0.73
0.73
0.74
2002/1
-0.34
-0.35
-0.36
2002/2
2.65
2.57
2.55
2002/3
7.07
7.09
6.97
2002/4
12.59
12.36
12.29
2002/5
18.54
18.10
18.04
2002/6
23.40
22.16
22.10
2002/7
27.24
26.98
26.94
2002/8
27.46
27.24
27.19
2002/9
22.69
22.49
22.45
2002/10
14.64
14.53
14.49
备注:
(1)电厂供水泵房取水深度为表层下6m处;
(2)电厂冷却水排水温度比取水水温度约高10℃。
(2)淡水水源
电厂淡水用水均采用海水淡化水。
1.2.2本工程厂区占地面积及用地性质
本工程的建设场地位于黄骅电厂一、二期工程的区域内,无需新征土地。
1.3海水需求及升压泵房规模
1.3.1海水需求
按照《华润电力渤海新区2×350MW热电联产机组工程取水工程设计原则会议纪要》,总取水量为3855m3/h,取水管线采用两根DN710、PN1.6的PE给水管道,水泵采用三运一备。
1.3.2升压泵房建设规模
海水取水量按3×350MW考虑,升压泵按三运一备设置,土建部分一次完成。
一期工程先安装三台水泵,两运一备,第四台泵预留位置和接口,待华润电厂三号机组建设时再安装。
按照《华润电力渤海新区2×350MW热电联产机组工程取水工程设计原则会议纪要》,在泵房中预留沧东电厂2万/t日膜法海水淡化的取水扩建条件,设三台泵位,两运一备。
1.3.3建设进度设想
华润电厂2×350MW热电联产机组拟定于2014年底投产,本取水工程拟定于2014年6月30日供水。
2总图运输部分
2.1海水升压泵房的布置
本工程的海水升压泵房考虑位于黄骅电厂一期工程虹吸井边侧、临近于虹吸井布置,虹吸井至海水升压泵房的管线距离较短;同时避开220kV出线的影响。
根据上述原则,可以考虑有二个方案。
方案一是泵房紧靠现有虹吸井附近,海水升压泵房平行于虹吸井布置;方案二是泵房相对远离现有虹吸井,海水升压泵房垂直于虹吸井布置,虹吸井至海水升压泵房的距离约为60m,此方案避开了220kV出线的不利影响,与相关车间的布置易于协调。
拟考虑推荐采用方案二。
2.2相关车间的布置
从黄骅电厂虹吸井至华润电厂,取水管线达30公里,考虑到循环水中断对机组安全运行的影响,确保海水取水长距离的安全输送,结合渤海湾水域海生物的特点及电厂委西安热工院实验结果,在取水口端部配套增加电解海水制氯系统;同时为了给取水设施的运行人员提供人性化管理的方便,在泵房附近增加运行维护用房等设计内容。
考虑本取水工程的特点和几个车间的关联性,故将电解海水制氯车间和运行维护用房集中布置在升压泵房东侧,则本工程新建建构筑物全部集中布置在厂前区,此方案为方案一。
方案一的总体布置未构成对电厂厂前区的不利影响和对人员身体健康的影响,同时工艺系统简洁,电控设备集中,节省工程造价,便于运行管理,而且丰富了电厂厂前区的环境。
鉴于电解海水制氯系统与取水系统的相对独立性,不将配套相关车间布置在厂前区,则出现方案二,将电解海水制氯车间布置于二号转运站与一号转运站之间,运行维护用房布置于厂内AB楼附近。
方案二为三个车间分散布置,在海水升压泵房和电解海水制氯车间处需分别设置配电间和电子设备间,此种分散布置造成工艺系统不顺畅,配电间和电子设备间重复设置,运行维护不便等。
2.3供海水管线路径选择
2.3.1供海水管线接口点
供海水管线接口点有两个方案,方案一是在材料库区的北侧厂区围墙外1m处,该方案出口位置与热网出口位置同方位,便于厂内外的管理;方案二是在材料库区的最西北侧,原有一、二号转运站附近,该方案出口位置的变化涉及现有至一、二号转运站外侧管廊的布置,涉及三期工程的布置规划,不确定因素较多,应综合予以考虑。
拟考虑推荐采用方案二。
2.3.2厂内管线路径选择
海水升压泵房从虹吸井提取海水,通过2×D710供水管向华润电厂提供海水,黄骅厂内管线路径考虑有三个方案。
管线路径方案一是经电厂未来三期工程固定端外侧向华润电厂提供海水,管线长度约为2134m,其路径为海水提升泵房经一、二期出线走廊转电厂A、B楼及材料库区西侧,再由南向北至厂区北围墙处,沿北围墙与一期工程输煤廊道之间向西至一号输煤转运站处,与厂外供水管线部分相接。
方案一所经地段不涉及与既有管线的交叉布置,对未来三期工程固定端外侧管线的布置也没有影响,而且施工难度较低、路径较简捷。
管线路径方案二是经电厂二期工程扩建端西侧向华润电厂提供海水,管线长度约为2134m,其路径为其路径为海水提升泵房经一、二期出线走廊转电厂A、B楼及材料库区东侧,再由南向北至厂区北围墙处,沿北围墙与一期工程输煤廊道之间向西至一号输煤转运站处,与厂外供水管线部分相接。
方案二所经地段涉及A、B楼既有管线(包括电缆沟、雨水管线、消防管线、生活供水管线、生活排水管线等)的交叉布置,对所经A、B楼及供热管架地段施工有一定难度,而且路径曲折不简捷。
管线路径方案三是管线路径方案二在路经供热管架的一段,改地下敷设为架空敷设至北围墙,此方案除有方案二的缺点外,还应考虑目前供热管架上是否有预留位置和预留承载余量。
据了解供热管架上预留承载余量较低,且管架上布置较困难,因此本方案不予考虑。
上述方案均是考虑利用厂区既有用地的布置方案,在既有厂区用地上布置管线,不涉及场地的吹填、预压等方面问题,供水管线布置时考虑了目前可预见的与三期工程布置上相关的诸多内容(目前可预见的内容有二期工程与三期工程的管道及沟道的连接等),以降低其影响程度。
另外是利用出线走廊吹填造地的布置方案,简称方案四。
供水管线路径是从海水提升泵房引出,管线经220KV出线与500KV出线走廊之间,从一期工程出线杆塔至电厂西边进厂大门处,与厂外供水管线部分相接。
此部分管线路径长度约为6025米。
本方案须在既有出线走廊用地上布置,目前场地为内陆滩涂场地,用地需要吹填、预压才可呈现,供水管线布置时要考虑目前可预见的与三期工程布置上相关的诸多内容(目前可预见的内容有三期工程的循环水供水管道及排水沟道等)。
2.3.3海水取水管线路径对黄骅电厂三期工程的影响
方案一不涉及吹填造地,管线布置对目前可预见的三期工程影响程度很小,特别是对三期工程供排水管线的影响几乎可降为零。
方案四涉及吹填造地,管线布置对目前可预见的三期工程供排水管线的影响程度比方案一要大。
另外,方案一在工程造价方面和工程进度的实现方面明显优于方案四。
2.3.4海水取水管线路径选取
拟考虑推荐采用管线路径方案一。
2.4布置结论
综上所述,向华润电厂供海水项目的海水升压泵房位置采用方案二,即现有虹吸井附近,避开220kV出线的影响;海水供水管路径采用方案一,即路径为从海水提升泵房出来经一、二期出线走廊转电厂A、B楼及材料库区西侧,再由南向北至厂区北围墙处,沿北围墙与一期工程输煤廊道之间向西至一号输煤转运站处,与厂外供水管线部分相接。
对于电解海水制氯车间和运行维护用房,初步考虑采用电解海水制氯车间布置在二号转运站与一号转运站之间、运行维护用房布置在厂内AB楼附近的方案。
3水工部分
3.1华润取水工程设计方案
根据黄骅电厂循环水系统设计及运行情况,拟考虑在电厂一期工程循环水排水虹吸井内取水,经升压后向华润电厂供水,根据业主提供资料,采用2条D710PE管道输水,供水泵扬程按1.22MPa考虑。
电厂一期工程虹吸井为海水淡化取水预留有1条DN1400及1条2x2m的排水管、沟,外供水可利用该管、沟引水。
在一期虹吸井东北侧设置1座海水升压泵房,升压泵房长45m,宽9.0m,地上部分高6.0m,地下部分深7.5m,海水吸水池长38m,宽5.0m,深10m,有效容积约550m3,紧靠泵房布置。
泵房内按4台升压水泵设置,主要参数:
Q=1285m3/h,H=122.0m,N=630kW,一期安装3台,其中2用1备,采用“一拖二”变频调速装置,后期扩建再安装1台;泵房内还为电厂日产2x104m3的膜法海水淡化供水装置,预留3台海水提升泵,2用1备,主要参数:
Q=1250m3/h,H=37.0m,N=150kW。
水泵间内还将设置1台电动悬挂式起重机,主要参数为:
起重量5t,起升高度7m,吊车跨度6.0m。
将由2条D710PE管送至电厂围墙外1m,单管道设计流量为2500t/h,相应的管道流速约为1.8m/s。
3.2华润海水
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