电厂冷却水工程的取排水口布置研究及工程应用

平面二维数 学模 型模拟近 区的三维流态存在一 定缺陷 ， 一
般不采用数模研究 温排水近 区问题 ， 故本文对 重叠式 取排
水 口布置形 式不作进一步讨论 。
２ 工 程应 用
以某滨海 电厂为例 ， 利用数学模 型 的研究 手段 ， 对海
湾水流双向流动的地 区 ， 同的取排水 口布 置形式对 温升 不
以确定合理的取排水 布置方 案。
参考文献 ：
［］张 晓艳 ， 培桐 ． １ 倪 海南 昌江核 电可 行性研 究温排 水数值 模拟
计 算 研 究 报 告 ［ ． 州 ： 东 省水 利 水 电科 学 研 究 院 ， ０ ． Ｒ１ 广 广 ２ ９ ０
由上述分析 可知 ， 于本 例工程 ， 对 分列式 的取排水 布 置形式使得排水 的热水通道和取水通道位 于同一轴线 ， 不
利于降低取水温升 ，其次考虑温水对近岸 的环境影响 ， 需
要寻求其它 的取排水 口布置形式 。 ２３ 差位 式布置方案温排水计算分析 ． 在对分列式布置形式 的方案做 了多次 尝试后 ， 取水温
中图分类号 ：ｖ１７ 文献标识码 ： 文章编号：０ ８ ０ １ （０ ２） － ０ ３ ０ Ｔ ３ Ｂ １０ — １２ ２ １ ０ ０２ — ３ ４
序 言
但是 ， 对于感潮 河段或海 湾 ， 如采用 分列式 布置取排 水 口， 无论 是取水 口设置在排 水 口上 游还是下游 ， 温排水
随着 国民经济 的发展 ，社会 对 电力 的需求与 日俱增 ， 电厂建设 的步伐 Ｅ益加快。对于电厂工程而言 ， ｔ 工程布置
３ 结 语
２ｋ ， ． ｍ）研究 电厂 的取水温升和等温升面积。 ２ 图 ５ 图 ６为计算 的一期工况 夏季 中潮 全潮平 均 和 和
全潮最大温升等值 线图。
１ 本算例工程 海区流场呈现往复流 特征 ，温升场呈 ）
现带状分 布特征 ， 本海域 的地形 、 流条件及 环境影 结合 水
响因素 ， 选择差位式的取排水 口布 置形式 。 ２ 在实 际工作 中 ， 化差位式布置 的取 、 水 口纵 向 ） 优 排 距离应根据当地潮流实际情 况 、 环评要求以及工程 的经济
造价等综合考虑。
图 ５夏 季 中潮 全 潮 平 均 温 升等 值 线 （￣ ５ ＭＷ１ ２６ ０
３ 不 同 区域 的滨海 电厂 海 区潮流 特性等 均不相 同 ， ） 采用何种形式的取排水 口布置形式 需结合实际情况 ， 根据 受纳水体的水流运动特性 ，安排好 热水通道和冷水通道 ，
第４ 期 ２１ ０ ２年 ４月
广 东 水 利 水 电
ＧＵＡＮＧＤ０ＮＧ ＡＴＥＲ Ｗ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＰＯＷ ＥＲ
Ｎｏ ４ ． Ａｐ ． １ ｔ ２０ ２
电厂冷却水工程的取排水 口布置研究及工程应用
张晓 艳 ， 培 桐 倪
（ 东省 水利 水 电科 学研 究 院 ， 东省 水动 力学应 用研 究重 点 实验 室， 东 广 州 ５０３ ） 广 广 广 １６５
随涨落潮流运动均能扩散到取水 口，从而影响取水温 升。
当然 ， 通常做法也 可加大取排 水 口平 面间距 ， 由于水流 但
的核心就是 寻求 合理的取 、 水 口布 置形 式 ， 排 即合 理安排
取、 排水 口在平 面或垂 向的相对位置 。取排水 口布 置形式 对 电厂运行 的取水温升高低起着主导作用 ， 关乎 电厂的投
升的效果。
２２ 分列式 布置方案温排水计算分析 ．
本 次仅选 １ 个方案加 以研究 ， 计算夏季 中潮 条件下温 排水 的扩散情况 。 图 ３和 图 ４给 出了夏季 中潮全潮平 均和全 潮最 大温
升等值线 图。 温排水 随着潮流涨 、 落潮沿岸呈带状扩散 ， 涨
潮 向东北 向扩散 ， 落潮则相反 ， 向西南方 向扩散 。
涨潮流速。 ２１ 数学模型 ．
图 ４夏 季 中潮 全 潮 最 大 温 升包 络 线 ￣ｘ ５ ＭＷ） ６０
本次建 立了工程海域平 面二维数学模 型 ， 采用 变步长 矩形 网格对 计算范 围进行 剖分 ， 外海 域步长 较大 ， 大约 最 为 ５ ０ 工程 区步 长小 ， ０ ｍ； 约为 ５ ｍ。模 型采 用 ２ ０ 年 夏 、 ０ ０８
补偿等问题。开展 电厂 的取排水 口布 置研究 ， 为电厂寻求 较优取排水 口布置有着 重要 的现实意义 。 本文 以某滨海电 厂为例 ， 对电厂取排水 口布置开展研究 。
１ 取排水 口布 置形式研究
所谓差位 式取排水 口布置 ， 即取 、 排水 口布置要 求充
分利用 出水 水平动量 ， 热水掺入潮 水 中 ， 将 随潮流 向远处 输运 ， 形成 热水通道 ， 或称热水带 ， 温排 水 中的热量部分蓄
用直流冷却系统 ， 以海水作 为循环冷却水源。
２０ ０ ８年在工 程海 区设 置 了 １ 条 测流 垂线 ，对海 域 ２ 夏 、 季大 、 小潮进行 了观测 ， 果表 明本 海域潮 流类 冬 中、 成 型基本属不规则全 日潮流性质 ， 落潮实测平均 流向与涨潮 实测平均流 向反向的差值一般不足 １ 。 ０ ，海 区潮流基本呈 往复流 。实测涨 、落潮平均流速 ，夏季分别为 ０２ ｍ ｓ ． ／ 和 ３ ０ ８ ／， ． ｍ ｓ冬季 分别 为 ０１ｍ ｓ ０２ ｍ ｓ落潮 流速均 大于 ２ ． ／ 和 ． ／， ６ ４
水直接 回归取水 口， 而降低取水温升 。图 ２ 出了常见 从 列 的差位 式取排水 口布 置形 式 。图中（ 为近取远 排 ， Ａ） 即利
口和排水 口离岸距离相 当的布 置 ， 般称 为分列式取排水 一
口布 置 。
水流窟向
一 ～
水流 方向
一 一 一一 尹 ：
ｎ
０
＼／ ／ ／／ 勘 ／／
本分列式方案取水 口在排水 口北侧 ， 因此取水 口温升 过程 的整体变化趋势是涨潮流时增大 ，落潮流 时减小 ， 取
水 温升较大值 出现在涨急到涨憩时段 ， 落潮 时取水 温升随
落潮历 时延长而减小 ， 落憩时刻附近取水温升较低 。该方
案平均取水温升约为 ２１ 最大取水温升约为 ３２ 。 ． ℃， ．Ｃ ￣
当温排 水注入受纳水体后 ， 在排水 口小范 围内出现一
掺混 中心 ， 上层热水 向广大水域外流 ， 下层冷水辐 向内汇 ， 上下层水体 在此强烈 掺混 ，如把 取水 口布置在排水 口下
面， 在一定 的垂向间距情况下 ， 取水 口也 能取 到低温水 流 ， 这种取 、 排水 口平面 间距 为零 的布置形式 ， 为重叠式 取 称 排水 口布置形式。 重叠式取排水 口布置是在受纳水域局部
冬季实测 大 、 小潮 以及 半月潮水 文资料作 为模型 率定 中、
资料。 根据模 型验证情况 ， 型冬 、 模 夏季各潮型的验证 效果 较好 ， 模拟 的潮位 、 流速和流 向过程与实测基本 吻合 ， 明 说
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２１ ０ ２年 ４月
第 ４期
广 东 水 利水 电
升仍 得不到满意效果 ，考虑本 区的地形 和潮 流特性后 ， 提
舾 ／
图 ２ 差 位 式 取排 水 布 置 形 式
图 １ 分 列 式 取 排 水 口 布 置形 式
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ８ ２ １— ２ ０ ：
பைடு நூலகம்
修 回 日期 ：０ ２ ０ — ９ ２ １— ３ ０
作者简介 ： 张晓艳 （９ ２ ）女 ， １８ 一 ， 硕士 ， 主要从事水文学及河流海岸工程数值模拟研究。
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２１ ０ ２年 ４月 第 ４期
张 晓艳 ， ： 等 电厂 冷 却 水 工 程的 取 排 水 口布 置 研 究及 工 程 应 用
用排水水平 出流动量将热水掺入江心 ， 使热量 随潮 流输移
至远处扩散 ，而取水 口位于岸边 能抽取冷水 通道 中的水
数学模 型能够较好地 复演工程海域 的潮 流特征 ， 可用于温 排水数值模拟计算 。
双向流动 ， 加大这种河段 的取排水 口间距 比起 加大单 向流 动河道 的取排水 口间距而言 ， 数值要大的多 ， 造价高昂。 这
种情况下 ， 分列式取排水 口布置形式解决不 了电厂取水温 升高 的问题 。 于是 ， 差位式取排水 口布置原理就提 出来 了。
资和运行成本 ， 以及温水受纳水体 的环境影 响范 围和环境
出了差位式 布置方 案 ， 文献［】 １中对差位 式布置方案作 了一 系列研究 ， 次拟把 排水 口向外 海伸 到一定 距离后 （ 本 离岸
取排水 口采用差 位式 布置后 ，等温 升线不再 贴岸 分 布 ， 带状分布 的特性没有 改变 ， 水 口温 升 明显 降 且呈 但取
低， 夏季平均取水温升在 ０２ ．℃以内。 由上述分析可知 ， 取排水的布置形式 以及 当地 的地形 和潮流 运动特性 ， 定了温排水 的运动 扩散规律 ， 决 进而影 响了电厂 的取水温升 。对于本例而言 ， 差位式 的取排 口布 置形式优于分列式的取排 口布置形式 ， 这也是 由本海 区潮 流运动形式决定的 。不同区域的水流运动特性不 同 ， 较优 的取排水 口布置形 式也不尽 相 同 ，实 际工作 中应 区别对 待。
目前 国内常见的取 排水 口布置形 式为分列式布置 、 差
位式布 置和重叠式 布置 。分列式 取排水 口布置示 意见 图
积在热水通道的水体 中， 部分在热水通道 中与大气 的热交
换 中散失 ， 部分被潮流带 往远处 ； 与此同时 ， 开拓取水 口冷
１对 于单 向径流河道 ， 流方 向单 一 ， ， 水 取水 口通 常设置在 排水 口上 游 ， 以保证取 到上游 的低 温来水 ， 一般为 了获得
流， 避免 了热 水直接 回流 问题 ； 图（ 则相 反 ， 而 Ｂ） 排水 口布
置岸边 ， 取水 口位 于江心 ， 则热水在岸边热水通 道中流动 ， 电厂直接抽取远处低温水 流 ， Ｃ 和图（ 原理相 同 ， 图（ ） Ｄ） 仅 为取 、 排水 口在平面上 间距 较小 ， 同样能达 到降低取水 温
分布面积以及取水 温升的影 响加 以研究 ， 结合 当地地形和 水流条件等选择合 适的取排水 口布置形式 。
图 ３夏季 中潮 全 潮 平 均 温 升等 值 线 （ｘ ５ ＭＷ） ４ ６０
该 电厂位于海南 岛西海岸 ，电厂规划建设 ４ ６ ０ ｘ ５ ＭＷ
核 电机 组 ， 本期建设 ２ ６ ０ ｘ ５ ＭＷ 核 电机组 。电厂冷却水 采
摘 要 ： 文 在研 究 冷 却 水 工 程取 排 水 口布 置 形 式 的基 础 上 ， 合 某滨 海 电厂 ， 过 数 学模 型研 究 手段 ， 析 不 同取 排 水 布 该 结 通 分
置形式下， 温排 水 在 海 域 内输 运 和 扩散 规 律 ， 究 不 同 的取 排 水 布 置 形 式 对 取 水 温 升 的 影 响 ， 而提 出合 适 的取 排 水 口布 置 研 从 形 式 ， 今 后 同类 电厂 取 排 水 工 程 的 设 计提 供 科 学依 据 。 为 关键词： 温排 水 ； 排 水 口布 置 ； 位 式 ； 列 式 取 差 分
水通道 ， 求无论 在涨潮 、 要 落潮过 程中 ， 取水 口前部都有冷
水来源 。 这样便能使热水有去路 ， 冷水有来路 ， 可能排除热
较好 的冷却效果主要是 靠加大取 、 水 口沿水流方 向的平 排 面 间距 ， 以避免热水 回流 ， 大水 面散热量 ， 增 从而降低取水
温升 。 像这种取 、 排水 口沿水流方 向分 隔一定 间距 ， 且取水
地 区存在温差异重 流的基础上提 出的 ， 故采用 这种布置的 前提是取排 水 口地 区存在水温分层 。 对于取排水 口水深不
大、 潮流涨 落潮水位 变化较大 、 热水易掺混均化 的情况下 ， 重叠式取排 水 口布 置条件不再具备 。 对于这种垂 向的重叠 式取排水 口布置形式 ，通 常采用物理模 型试验 进行研 究 ，