试析沉沙池在取水系统中的应用

试析沉沙池在取水系统中的应用

摘要火力发电厂需水量大、水质要求相对较高，要求不间断连续供水，取水工程直接影响到电厂的安全运行。本文通过某电厂采用沉沙池在取水系统中应用的工程实践，在工程方案方面发现有值得研究和重视的技术问题。

关键词取水工程工程条件水库取水平流式沉沙池工程技术

一、引言

该工程为国内某省某市火力发电厂项目，工程建设地点位于该市经济技术开发区内，属于新建项目。本期电厂水源工程全部新建。

本期工程2×135MW 超高压、一次中间再热、双抽、凝汽式机组，电厂供水水源采用厂区西南侧水库供水，该水库是一座平原注入式水库，1972 年始建，1982 年扩建，现总库容4000×104m3，淤积库容163 ×104m3，正常蓄水位417.5m。该水库引水渠5m3/S，泄水渠设计流量5m3/S，主要是该市暴雨洪水和夏季入库河水所携带的泥沙水库淤积量少（占总库容的4%），水库上游又可控制河水进库泥沙量，水库泥沙淤积不会对取水口造成不利影响。

水库供水保证率不小于97%。循环水系统补充水经预处理后的水直接补入冷却塔水池或者泵房前池。其余部分预处理后进入工业及消防蓄水池。当水库来水含沙量<100mg/L 时，可不经过预处理而通过旁通管进入系统。对于化学补充水再次进行过滤处理，出水浊度应≤3mg/L。根据火力发电厂水工设计规范要求：用于凝汽器等表面管式热交换设备的冷却用水，应采取去除水中杂物及水草的措施。当水中含沙量较大，且沙砾较粗，较硬时，宜对冷却用水进行沉沙处理。冷却塔循环供水系统的补充水中悬浮含量超过50mg/L~100mg/L 时宜做预处理，经处理后的悬浮物含量不宜超过20mg/L，PH 值不应小于6.5 且不宜大于9.5.工业用水中转动机械轴冷却水的碳酸盐硬度宜小于250mg/L（以CaCO3 计），PH 值应小于6.5，且宜大于9.5.悬浮物的含量，对于300MW 及以上机组，宜小于50mg/L；对于其他机组，应小于100mg/L。暴雨洪水和夏季入库河水所携带的泥沙远远大于电厂对水质浊度的要求，所以在取水头部设置沉沙池对含有大量泥沙等的洪水进行预处理就十分必要。

本工程取水建构筑物及设施由拦河闸，引水渠，切换阀门井，沉沙池，滤网间，水泵房，值班室，宿舍，配电室等构成，拦河闸夏季常开，冬季常闭，下游灌溉时开启.

二、设计方案论证

取水口和升压泵房位置的确定，在初步设计阶段未确定。电厂现阶段已经根据初步设计确定的补充水泵站位置、面积进行了征地程序，并对场地进行了地质勘察工作。对在水库直接倒虹吸管，取水泵房取水和渠道取水方案的进行经济比较，倒虹吸吸管取水安全运行的条件比较高，与水利部门、水管部门的配合比较复杂，建立取水泵房的用地位置确定起来比较困难，人力、物力投入较大，不经济。考虑到经济、简便、运作等因素最终确定了取水口位置和取水方式，在水库出口闸前设置取水口，并最终确定了沉沙池的位置和取水泵站的位置，管线的走向和位置。

1. 平流式沉沙池的计算。（1）池容积及池高的计算。基本条件：集水坑顶面标高：404.623m；集水坑地面标高：398.00m；管道进水顶标高：40

2.00m；管道进水底标高：401.50m；该水库至沉沙池管道长度:66m，管径DN1000；该沉沙池至升压水泵站管道长度：24m，管径DN1000，办公及生活间室外地坪标高：401.50m，该水库水库供水量：1700m3/h 即0.472m3/s，无压自流式管道。

（2）容积及池壁高计算。依据给水排水设计手册第5 册284页平流式沉沙池参考设计。

Q=1700m3/h=1700/3600=0.472 m3/s

长度L：设v=0.25m/s，t=30s，L=vt=0.25× 30=7.5m。水流断面积A：

A=Qmax/v=0.472/0.25=1.89 m2池总宽度B：设n=2 格，每格宽b=1.5m，B=n × b=2× 1.5=3m 有效水深h2：h2=A/B=1.89/3=0.63m，沉沙室所需容积：设T=15d=15×86400=1296000，V=QmaxT/Kz×106=0.472×30×1296000/1.5/106=12.23 m3每个沉沙斗容积Vo：设每一分格有两个沉沙斗，Vo=V/4=12.23/4=3.06 m3

沉沙池各部分尺寸：设斗底宽度a1=1.4m，斗壁与水平面的倾斜角为55 度，斗高

h3=0.8m，沉沙斗上口宽度a=2 h3/tan55+a1=2.52m

沉沙斗容积Vo= h3（2×a× a+2×a×a1+2×a1×a1）/6=3.16 m3（接近于3.06 m3）

沉沙室高度：采用重力排沙，设池底坡度为0.06，坡向沙斗池总高度H：设超高h1=0.3，H=h1+h2+h3=0.3+0.63+0.94=1.87m

h3= h3`+0.06L2=0.8+0.06×（（7.5-0.2）/2-1.36=2.29）=0.94 m

2.平流式沉沙池的优缺点。平流沉沙池属于最基本结构最简单造价较低廉的沉砂设施，它的截流效果好，工作稳定但是他的占地面积过大，采用机械刮沙，重力或水力提升器排砂。虽然沉沙池在电厂厂的投资、占地等方面所占的比例很小，但其作用却不可忽视。若取消沉沙池，大量砂粒将进入后续各处理单元，给电厂的正常运行带来诸多隐患：（1）砂粒进入初沉池会加速升压水泵的磨损，缩短使用寿命。（2）排泥管道中砂粒的沉积易导致管道的堵塞，进入污泥泵后会加剧叶轮磨损。平流式沉沙池采用分散性颗粒的沉淀理论设计，只有当泥沙在沉沙池中的运行时间等于或大于设计的砂粒沉降时间，才能够实现砂粒的截留。因此，沉沙池的池长按照水平流速和污水中的停留时间来确定。由于实际运行中进水的水量及含砂量的情况是不断变化的，甚至变化幅度很大。因此当进水波动较大时，平流式沉沙池的去除效果很难保证。

3.运行现状。工程中DN1000 自流管道选钢管。目前补充水管道已经全线贯通通水，两座沉沙池交替运行，定期排泥。状况良好，且可达到经济运行的目的。

4.设计中值得重视的问题。对于各种不同形式的沉沙池，流速的控制都是非常重要的。流速过快会导致小粒径砂粒的带出，而流速过慢又可能会导致不能满足电厂的供水要求。

本工程取水水源为水库，水利部门对工程取水的要求和建议，对取水方案的确定和实施具决定性作用。因此在工程设计中密切与水利部门配合，按水利部门的意见和要求，确定设计方案。

确定取水方案应在可研设计阶段与确定工程造价时进行，同时与水利部门配合完毕的取水条件和要求应取得书面文件，切勿出现时间不连贯的问题。否则由此引起的方案和工程费用的变动对下步设计的进行影响很大。

三、结论