小河水电站技术供水系统技改项目可行性方案研究报告.docx
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小河水电站技术供水系统技改项目可行性方案研究报告
阿坝州松潘县小河水电站技术供水系统改造工程
可研设计报告
2013年2月初,应远东华人集团所属阿坝州松潘县小河水电站邀请,我单位派技术专家至小河水电站现场对该电站技术供水系统改造项目进行实地勘察。
在现场,我单位专家与电站负责人和技术人员一起进行了认真的讨论研究,根据小河水电站技术供水系统现状、结合电站生产运行情况与电站厂房结构特征,初步确定了将技术供水系统改造为循环供水方式的总体方案。
根据我公司多年循环供水系统技术成功经验,针对本电站实际情况,我们按初步设计阶段要求进行了设计计算,并做出了以下可行性设计方案供电站业主单位审批。
我单位可总体承担小河水电站循环供水系统改造工程,负责提供本改造工程的设计、所有设备的供货与采购、设备的工厂试验、包装、运输、交货、现场开箱检查、土建与安装、现场试验、试运行、交接验收,并提供技术服务等工作。
1工程概况
1.1电站概况
小河水电站是涪江上游第一级电站,电站库区位于松潘县施家堡乡双河村,厂房位于松潘县小河乡丰河村。
电站由首部枢纽、引水工程与厂区枢纽组成,库容96万方,引水隧洞长11.3km,设计水头216m,装机容量2×24MW,年利用小时数5125h。
丰岩堡水电站是涪江上游第二级电站,电站闸坝位于松潘县小河乡丰河村,厂房位于松潘县小河乡丰岩村。
电站由首部枢纽、引水工程与厂区枢纽组成,引水隧洞长7.5km,设计水头172m,装机容量2×22MW,年利用小时数为5180h。
小河水电站电量经一回110KV线路送入丰岩堡升压站,升压至220KV,与丰岩堡水电站电量汇合,经一回220KV线路送至平武水晶变电站并入国家电网。
小河丰岩堡水电站于2006年7月18日经省发改委核准,2007年3月开工,2007年7月正式动工建设,2012年6月完成全部土建与机电安装工程。
1.2技术供水系统基本参数与要求
配套装机容量:
2×24KW
机组额定水头:
216m
机组型式:
立轴混流式
单机总冷却水量:
≥260m3/h
冷却水进水压力:
0.15~0.3MPa
尾水最高温度:
≤20℃
技术供水最高进水温度:
≤25℃
全厂技术供水总管:
DN300
单机冷却水进出水总管管径:
DN200
机组安装高程:
m
厂外地坪高程:
m
水泵房高程:
m
最低尾水位高程:
m
2技术供水系统现状与改造的必要性
2.1现技术供水系统简介
小河电站电站额定水头为216m,现技术供水系统采用尾水取水、水泵供水+滤水器过滤的方式。
机组技术供水的对象主要有发电机空冷却器、机组上导、推力、下导、水导轴承油冷却器等。
在电站尾水渠右侧挡墙上设置有2个水泵取水口(取水口出口高程低于电站最低尾水位,其高程为1485.80m),经DN500技术供水总管吸水管至水泵房下游墙;水泵房设置3台水泵(2用1备)与水泵控制柜,水泵由吸水总管上抽水,分别经3台滤水器过滤后,汇合至DN300全厂技术供水总管,然后分别由2根DN200单台机组技术供水总管引至对应的2台机组,对机组发电机空冷器与各部分轴承油冷却器进行冷却后,经2根DN200冷却水排水管排至尾水渠。
2.2现技术供水系统存在的问题
(1)技术供水泵取水口位于电站右岸尾水挡墙上,电站发电时,尾水渠水流湍急、转轮室和尾水管补气产生大量气泡,水泵取水管吸入气泡后,水泵效率大大降低(尤其是靠右岸的2#机组运行时),造成取水困难甚至不能满足机组技术供水系统的用水需求。
(2)原技术供水系统直接引用河水,虽然设有滤水器进行过滤,但是滤水器只能过滤掉大于其滤网孔径的杂质,无法解决所有杂质尤其是悬移质泥沙等,且遇汛期漂浮物多、泥沙含量大时,易发生滤水器或机组部轴承油冷却器小口径铜管的堵塞。
(3)受河水硬度、水生物与酸碱度等影响,造成水泵与技术供水系统设备磨损与腐蚀加剧,减短系统设备如水泵、阀门、空冷器、油冷却器与管路等使用寿命,机组部冷却器采用小口径铜管长年磨损,严重的可导致冷却器铜管穿孔,使机组轴承油混水,影响机组运行安全。
(4)若技术供水系统冷却水故障(压力过低或流量过低),将致使机组发电时发电机空冷器、各部分轴承产生的热量不能与时带走,温度升高,造成发电机效率降低、被迫事故停机甚至烧轴瓦等事故;原系统汛期因滤水器堵塞等需进行停机检修,造成人力、物力与财力的损失。
(5)小河电站汛期河道水质较差,泥沙含量大、漂浮物多,其下游仙女堡水电站2台38MW机组技术供水系统已由我单位完成技改。
鉴于技术供水系统以上现状,建议尽快实施技改。
2.3循环供水系统最早的产生发源
水电站机组循环冷却水系统技术是1989年科技大学水电设计所在拉青水电站技施设计中发明的(我单位法人代表袁淑蓉教授时任工程负责人),经过设计所多位专家教授共同研究、讨论与模型试验后,成功应用于该电站。
此后,该项技术由我单位(原川大华水工程技术开发部)不断的开发、完善、积极的推广应用,现已在国外上百座水电站中成功应用,创造了显著的社会效益和经济效益。
本技术于2003年获得了国家专利,2005年获得第五届国家科技成果进步一等奖和国家专利技术发明奖二等奖。
2.4循环冷却供水系统的工作原理
技术供水系统采用循环冷却供水方式,机组冷却采用符合要求的清洁水,以解决机组冷却水对水质的较高要求与河水水质较差的矛盾。
其工作原理为采用经过水质处理的清洁冷却水通过机组冷却器时,带走机组运行产生的热量,经排水管道排入循环水池;水泵从循环水池抽水至机组冷却器,再经布置于尾水中的尾水冷却器,与河水进行冷热交换作用后温度降低,然后回到循环水池。
机组冷却水在一个往复循环的系统中,通过流动的温度较低的天然河水带走机组运行产生的热量。
由于循环水采用满足要求的清洁水,可有效防止机组冷却装置的堵塞、结垢、腐蚀、水生物等,并防止技术供水系统中设备、管路的结露,从而解决电站汛期水质难以满足技术供水要求问题。
2.5循环冷却供水系统的优点
(1)减少电能损失,增加发电量。
由于循环冷却水中不含漂浮物、泥沙和水生物等,运行中不存在设备堵塞问题,因此,机组在汛期可正常发电,不会因冷却水导致停机,而造成经济损失。
(2)延长机组各冷却器的使用寿命。
由于冷却水采用清洁水不含泥沙,防止了泥沙对冷却器的磨损,冷却水循环使用其部钙镁离子有限,各冷却器不会因大量结垢而降低传热效果,因此,不仅减轻大修检修工作量,并且延长设备寿命,减少电站检修运行费用。
(3)有利于电站自动化。
采用循环冷却水可减少冷却系统运行中的人工干预。
(4)消除机组安全隐患,机组运行更安全。
2.6采用循环冷却供水需注意的主要问题
(1)需设置一定容积的循环水池。
循环水池的主要作用是减少冷却水的水压波动和补氧。
循环水池在不影响厂房布置的前提下,应尽可能获得较大的容积。
因此,应有适合循环水池的布置空间。
(2)置于河道中由河道水进行冷却的尾水冷却器不仅应合理布置,且应有足够的结构强度,以承受尾水不稳定的波动压力,防止产生振动,并应尽可能减少冷却器对机组流道的水力干扰。
(3)采用循环冷却供水,需供水泵提供动力,水泵保证始终正常稳定运行尤其关键,故设计时应设置备用泵,实现主备用泵之间故障自动切换,为避免单台水泵长时间运行,主备用之间还应定时自动切换;供水泵选型扬程计算时需增加尾水冷却器与其进出管路部分的水力损失。
3进度计划、交货与运输
3.1进度计划
本项目为改造项目,为减小对电站正常运行的影响,应尽量缩短工期。
(1)建议改造工程安排在枯水期最枯时段进行。
(2)总工期不超过3个月。
(3)合同签订后应尽快组织设计、设备采购、制造。
(4)不影响电站正常发电的新增管路改造、土建施工可在订购设备到场之前进行。
(5)前期施工与设备的工厂加工制造一并进行.。
(6)所有设备运至工地应不超过合同签订后2个月。
(7)根据优化设计,本改造项目不需全厂停机,即可完成所有设备的安装调试。
在枯水期只发一台机组时对另一台停机机组进行改造安装,轮流切换。
3.2交货地点
所有设备交货地点均为:
阿坝州松潘县小河水电站厂房。
3.3运输方式
拟采用全程汽车运输方式,所有设备公路运至电站。
4技改工程标准与原则
4.1标准与规
本技改工程所有材料、设备和施工工艺以与工程竣工验收均遵照下列技术标准与技术规执行:
SDJ173水力发电厂机电设计技术规程
DL/T5066水力发电厂水力机械辅助设备设计技术规定
GB503052-2005民用建筑设计通则
GB50016-2006建筑设计防火规
GBJ102工业循环水冷却设计规
GBJ15建筑给排水设计规
GB50345-2004屋面工程技术规
GB150钢制压力容器
SDJ,SDJ6,SDJ67电力建设施工与验收技术规
GBJ205钢结构工程施工与验收规程
GBJ235工业管道工程、施工与验收规
GBJ236现场设备、工业管道焊接工程施工与验收规
小河水电站循环冷却水系统改造工程技施设计图集。
4.2技改设计原则
(1)设计考虑新增设备与管路应最大程度减小对正常生产秩序的影响;
(2)新增管道与土建工程应考虑施工方便,不是必须停机进行的项目可在机组正常运行的同时提前进行;必须停机进行的项目应尽量缩短停机时间;
(3)尽量减少对原管路与设备的改动,新系统设备与管路布置应尽量简明;
(4)原取水方式保留作为备用,新老系统间切换应便于实施;
(5)改造工程总投资应经济合理;
(6)循环水系统运行应实现自动化控制并满足电站自动化要求;
(7)改造工程安排在枯水期完成。
5技改总体方案
5.1循环冷却水系统组成
循环冷却水系统组成:
循环水池与补充水源、供水泵、水泵控制柜、尾水冷却器、管路、阀门、机组各冷却器(包括空气冷却器、各轴承油冷却器等)与各种表计、自动化元件等。
5.2技改总体方案
水泵从循环水池(水池充入清洁水)抽水,压至机组发电机空气冷却器与各部分轴承油冷却器,吸收机组运行产生的热量,然后引至布置在电站最低尾水位以下的尾水冷却器,尾水冷却器与流动的电站尾水进行热交换作用后冷却水温度降低,最后排回循环水池。
电站原尾水取水方式保留作为备用,可与循环供水系统相互切换。
冷却水循环系统循环水流向示意图:
5.3技改主要项目
(1)在主厂房外下游右侧空地上布置一座循环水池;水池有效容积约45m3。
(2)延用原3台水泵与水泵控制柜;水泵取水口加设三通与阀门(为便于与原尾水取水系统进行切换);3台水泵共用1根DN300取水总管接至循环水池。
(3)在尾水渠水平段(即下游丰岩堡水电站引水渠)设置2台套尾水冷却器;尾水冷却器进口接自原机组冷却水排水管,出口接至循环水池。
(4)在原技术用水排水管进尾水冷却器之前合适位置加设三通与阀门(为便于与原尾水取水系统进行切换)。
(5)循环水池设置溢流管、放空管、水位监测与自动补水装置,补水水源引自厂外消防水;尾水冷却器进出水管、水池补水管设压力表。
(6)根据现场情况进行管路、管路附件、支架、支撑等布置。
6循环水池选型方案比较
6.1循环水池的作用
循环水池主要作用为:
系统稳压、保持自由水面接触大气使循环水不变质、水泵集中供水、循环水水质集中处理或更换以与部分散热作用。
循环水池在不影响厂房布置的前提下,应尽可能获得较大的容积;但是水池过大会增加投资,故设计时水池容积需考虑经济合理性。
6.2水池容积的选取
对循环水池容积的选取,目前没有规与标准的明确规定,根据已成电站的经验,循环水池的有效容积原则上可按机组总冷却水量(每小时冷却水量)的1/20~1/10选取,在可能的条件下,尽可能取较大的水池容积,但是最小容积一般不宜小于20m3。
小河水电站单台机组的冷却
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