简要信息

【获奖类型】应用二等奖

【任务来源】中国电工设备总公司

【课题编号】LX100064

【课题起止时间】2010年3月～2010年8月

【完成单位】中国水利水电科学研究院

【主要完成人】纪  平、梁洪华、赵懿珺、孙淑卿、康占山、陆  洋、陈小莉

立项背景

菲律宾    Mariveles 2×300MW级燃煤电站工程为滨海型电厂，位于菲律宾Bataan省Mariveles市，工程装机2台300MW机组，采用直流供水系统，电厂循环冷却水以及海水淡化厂原水均取自厂址附近的海水，2×300MW机组总冷却水量为92140m³/h，循环水排水温升DT＝9.5℃。

循环冷却水经与凝汽器热交换后会产生一定的温升，排入海域后，会对环境水体温度产生影响。

菲律宾当地环保要求：排水口附近半径R=100m范围以外因电厂温排水所造成的环境水体垂向平均温升应不超过3℃。

工程设计要求：电厂温排水引起的取水温升平均值应小于1℃。

需要通过科学研究手段对取排水工程方案进行验证及优化，为环境影响评价及取排水工程设计提供依据。

详细科学技术内容

本项目研究电厂取排水工程的温排水条件，了解和预测温排水在工程海域随时空变化规律，降低温排水对水域环境的影响程度，使其符合当地环境保护要求并满足工程取水温度设计的要求，为电厂水工取排水构筑物的设计和安全运行分析提供科学依据。

依据上述问题的分析，本项研究最终采用数模计算与物模试验相结合的技术路线；同时采用循序渐进的原则，分三步开展研究工作。首先是进行前期全潮水文测验，以便了解工程海域的自然状况，为研究提供基础；其次是开展较大范围的水域潮流场模拟，获悉流场规律特性，给出物理模型模拟海域的潮流边界条件；最后是在流场研究的基础上开展温排水物理模型试验研究工作，进行综合分析研究。

主要研究内容如下：

① 全潮水文测验：2010年3月赶赴现场进行了全潮水文测验和资料收集工作，获取水下地形、工程海域的潮汐与海流特性、气象条件（包括气温气压相对湿度等）、水温、盐度、泥沙及波浪资料等。厂址附近深水贴岸，水下地形坡度较陡，取排水条件较好；潮流为往复流；厂址地处热带海洋性气候。

② 工程海域流场模拟研究：这部分研究内容针对包括电厂取排水工程水域在内的马尼拉湾海域，开展大范围潮流场模拟计算工作。采用全潮水文测验同步实测潮位和海流资料进行模型验证，获悉流场特性，为电厂取排水方案布置提供依据，同时为物理模型试验模拟海域提供潮流边界条件。

③ 物理模型试验研究：海域流场模拟研究为物理模型试验模拟海域提供了潮流边界条件，以此为基础开展模型试验，模拟研究取排水工程附近水域的流场、温排水与环境水体间的掺混稀释特性以及温排水输移扩散规律。依据海域自然条件和工程特点，从实际出发，对方案进行优化，采取差位式离岸深排、近岸深取的布置原则，适当缩短取水管道长度，据此给出的推荐方案较好地兼顾了电厂取水及环保等方面要求。为电厂取排水工程设计和环境影响评价提供了科学依据。

发明及创新点

与一般的温排水模型试验研究相比，本项研究成果的创新之处在于：

（1）整个研究过程的系统化：从全潮水文测验的筹划和观测，到潮流模拟的数值计算研究，再到最后的物理模型试验研究，是一个有机的环环相扣的过程，使我们对整个研究有了更深刻的认识和更好的整体性把握，更加有利于优选方案的提出。这是目前电厂温排水研究方面一次有益的尝试，具有良好的推广应用价值。

（2）深排排水结构形式创新：结合工程所处海域的自然条件及取排水工程的特点，电厂排水采用水体下层水平向射流出流的深排方式，排水出口结构为圆柱型多喷头扩散器，不同高程45度角分散出流、逐步扩散，这种深排方式排水出流的掺混、稀释效果非常好，是深排结构形式的一次创新。在国内电厂排水工程中尚未得见。

（3）差位原则的协调性应用：依据海流特性和取排水工程的特点，通过大量深入细致的研究工作，采取了离岸深排、近岸深取的差位式原则，提出了可满足电厂安全取排水以及环保等方面要求，切实可行的取排水方案。最大限度地协调了环境保护、取排水安全、工程及运行的经济性之间的多方面矛盾。

与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

与当前普通的温排水模型试验相比，本项研究除了具备一般的温排水模型试验特点以外，还有其自身的特点，比如系统性的研究路线，水平向分散出流的深层排水结构形式，温排水的三维扩散和模型变态的影响等等。

成果应用情况及社会经济效益

业主采用推荐方案，满足环境保护要求和工程运行的要求，还可节省投资上亿元，缩短工期，早日投产盈利。

效果图

成果转化、推广或产业化方面还需帮助解决的问题

成果转化、推广尚存在两个方面问题：

（1）意识问题

本项工程属地菲律宾与我国同属发展中国家，但其在环保理念、执行情况方面优于我国。与其相比，我国的电厂工程建设首先需进一步加强环境保护意识，将电厂取排水问题研究工作中的以取排水安全为核心转变为取排水安全与环境保护并重的双核心；将只计算工程效益转变为统筹考虑工程效益与环境效益。

（2）系统研究问题

需进一步加强对温排水的三维扩散模拟的机理研究，提出适合我国近海水文条件的温排水深水排放扩散器型式和工程设计导则。

需进一步加强模型变态对试验结果影响的基础性研究，提出更加适宜的试验结果补偿、修正方法。