基于多孔孔板的虹吸井整流消泡新方法-国核电力规划设计研究院.pdfVIP

基于多孔孔板的虹吸井整流消泡新方法 1 1 2 2 2 葛小玲 ，刘召平 ，付辉 ，纪平 ，郭新蕾 （1.国核电力规划设计研究院，北京 100094 ；2. 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038 ） 摘要：消能消泡防盐雾是濒海火核电厂建设中十分注重的问题。针对某濒海核电厂虹吸井整流消泡措施开展了模型试验 研究，提出了虹吸井水力性能优化和整流消泡新方法。该方法以双层多孔孔板为核心，再结合导流墩、导流栅和局部降 低下游出口高程等优化手段。多孔孔板用于缩短堰后水跃长度，消能和均流；导流墩、导流栅用于优化堰前和堰顶水流 流态，消除阵发性的水体壅高；局部降低的下游出口高程用于提高出流淹没深度，进一步避免气泡向外海的输移。试验 结果表明，本文提出的新方法消泡效果良好，能够很好地适应外海潮位的变化，且结构简单施工方便，可为类似的虹吸 井消能消泡防盐雾提供参考。 关键词：虹吸井；消泡；濒海电厂；孔板；导流墩 中图分类号：TV131 文献标识码：A 1 前言 采用直流冷却方式的濒海火、核电厂采用虹吸井来降低循环水水泵扬程，节省能源。虹吸井内设有 顶高程超过平均潮位的薄壁堰、实用堰或宽顶堰，以减轻外海潮位变化对虹吸井上游水位的影响。虹吸 井运行中堰顶多为自由溢流，堰后跌落产生水跃，该过程伴随强烈的水气掺混，掺入大量气泡，进而在 外海出口处产生不易破灭的微黄色泡沫，形成盐雾污染区，飞溅的含盐水雾还会腐蚀排水口附近的金属 结构物。因此，消能消泡防盐雾是近年来濒海火核电厂建设中十分注重的问题。 为了消泡防盐雾，现有的研究一般从两方面入手：一是添加消泡剂，这种方法的优点是消泡效果较 好，缺点是费用太高。如装机容量为 2×900 MW 的大亚湾核电站，循环冷却水量约为 90 m3 ／s，消泡剂 费用约 500 万/年；广东台山火电厂，消泡剂的花费不低于 200 万元/年[1-2] 。如果在电站运行期间长期投 放消泡剂，那这一费用将十分庞大。此外消泡剂本身也是化学污染物，会造成海水的二次污染。二是优 化虹吸井的体型设计，减少或消除水跃过程中的气泡产生，如分层导流箱涵、正反斜板堆等，目前采用 的这类优化措施能够部分解决水跃过程中的掺气问题，但受濒海电厂排水所处环境的非恒定性等因素影 响，上述措施对外海潮位变化的适应性有待提高，且存在结构比较复杂，设计和施工难度大，对过流能 力影响大等不足[3] 。 本文以某濒海核电站虹吸井为研究对象，提出以双层多孔孔板为基础，结合导流墩、导流栅和下游 出口局部降低的虹吸井整流、消泡新方法，并通过系统试验进行验证。 2 多孔孔板的阻力系数和均流特性 2.1 多孔孔板的阻力系数 多孔孔板的消能原理为：流体在各孔内收缩，过孔时的流速增大，流向发生 改变，流体流出孔时再一次发生流速和流向的改变，进而产生水头损失，其损失与孔的面积比（开孔面 积与孔板总面积的比值）有关[4] 。 5 当孔边为锐边时，单个多孔孔板的水头损失系数可用下式计算（过孔的水流雷诺数 Re10 ） 2 1 l 0.707 1−f +1−f ) × ζ ( 2 （ 0 ~ 0.015 ） （1） f dΓ 1作者简介：葛小玲（1965-），女，教授级高工，主要从事火核电厂水工工艺研究。E-mail ：u0385@ 4f 0 F0 ∑f 0 式中：l 为孔板的厚度，dΓ ，f 0 为一个孔的面积，∏0 为孔的湿周，f ，F 1 为孔板的 ∏0