某沿海發(fā)電廠旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)合理優(yōu)化運行方式的探討

熊乘甫

深圳能源集團股份有限公司東部電廠，中國·廣東 深圳 518120

1 引言

一直以來，關(guān)于海生物（論文主要指小魚、小蝦、水母、貝殼類）、水中雜物、海菜入侵循環(huán)水冷卻系統(tǒng)導致旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)堵塞、過載、設(shè)備損壞、循環(huán)水泵因水位低而停運，嚴重導致機組降低負荷運行甚至導致機組跳閘的非停事件時有報道。

某沿海發(fā)電廠建設(shè)有3×390MW 燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，為日啟停調(diào)峰機組，機組在不同的季節(jié)所承擔的負荷則不同，夏季承擔的負荷較大，機組在夜間有時會連運，冬季負荷較小，機組通常在夜間停機備用。海生物繁殖主要集中在春夏季，生長成熟主要集中在秋冬季，結(jié)合機組投產(chǎn)多年來該海域的實際情況和取水設(shè)施建設(shè)的實際條件，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗后，以期達到合理運行的目的。

下面論文以本廠的實際情況進行分析和探討。

2 設(shè)備、設(shè)施概況

2.1 取水口海域及設(shè)施設(shè)備建設(shè)安裝情況

電廠位于中國廣東省深圳市大鵬灣東海岸、大鵬半島西北側(cè)秤頭角。大鵬灣位于深圳市東南部，毗鄰香港，東臨大亞灣，瀕臨南海，水域面積近400km2，是一個半封閉的海灣，具有優(yōu)越的地理位置和豐富的旅游資源，被稱為“黃金海岸”。灣內(nèi)漁業(yè)資源豐富，東部淺海養(yǎng)殖區(qū)是深圳市重點海水增養(yǎng)殖區(qū)，面積達106km2，西北部的鹽田港是四大國際中轉(zhuǎn)深水港之一[1-2]。電廠周邊為休閑旅游度假區(qū)和農(nóng)漁業(yè)區(qū)，同時電廠附近建設(shè)有兩座已運營的LNG 接收站和一座近年來正在填海造陸施工的LNG 接收站，電廠近岸海域取水口水質(zhì)狀況整體良好，已達到國家一、二類水質(zhì)標準[3-4]。

電廠因機組生產(chǎn)特點和地理條件因素，建設(shè)之初未設(shè)置引水明渠和港池，因此不具備增設(shè)安裝新的海生物防控、攔截設(shè)備設(shè)施條件，且取水沉箱直接建設(shè)在大海邊，外圍即為公海航道，時常有海警船和LNG 運輸船及漁船通行。3 臺機組采用“一機一泵”、循環(huán)水母管并聯(lián)模式，無備用循環(huán)水泵，即1 臺機組對應(yīng)一臺循環(huán)水泵，相應(yīng)的只有獨立的1 條取水流道口和1 臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)。由于采用母管制供水，任一臺循泵可供任1 臺機組冷卻用水。機組冷卻水取水方式為面向大海直接取水，通過沉箱取水流道至凝汽器，依次設(shè)置有粗攔污格柵（柵條間距150mm）、制氯消殺加藥口（加藥方式為“泵啟藥投”）、細攔污柵（柵條間距50mm）、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)（網(wǎng)孔直徑6.43mm）、二次濾網(wǎng)（網(wǎng)孔直徑5mm）。

2.2 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)型式、特征

電廠安裝的旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)為XKC-2500 型旋網(wǎng)，即全框架側(cè)面進水型，網(wǎng)板寬度2500mm，如圖1 所示，詳細技術(shù)參數(shù)見表1。根據(jù)實際使用經(jīng)驗，電廠制定每3 個月為一個周期進行一次定檢，更換磨損和腐蝕后的部件。

圖1 側(cè)面進水型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)示意圖

表1 XKC2500 型全框架側(cè)面進水旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)特征：該旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)主要由框架（包括上、中、下段）、鏈條與網(wǎng)板、驅(qū)動與傳動系統(tǒng)、沖洗管路、安全保險裝置等部分組成。濾網(wǎng)工作面積利用率較高，過水量大，基本不存在“污物夾帶”問題，且沒有被沖洗掉的雜物通常不會被攜帶入凈水側(cè)；污水只流過網(wǎng)板一次，且總是沿著一個方向，使得可通過網(wǎng)板的小污染物不會集留在濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)，可以有效較少因停工清洗而造成的時間及資金的浪費；當濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)時，在網(wǎng)板外收集的雜物被提升到地面操作平臺上，并被沖洗到排污槽水溝中，從而達到過濾水質(zhì)的目的。

3 電廠附近海生物生活及生長特性

經(jīng)過多年觀察，發(fā)現(xiàn)對電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生有影響的海生物分別是：魚群、水母、藤壺和海虹。其生活生長特性如下[5]。

3.1 魚群

電廠附近海域漁業(yè)資源豐富，各種魚群一般在4～5 月發(fā)育成熟，5～6 月出現(xiàn)幼魚群體。此外，每年5 月16 日12 時起至8月1 日12 時止，南海進入一年一度的伏季休漁期。

3.2 水母

水母不擅長游泳，其往往需靠風、海浪和水流來移動，水母常以浮游生物、魚卵等為食。近年來隨著沿海漁業(yè)的過度捕撈和人類生產(chǎn)生活污水的過度排放使沿海水污染加重，魚類大量減少，浮游生物增多，水母則繁衍過剩。而電廠海域附近的水母種類主要是黃斑海蜇和白色霞水母。其中黃斑海蜇主要分布于中國東南沿海一帶，生長期在2～5 月，而到6～9 月（水溫平均值約30℃）由幼生期成長為水螅期時則為無性繁殖高峰期。白色霞水母則每年5、6 月由水母幼體生長到水珠大小。進入8 月份左右，隨著海水溫度達到23～26℃時便大量出現(xiàn)于沿海海面。每年夏末初秋，當臺風及北方的冷空氣活動較弱時，沿海水域的霞水母則開始旺盛地繁殖。

3.3 藤壺

藤壺附著力極強，無論在礁石上，還是船體及其他金屬上，都可以附著生長，而且僅靠風浪吹打是無法清除的。其原因是藤壺在每一次脫皮之后，便分泌出一種叫藤壺初生膠的粘性液體，這種液體含有多種生化成分和極強的粘合力，使其有極強的吸附能力。此外，每當它準備附著時，還會分泌一種膠質(zhì)，使本身能牢牢地粘附在硬物上。

3.4 海虹

南方又名青口，適宜水溫10～35℃。南方青口貝殼長達13～14cm，北方渤海地區(qū)則通常為8cm 內(nèi)。殼長是殼高的2 倍。

其中，電廠近年來經(jīng)過采取制氯消殺加藥口和加藥方式的改造以及對前池進行涂刷防污漆，藤壺與海虹已基本得到抑制。

4 實際投運狀況

4.1 按廠家原始設(shè)計方式運行

旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)可以定時人工啟動運行，亦可由水位差計程序控制裝置，根據(jù)網(wǎng)前后水位差，自動投入運轉(zhuǎn)，沖洗和停止。建議采用自動運行方式。從2005 年安裝完畢投用至2010年，根據(jù)設(shè)備使用說明書要求，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)采用自動運行程序[6]，即：

①當水位計檢測到網(wǎng)前后水位差超過l00mm 時，水位差計發(fā)出信號，啟動沖洗水泵，打開沖洗閥門，啟動旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)。旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗，運行1.5～2 圈后，自動停運旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，關(guān)閉沖洗閥門，停運沖洗水泵。

②當水源中懸浮臟污物較多，或遇到特殊情況，網(wǎng)前后水位差增加到300mm 時，水位差計檢測裝置發(fā)出報警信號，通知值班或檢修人員到現(xiàn)場處理。旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)在水位差低于600mm 時，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)連續(xù)運轉(zhuǎn)。

③在水源較清潔，長時間網(wǎng)前后水位差小于100mm 的情況下，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)由程序控制裝置的指令，每間隔8 小時自動運行沖洗一次，每次運行沖洗0.5～1.5 圈。

這5 年期間，3 臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)共發(fā)生過3 次在小魚繁殖的季節(jié)因數(shù)量眾多和聚集而壓損網(wǎng)板（如圖2 所示）和過載的缺陷，但從未發(fā)生過濾網(wǎng)前后水位差超過300mm 而導致檢測裝置發(fā)出報警信號和水位差低于600mm 時，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)連續(xù)運轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。因此，通過長期觀察，從未發(fā)生過海生物入侵而造成旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)堵塞的現(xiàn)象，即便在某些年份各種魚類、海蝦繁殖生長旺盛的季節(jié)，只要巡檢人員發(fā)現(xiàn)前池內(nèi)海生物聚集，則采取人工干預(yù)啟動旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的方式，直到水面可見的海生物消散。而海水中的雜物，如塑料垃圾、玻璃瓶、輪船生活垃圾等，只要能通過兩道攔污柵進入旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，都能被收集上岸，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)足以應(yīng)對，起到打撈、過濾、沖洗干凈的目的。

圖2 被海生物壓損后的濾網(wǎng)過濾網(wǎng)板

2010 年，因為撈渣機受海水和海邊煙霧影響，腐蝕嚴重，加之自投用以來該海域并無多少雜物需要清理，無實際使用意義，同時為減小運行維護成本，綜合評估后，拆除了移動型垂直耙斗式清污機。

4.2 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)處于全天候運轉(zhuǎn)方式運行

在2011 年，因大鵬海域漁業(yè)資源較往年豐富，尤其在生長繁殖季節(jié)，通過巡檢人員發(fā)現(xiàn)后啟動旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)經(jīng)過一個夜晚12 小時打撈上來的海虹和小型魚蝦類海生物，在早晨已堆滿濾網(wǎng)沖洗水排水集污池，如圖3 所示收集到的小魚蝦。

圖3 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)打撈上來的小魚蝦

同年秋季，由于有位于珠江口西側(cè)同屬南海大片區(qū)水域的發(fā)電廠因臺風后水母聚集而導致旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)被堵塞后跳閘和循環(huán)水泵因水位低而停運，以致3 臺機組的二次濾網(wǎng)也出現(xiàn)堵塞情況，并相繼跳閘進入手動反洗程序，使機組處于低負荷運行狀態(tài)才避免停機的案例。因此電廠出于機組安全和預(yù)防同類事故發(fā)生起見，將旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)運行方式調(diào)整為：除檢修停機外，只要機組運行，循環(huán)水泵不停，則旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)隨循環(huán)水泵同時運轉(zhuǎn)，沖洗水泵持續(xù)運行沖洗的方式。

此種運行方式雖在一定程度上避免了海生物聚集于旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)附近，但極大地加速了設(shè)備的磨損和消耗了太多設(shè)備的自耗電量，且在秋冬季海生物很少見的情況下，此種方式更是不可取。綜合起來浪費了許多物力、人力成本，加速了設(shè)備備件更換率，減少了設(shè)備使用壽命，同時增加了檢修維護人員的工作負擔。

此種運行方式一直持續(xù)至2014 年，但這4 年期間未發(fā)生1 例旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)過載和網(wǎng)板因海生物聚集而壓損的缺陷，也從未發(fā)生過海生物入侵而造成旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)堵塞的現(xiàn)象。

4.3 修改邏輯調(diào)整為冬、夏季模式方式運行

電廠在2014 年通過取水口海域的實際情況和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)持續(xù)運行的效果來綜合分析，再結(jié)合節(jié)能降耗的目的，通過修改重組旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)與循環(huán)水泵的控制邏輯，將旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)控制模式分為冬季運行模式和夏季運行模式。冬季（每年11 月至次年4 月間海水清潔度較好，垃圾及海生物較少）設(shè)定定時運行，按每日24 小時計算，停運11 小時，運行1 小時，即每隔11 個小時，運行1 個小時。夏季（每年5 月至10 月間為海生物繁殖、生長旺盛期，小魚小蝦較多）旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)隨循泵一起運行，循泵停濾網(wǎng)停。修改控制邏輯控制按夏、冬兩季模式運行，做到兩季節(jié)能自動轉(zhuǎn)（切）換。具體按以下兩種邏輯控制方式實施：

①水位差控制方式：當濾網(wǎng)前后水位差高于400mm 時，啟動濾網(wǎng)低速運行；當濾網(wǎng)前后水位差低于50mm 時，停止濾網(wǎng)運行。

②定時控制：當對應(yīng)的循環(huán)水泵運行時，啟動計時，計時滿11 個小時后啟動濾網(wǎng)低速運行，運行1 個小時后停運濾網(wǎng)（旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)每旋轉(zhuǎn)1 圈需15 分鐘，約旋轉(zhuǎn)4 圈）。

其中，定時控制方式優(yōu)先，即定時啟動后，若差壓低于50mm，也不能停運濾網(wǎng)。

經(jīng)過一段時間運行后，由于提出旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)設(shè)定時間運行異動時考慮不全面，從執(zhí)行后情況來看，按循環(huán)水泵運行啟動計時，計時滿11 個小時后啟動濾網(wǎng)低速運行，運行1 個小時的定時控制，運行巡檢人員和檢修維護巡檢人員均都難以觀察到旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)啟動運行時間，也無規(guī)律可循，不利于旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)安全可靠運行。于是電廠相關(guān)部門、專業(yè)再次經(jīng)過探討、研究決定按以下方式對旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)定時運行進行優(yōu)化完善改進：

①水位差控制方式不變。

②由先前泵啟動觸發(fā)計時改為定時觸發(fā)計時，冬季時將一天（24 小時）2 次啟停，調(diào)整到一天（24 小時）3 次啟停，3 次時間設(shè)在上午9:00 時、下午16:30 時和夜晚0:00 時（正好處于運行部白、中、夜三班交接完工作開始巡檢的時間）。為避免瞬間三臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)同時啟動過電流，調(diào)整啟動時間間隔為5 分鐘。例如，＃1 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)9:00 時、16:30、0:00 啟動；#2 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)9:05 時、16:35、0:05 啟動；＃3 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)9:10 時、16:40、0:10 啟動。各自運行半個小時后停運（即運轉(zhuǎn)2 圈）。

③夏季運行模式不變，即旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)隨循泵一起運行，循泵停濾網(wǎng)停。

④夏季旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)設(shè)定時間運行每次啟動時，設(shè)自動報警提示，預(yù)防旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)過載不啟動，有利于巡檢人員觀察。

⑤每臺濾網(wǎng)的故障信號、運行信號均入報警，當啟停失敗或運行故障時均會在DCS 出現(xiàn)報警提示。

同樣定時控制方式優(yōu)先，即定時啟動后，若差壓低于50mm，也不能停運濾網(wǎng)。另外，若巡檢發(fā)現(xiàn)海生物數(shù)量增加，運行及時調(diào)整旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的運行周期。

經(jīng)過優(yōu)化運行方式后，大大減少了設(shè)備磨損和備件的消耗，同時節(jié)約了相當可觀的電量，為電廠創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟效益。按此種優(yōu)化后的運行方式從2015 年9 月一直運行至2020 年6 月，期間只發(fā)生過1 例旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)網(wǎng)板因海生物聚集而壓損的缺陷，但從未發(fā)生過海生物入侵而造成旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)堵塞的現(xiàn)象。

4.4 優(yōu)化運行方式為全年冬季模式運行

2020 年6 月，#1 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)定檢時發(fā)現(xiàn)有大量滾輪被導軌啃噬的現(xiàn)象，隨即判斷為導軌水下部位有焊縫開裂的缺陷，如圖4 所示。由于此時電網(wǎng)處于“迎峰度夏”時機，機組無檢修窗口隔離處理此缺陷。為保證機組安全穩(wěn)定運行和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)滿足機組冷卻用水的品質(zhì)，結(jié)合近幾年來取水口的魚蝦大量減少的跡象，同時分析自2017 年開始，附近正在為建造一座LNG 接收儲備站而進行填海造陸施工，在電廠取水口時常能聽見水下傳來震動的聲響，一定程度上驅(qū)趕了大量海生物，因此果斷對旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)采取冬季模式運行（因3 臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)為同步聯(lián)鎖方式，無法針對某一臺濾網(wǎng)單獨采取獨立運行模式，故三臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)同時進入冬季運轉(zhuǎn)模式），同時將#1旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)就地切換開關(guān)至反轉(zhuǎn)模式，改變轉(zhuǎn)動方向，以此減少#1 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的磨損，等待適宜的檢修窗口。

圖4 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)導軌水下部位斷裂缺陷

此方式經(jīng)過近半年的運行，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)每日打撈上來的海生物、雜物依然很少，根據(jù)電廠自身所處海域環(huán)境實際情況，自建廠以來循環(huán)水取水口從未發(fā)生過海生物入侵而造成旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)堵塞的現(xiàn)象。因此再進行運行方式的優(yōu)化選擇，決定對3 臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)全年選擇冬季模式運行。理由如下：

①冬季運轉(zhuǎn)模式已優(yōu)于設(shè)備設(shè)計使用運行方式，每日增加了合理的運轉(zhuǎn)次數(shù)。

②采用夏季運轉(zhuǎn)模式，若遇旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)水下導軌斷裂、鏈條卡澀等缺陷，將無法滿足機組正常運行期間進行流道口阻水隔離搶修的條件和所需要的窗口工期，反而給機組安全穩(wěn)定運行帶來一定隱患。

③若遇海生物突發(fā)入侵的情況，可以隨時切換至夏季模式或連續(xù)運轉(zhuǎn)的方式，具有高度靈活性。

④受同年某核電廠因海生物入侵導致多臺機組短時間內(nèi)相繼跳機事件的影響啟發(fā)，電廠已簽訂了一支漁業(yè)應(yīng)急支援隊伍，若遇海生物突發(fā)入侵現(xiàn)象，將及時組織捕撈、清理作業(yè)。

5 結(jié)語

針對沿海發(fā)電廠的取水口所處海域環(huán)境的具體情況，因地制宜，積累循環(huán)水系統(tǒng)的實際運行、檢修管理經(jīng)驗；通過定量、定性分析，因材施教，對旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)運行方式不斷調(diào)整和優(yōu)化，選擇最適宜的模式，達到設(shè)備長久、安全、可靠地運轉(zhuǎn)，從而保障機組安全、穩(wěn)定運行，同時達到節(jié)能效果。論文可供同行及安裝有旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)設(shè)備企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)管理人員參考借鑒。