华润电力海丰电厂2×1000MW机组工程温排水数值模拟研究

第4期2013年4月广东水利水电GUANGD0NGWATERRES0URCESANDHYDROPOWERNo．4Apr．2013华润电力海丰电厂2×1000MW机组工程温排水数值模拟研究陈丕翔，倪培桐，黄健东(广东省水利水电科学研究院，广东省水动力学应用研究重点实验室，广东广州510635)摘要：建立了工程海域平面二维潮流、温排水数学模型，对华润电力海丰电厂三种不同取排水工程方案的温排水输运、扩散进行了计算，预测了工程海区的温升分布和电厂取水温升，为电厂取排水工程的设计和环境影响评价提供科学依据，所用的方法及结论可供同类工程参考。关键词：海丰电厂；温排水；数学模型中图分类号：TV131．4文献标识码：B文章编号：1008—0112(2013)04—0021—04华润电力海丰电厂位于广东汕尾市海丰县小漠镇的旺公山近海，厂址地理位置见图1。电厂规划装机容量为8×1000MW，一期工程建设2台1000MW超临界燃煤发电机组。电厂采用直流冷却系统，一期工程循环水流量为62m／s，设计温升为7．6oC。为了解工程海区的潮流、温排水运动规律，获得电厂取排水工程布置的最佳方案，并为电厂海域使用论证及环境影响评价报告的编制提供基础资料和科学依据，开展电厂温排水数值模拟研究。湾图1海丰电厂地理位置及水文观测站位示意1潮流、温排水数学模型1．1控制方程平面二维潮流、温排水运动控制方案表达式如下：粤++：6(g)8t8。cv⋯q=(h，hu，hv，hT)F(q)=(hu，hu+gh。／2，huv，huAT)G(q)=(hv，hvu，hv+／2，hvAT)6(g)=f0，gh(s一)，gh(s一)，——_△())一Ksar+s)式中q为守恒物理量，F(q)、G(q)分别为、Y向通量，b(q)为源项，h为水深，u和分别为和Y向垂向平均流速分量，△为温升，ss。和s、s^分别为、Y向的底坡和摩阻，为热扩散系数，K为水面综合散热系数，P为水的密度，c为水的等压比热，．s为源(汇)项。方程的定解条件为：初始条件：=“o，=o，h=h0，△=0边界条件：开边界h=h(t)，闭边界·n=0，为流速矢量，元为边界法向单位矢量。1．2求解方法控制方案的求解采用非结构网格有限体积法，其中跨越网格边界的通量采用基于黎曼间断的Osher格收稿日期：2013—03—11；修回日期：2013—04—02作者简介：陈丕翔(1978一)，男，硕士，主要从事计算水力学及环境水力学研究。·2l·2013年4月第4期陈丕翔，等：华润电力海丰电厂2×1000MW机组工程温排水数值模拟研究No．4Apr．2013式进行估算¨J。2计算条件2．1模型范围与网格设置模型范围的确定原则是使电厂温排水的热量尽可能不被潮流带出开边界，以尽量保证热量的累积效应与原体相似，使计算结果不受开边界的影响。经过试算，选定的数学模型范围东西方向长约67km，南北方向长约43km，包含整个红海湾，可满足温排水计算的要求。数学模型采用三角形网格对计算区域进行离散，厂址附近区域的网格尺度约为50m，外海边界的网格尺度最大约为2000m。2．2模型主要参数取值1)糙率：糙率取值随地形变化，其中靠近岸边及滩地糙率取值略大，外海深水处糙率取值略小，取值范围在0．015～0．025之问。2)热扩散系数：热扩散系数是紊流扩散及小于网格尺寸上的流速的非均匀性引起的混合在方程中的一个综合反映，随具体环境的变化，热扩散系数在一个较大的范围内变动。数值试验表明，取值在1．0～5．0之间时，参数的变化主要影响排水口附近2℃以上温升区的形态，对2oC及以下温升区的分布影响不明显。参考同类工程的经验，本次计算取值为5．0ITI／s。3)水面综合散热系数：根据全国水面散热系数公式计算J。根据工程海区的水文、气象观测资料，夏季7～9月份气温和水温的平均值分别为27．8cC和27．6℃，风速的平均值为3．10m／s，气压的平均值为1005．8hPa，根据以上资料计算并参考附近同类工程的经验，夏季水面综合热扩散系数取为47．0W／(m·oC)。3潮流验证模型采用2008年8月30日～9月7日(夏季)和2008年12月6日～12月13日(冬季)的实测水文资料进行验证。小漠站和汕尾站夏季大潮潮位验证曲线见图2，Vl、V2站的流速、流向验证曲线见图3(限于篇幅，其它站点略)。·22·时间m时间』h图2小漠站和汕尾站夏季大潮潮位验证曲线时”时。图3Wl、V2站夏季大潮流速、流向验证曲线验证结果显示，夏、冬季大、中、小潮小漠站和汕尾站的计算潮位过程线与实测潮位过程线吻合良好。工程海区海流较弱，实测资料显示大部分站点的表、中、底层流向相差较大，垂向平均的流速、流向对实际海流不具代表性。考虑到表层海流受风影响较大，本次验证取实测中层流速为代表流速。验证结果显示，