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1項目背景

國外某核電項目中,核電廠的水處理廠負責向整個核電廠廠區提供生產用水(34000m3/d)、生活用水(8800m3/d)、消防用水以及提供化學水處理的原水(7200m3/d)。水源取自核電廠附近的運河,凈水工藝包括澄清、過濾、消毒,水廠的出水經二級泵房加壓送入供水管網。

2澄清池和傘板

澄清池是水廠的凈水構筑物之一,澄清池共四座,每座處理量為520m3/h。常見的澄清池類型有:懸浮澄清池、脈沖澄清池、機械攪拌澄清池和水力循環澄清池。本項目采用的是機械攪拌澄清池。機械攪拌澄清池,主要由第一反應(絮凝)室、第二反應(絮凝)室、導流室、分離室及機械攪拌裝置等組成。整個池體上部是圓筒形,下部是截頭圓錐形。加過藥劑的原水在第一絮凝室和第二絮凝室內與高濃度的回流泥渣相接觸,達到較好的接觸絮凝效果,結成大而重的絮凝體,在分離室中進行分離,多余的泥渣經泥渣濃縮室由排泥管排出,清水則在澄清池上部被集水槽收集,然后進入后續處理單元。機械攪拌澄清池中有一塊傘形板(見圖1),其作用是將第一反應(絮凝)室和分離室分隔并起到導流作用,保證機械攪拌澄清的功能得以實現。按原設計方案,該傘形導流板為一塊150mm厚的傘形混凝土板,傘形板板面帶有一定的弧度。這塊傘板本應在澄清池澆筑時一同完成,但是在制作安裝上業主提出了他們的困擾:由于弧形斷面的混凝土傘板不易制造,而且應力能力也較平口斷面的混凝土板差,此外,混凝土板大而厚重,安裝時空隙小,澄清池在施工安裝上存在一定的技術困難。而業主方的運維部門也提與之有關的擔憂,如果該傘形板出現開裂或者應力上的破損,運維階段將沒有維修的技術措施,而由于核電廠的特殊性,電廠對水源的可靠性有著很大的依賴,于是也提出了提高澄清池運維可行性的需求。

3傘形板研發方案比選

經過多次與業主方的溝通與市場調研,決定重新設計這塊澄清池的傘形板,新設計的傘形板在水力、結構、防腐性能不下降的前提下,還需要便于制造、便于運輸、便于施工安裝以及具備一定的經濟性。設計根據新的要求以及結構評估,提出了三種新的傘板設計方案:方案一,新傘板采用碳鋼板外涂環氧樹脂,板厚約10mm左右;方案二,新傘板采用不銹鋼加筋材料,板厚約3~5mm;方案三,新傘板采用不銹鋼加筋材料,傘板拆分為兩段分體式獨立結構,板厚約3~4mm,方案三是基于方案二在制造工藝上的一種優化。三個方案的思路都是考慮把原來與池體一起澆注的混凝土傘形板改為可以獨立安裝的鋼板,除了便于施工的目的外,還增加了運維的可行性,由于水廠對核電廠的運行有著重要的支持,提高水廠構筑物的運維能力,對水廠的穩定運行有著重要意義。原方案與三個新方案的示意如圖2所示。經過分析和市場調研,對澄清池中傘形板研發的三個改造方案進行了多個維度的評估(見表1)。由表1可見,方案三的不銹鋼兩段分體式傘板在施工安裝、容積影響、水力條件、防腐耐用以及運維方面,都具有一定的優勢,特別是在制造和安裝方面,將一塊大的傘板分為兩部分分別加工、分別安裝,使得制作難度的大幅降低,上下兩部分都與澄清池主體上獨立的預埋件焊接,故可調整度高,精度變得更可控,密封性能較好,避免了變形,從而也提高了水力效果,此外,與澄清池整體澆筑的混凝土傘形板改為可拆卸的加筋不銹鋼傘形板后,運維也變得可控。最后,由于一塊大的傘板拆分成了兩塊,降低了包裝和運輸的成本,減少了運輸中的風險,方案三的總成本也在可控的范圍內,綜合上述評估分析,方案三的綜合評分是最高的。比選的三個傘形板改造方案及其優劣評估與業主討論后,對于選擇方案三達成了一致,設計修改了澄清池的相關施工圖,之后,這組澄清池也順利施工建成。目前,這座核電廠已經建造完成,電廠中的這座水廠也正常運行至今。

4結語

國外工程項目設計工作中,遇到的問題不僅僅與技術有關,還會涉及其制造工藝、施工能力、管理水平、技術措施以及市售材料等等,因此在進行國外工程項目的設計中除了對工藝設備的理解外,還需要更多地站在對方的角度來處理項目中遇到的問題。而核電項目的設計中,考慮到核電廠自身的安全性和經濟性特點,設計方需要以保證核電廠安全、穩定運行為大前提,在設計過程中需要盡可能地提高施工的便利性、可靠性,也需要給運維人員留有可操作性。本核電項目中澄清池傘板的研發就是一個好的案例,結合項目特點在現有工藝上進行靈活調整,配合以充分的調研和論證,而最后的成果也使業主在多個維度上得到了滿意的答案。

作者:賀光宇 單位:上海核工程研究設計院有限公司