HYT 187.1-2015 海水循环冷却系统设计规范第1部分：取水技术要求

中华人民共和国海洋行业标准海水循环冷却系统设计规范IHY/T187《海水循环冷却系统设计规范》分为5个部分：——第1部分：取水技术要求；——第2部分：排水技术要求；——第3部分：海水预处理；——第4部分：循环冷却系统；——第5部分：材料选用及防腐设计导则。本部分为HY/T187的第1部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分由国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所提出。本部分由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。本部分起草单位：国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所、中国市政工程东北设计研究总院。1海水循环冷却系统设计规范第1部分：取水技术要求HY/T187的本部分规定了海水循环冷却系统取水工程设计的技术要求。本部分适用于新建、改建和扩建的海水循环冷却系统取水工程设计，其他系统的海水取水工程设计可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T3097海水水质标准GB/T16166滨海电厂海水冷却水系统牺牲阳极阴极保护GB17378.4海洋监测规范第4部分：海水分析GB17501海洋工程地形测量规范GB/T19570—2004污水排海管道工程技术规范GB/T23248—2009海水循环冷却水处理设计规范GB50013—2006室外给水设计规范GB50050—2007工业循环冷却水处理设计规范GB50265泵站设计规范GB50268—2008给水排水管道工程施工及验收规范GB50296供水管井技术规范DL/T5195水工隧洞设计规范JTJ213—1998海港水文规范JTJ267港口工程混凝土结构设计规范JTJ275海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。以海水作为冷却介质，并循环运行的一种给水系统，由换热设备、海水冷却塔、水泵、管道及其他有关设备组成。海上突发环境污染事件unexpectedenvironmentalpollutionincidentsonthesea不可预见其发生，并造成局部海域生态环境要素突然改变的事件。2海水取水构筑物seawaterintakestructure为取集海水而设置的各种构筑物的总称，包括岸边式取水构筑物、海床式取水构筑物和潮汐式取水构筑物等。岸边式取水构筑物seasideintakestructure设在海岸边取水的构筑物，一般由进水间和泵房两部分组成。海床式取水构筑物off-shoreintakestructure利用引水管将取水头部伸入海中取水的构筑物，一般由取水头部、进水管(自流管或虹吸管)、进水间(或集水井)和泵房组成。引水明渠取水构筑物approachchannelintakestructure采用导流引水渠在海中取水的构筑物，一般由拦砂防波堤和引水渠道组成。海滩井取水构筑物beachwellintakestructure从海滩表面打到透水层，抽取渗透海水的管井取水构筑物。潮汐式取水构筑物tidalintakestructure根据潮位涨落，在高潮时间歇取水的构筑物，一般包括蓄水池和潮门。补充水量amountofmakeupwater补充循环冷却海水在运行过程中因蒸发、风吹、排污及泄漏而损失的水量。排污水量amountofblowdown在确定的浓缩倍数条件下，需要从循环冷却水系统排放的水量。[GB50050—2007,定义2.1.22]蒸发水量amountofevaporationloss在冷却系统中，由于循环海水的蒸发而以水蒸气形式散失到空气中的水量。风吹损失水量amountofwindageloss在冷却系统中，由于循环海水受到风吹而飘滴的水量。浓缩倍数cycleofconcentration循环冷却水含盐量与补充水含盐量的比值。3海水预处理seawaterpre-treatment当原海水水质不能满足海水循环冷却系统补充水水质指标时，对原海水进行的处理过程。通常包括拦污、防污损生物附着、絮凝、沉淀、过滤(或澄清)等措施。4设计原则4.1海水循环冷却系统取水设计应使海水取水工程达到安全可靠、技术先进、经济合理、管理方便的要求。4.2海水循环冷却系统取水设计应在保证安全生产的基础上节约用水。设计时应全面统筹规划，做好水量综合平衡，充分施行海水的综合利用和复用。4.3海水循环冷却系统取水设计应以国家和沿海地方政府的海洋利用规划为依据，与其他相关用海工程相协调。4.4海水循环冷却系统取水设计应掌握全面、完整和正确的工程资料，并利用科学可靠的方法进行分析和计算。工程资料搜集内容及其深度应符合海水循环冷却系统所属行业的相关设计规定。4.5海水循环冷却系统取水设计应与海水预处理设计、循环冷却水处理设计和排水设计同步进行，统一规划，相互协调。4.6海水循环冷却系统取水设计中的环境保护设施，应与取水工程同时设计、同时施工、同时投产4.7海水循环冷却系统取水设计应有防范原油泄漏、化学品泄漏及沉船等海上突发环境污染事件的4.8海水循环冷却系统取水设计应在结合生产实践经验和科学试验的基础上采用新技术、新工艺、新材料和新设备，保障安全供水，优化运行管理，节约能源和资源，降低工程造价和运行成本。4.9海水取水工程的取水能力应根据工程总体规划，按远期设计。4.10对扩建和改建的海水循环冷却系统取水设计，应从实际出发，充分利用原有设施的功能。4.11海水取水构筑物、水下引水管渠和陆上埋地输水管渠的设计使用年限均应大于或等于海水循环冷却系统的设计使用年限。陆上明设输水管道及专用设备的合理设计使用年限宜按材质和产品更新周期经技术经济比较确定。4.12海水取水构筑物设计应在满足工程功能的情况下进行方案比较，总图布置应减少占用海岸线，外观设计应与周围建筑物和自然环境相协调。4.13海水取水构筑物的设计应结合可获得的施工条件和施工技术水平，减少大型专用施工设备的使用。5海水取水量和水质5.1.1海水循环冷却系统取水设计水量由下列各项组成：a)海水循环冷却系统补充水量；b)海水预处理自用水量；c)合建海水取水构筑物的其他工程的取水设计水量；d)输水管渠的漏损水量。5.1.2海水循环冷却系统取水设计规模，应按5.1.1中a)、b)、c)和d)最高日水量之和确定。但当设有调蓄构筑物时，应满足调蓄构筑物的进水要求。45.1.3海水循环冷却系统补充水量应按式(1)或式(2)计算： (1) (2)式中：Qm——海水补充水量，单位为立方米每小时(m³/h);Q。——海水蒸发水量，单位为立方米每小时(m³/h);Q,——海水排污水量，单位为立方米每小时(m³/h);Qw——海水风吹损失水量，单位为立方米每小时(m³/h);5.1.4海水蒸发水量应按式(3)计算：Q.=k·△t·Q…Q——海水循环水量，单位为立方米每小时(m³/h);k——系数，值为0.001276～0.001436,单位为摄氏度分之一(1/℃);5.1.5海水排污水量应按式(4)计算：Q₀=Q.·(N-1)-1-QQ,——海水排污水量，单位为立方米每小时(m³/N——海水浓缩倍数，取1.5～2.5;Qw——海水风吹损失水量，单位为立方米每小时(m³/h)。5.1.6冷却塔的海水风吹损失水量占进入冷却塔循环水量的百分数，应按冷却塔的塔型和设计选用的除水器的逸出水率以及从塔的进风口吹出的水损失率确定。当缺乏除水器的逸出水率等数据时，机械通风冷却塔取海水循环水量的0.1%,风筒式自然通风冷却塔取海水循环水量的0.05%。5.1.7补充水处理自用水量应根据海水水质、所采用的处理工艺和构筑物类型等因素，采用海水循环冷却系统补充水量的5%～10%。当补充水处理仅采用混凝、沉淀工艺时，自用水量宜取海水循环冷却系统补充水量的3.5%～7%。当有其他海水利用工程的海水处理构筑物与海水循环冷却系统补充水处理构筑物合建时，其自用水量的计算基准应为合建的海水处理构筑物产水量。5.1.8输水管渠的漏损水量应根据输水管渠的管材、管径、长度和工作压力等条件按照GB50268—2008第9章规定的允许渗水量进行计算。5.2.1海水取水水质宜符合GB/T3097中三类及三类以上水质标准的要求。5.2.2当海水水质不能满足表1的要求时，应对取得的海水进行预处理。表1海水补充水水质指标5表1(续) 总铁硫化物(以S计)6工程选址及取水构筑物型式选择6.1工程选址6.1.1海水取水工程选址前应对工程区进行海洋环境和海洋开发活动状况调查。6.1.2取水工程选址区应结合已有资料、现场踏勘情况和以下各项条件通过经济技术比较确定：a)应符合海洋功能区划，并与其他相关用海工程相协调；b)不应选址于依法划定的海洋自然保护区、海滨风景名胜区、重要渔业水域及其他需要特别保护的区域；c)不应妨碍航运，并与海港规划相适应；d)应具有较好的陆上和海上施工条件；e)宜靠近主要用水区；f)宜避开波浪破碎带、沿岸流强烈、含砂量较大和有浮冰撞击的区段；g)宜受风浪影响较小，当在海岛岸边选址时，不宜选择易受台风袭击的迎风侧；h)不宜靠近可能产生海上突发环境污染事故的重要航道、滨海化工厂、炼油厂或石油库等。6.1.3海洋环境调查应包括以下项目：a)气象水文调查：2)海雾；3)气温；b)工程物探。工程地质，海洋生物。海底稳定性：1)地质构造与地震状况；62)水动力与冲淤作用；3)地质灾害状况。f)腐蚀环境。6.1.4气象水文调查应按GB/T19570—2004中5.1.4.2的规定执行。6.1.5工程物探、工程地质、海洋生物、海底稳定性和腐蚀环境调查应按GB/T19570—2004中6.1.6海洋开发活动状况调查应按GB/T19570—2004中5.1.4.10的规定执行。6.1.7工程勘察所有需定位的项目应使用GPS,其动态定位最大允许误差应不大于士3.0m。静态定位最大允许误差应不大于±1.0m。测量时还应确定投影、坐标及管渠登陆段附近的水准点、坐标点的位置。定位应按照GB17501的规定执行。6.1.8陆上输水管渠路由的工程勘察区域为从厂区建筑红线外1m至最低潮位线。地形应实测，同时开展地貌及地质调查，测量要求应符合GB17501的规定。6.1.9在获得全面的海洋环境和海洋开发活动调查资料的基础上，应根据海洋功能区划的要求和有利于取水工程区环境保护及邻近海域可持续发展的原则，按照海水取水工程的科学性、可靠性、经济性程度通过比选确定最佳选址。6.1.10确定取水地点和取水量等，应取得海洋行政主管部门的批准并取得海域使用权许可证。6.2取水构筑物型式a)对于海岸陡峻，高低潮位差值小，海水含砂量小的基岩海岸，宜选用岸边式取水构筑物或引水明渠取水构筑物；b)对于海岸较陡，高低潮位差值较小，海水含泥砂量较小的砂砾质海岸，宜采用海床式取水构筑物；c)当砂砾质海岸中沉积物的透水率大于1000m³/(d·m²),透水层深度大于8m,且海床沉积物交换能力较强时，可采用海滩井取水构筑物；d)对于海岸平缓，潮差大而低潮位离海岸远，海水含泥砂量大，用潮汐式取水构筑物；e)对于具有海港、码头的海岸岸段，取水构筑物宜从港池引水上岸，并将取水泵房设于厂区内；f)当海岸工程条件适宜其他形式的取水构筑物时，也可采用其他形式的取水构筑物。6.2.2海滩井的结构及过滤器的设计，应按GB50296的规定执行。6.2.3海水取水构筑物的具体型式设计应尽量减少水下工程量。6.2.4海水取水构筑物在海岸上的布置及其形状的选择，应考虑取水工程建成后，不致因海流情况的改变而影响海床的稳定性和加剧海岸后退。6.2.5海水取水建、构筑物应按频率为97%的低水位设计，并应以频率为99%的低水位校核取水实际流量。当出现校核低水位时，取水实际流量不应低于取水设计流量的70%。7海水取水构筑物7.1取水头部7.1.1取水头部主体形状应采用圆柱体。当取水口处水流流向全年变化不大时，宜采用水力条件较好的几何外形。7.1.2取水头部的进水口宜设置在取水头部的侧面。7.1.3取水头部进水孔下缘距设计海床的高度，应根据海床的水文和泥砂特性以及海床稳定程度等因7素确定，并应分别遵守下列规定：a)侧面进水孔不应小于0.5m;b)顶面进水孔不应小于1.0m。7.1.4取水头部进水孔上缘在设计海面标高下的深度，应根据海域的水文、冰情和漂浮物等因素通过水力计算确定，并应分别遵守下列规定：a)侧面进水孔不应小于0.5m;b)顶面进水孔不应小于1.0m;c)在遇到任何潮位和风浪时进水孔上缘不应露出水面。7.1.5当取水头部进水孔设置格栅时，栅条间距应根据海洋生物数量、取水量大小、冰絮和漂浮物等情况确定，宜采用1.5mm～10mm;当取水海域的海洋生物较少时，栅条间距可采用较大值，但不应大于7.1.6进水孔的过栅流速，应根据水中海洋生物数量、漂浮物数量、有无冰絮、取水地点的水流速度、取水量大小、检查和清理格栅的方便等因素确定，宜小于0.15m/s。当取水海域的海洋生物较少时，采用7.1.7取水头部进水孔口的实际开孔面积应比计算面积大25%～40%。7.1.8取水头部宜分设两个或分成两格。7.1.9当取水海域污损生物附着较为严重时，取水头部内应设置杀生剂投加装置和冲洗装置。7.1.10多个取水头部的取水能力和布置方式应通过水力模型实验确定。7.1.11在含砂量较大的海湾取水时，取水头部应避开涡流区，并根据取水口处含砂量垂线分布的情况，采取减少悬移质及防止推移质进入的措施。7.2水下引水管渠和陆上输水管渠7.2.1水下引水管渠路由的确定应在充分掌握海洋环境和海洋开发活动状况的基础上，结合以下因素，通过技术经济比较确定：a)海底地形平缓，起伏小，没有滑坡、深沟和较大的弯曲，距离较短；b)海床稳定，地质变化小，土层承载力好。避开岩层、礁岩和流砂等不稳定的区域；c)水深较浅，适宜施工设备和潜水员水下作业；d)避免与其他已有管线交叉，如海底电缆线、输油管、排污管等；e)避开航行船只、锚泊区和既有的海事工程；f)水下管渠与陆上管渠连接处应选择地势平坦，避开悬崖、峭壁和受台风、波浪影响的不稳定岸坡。7.2.2引水管应采用自流管。当基坑开挖较深时，宜采用顶管、盾构法施工的自流管或采用虹吸管。当为岩石地基时宜采用虹吸管。7.2.3引水管道材料应根据运行安全性、水质及水量、施工及维护等条件确定，采用钢管、钢筋混凝土管、离心浇注玻璃纤维增强塑料夹砂管(离心浇注玻璃钢管)、高密度聚乙烯塑料管(HDPE管)、钢丝网骨架聚乙烯塑料复合管等。7.2.4虹吸管应采用钢管，并应设置能够快速形成真空的抽气系统。虹吸利用高度应通过计算确定，但不应大于7.0m。7.2.5当引水管有下列要求，且经过技术经济比较后宜采用盾构法隧道：a)需要穿越各种不同的地质条件；b)对地面沉降有严格控制要求；c)引水管直径大于3m;d)管道长度大于500m。87.2.6盾构法隧道的设计要求应符合DL/T5195的规定。7.2.7自流管和虹吸管管内流速宜控制在1.0m/s～2.0m/s,且不应小于0.7m/s。当流速超过2.0m/s时，应根据具体情况经比较确定。必要时自流管和虹吸管应有清淤措施。7.2.8自流管和虹吸管的数量不应少于2条。当其中一条管道发生事故时，其余管道的通过流量应满足事故时用水要求。7.2.9当采用盾构法隧洞或自流明渠引水时，其数量宜采用2条。当有可靠性论证时，采用1条。7.2.10当采用明渠引水时，应在明渠取水口设置拦砂浅堤、拦砂坎等防泥砂措施，并应根据模型试验和淤积计算提出清淤方案。7.2.11引水明渠伸入海中的长度应结合水源水质、海岸地质和预沉效果等因素综合确定，宜将堤头延伸至波浪破碎带以外。7.2.12海水取水构筑物，应考虑建成后尽可能减少水流对海岸、海床产生局部冲刷或淤积，并应根据工程情况进行冲淤计算。必要时，冲淤程度及相应措施可通过物理模型试验确定。7.2.13当取水构筑物紧靠海湾的航道时，其进口流速不应妨碍航运。设置取水构筑物时，应取得当地航运管理部门的书面同意文件。7.2.14陆上输水管渠应采用2条，当其中一条管道发生事故时，其余管道的通过流量应满足事故时用水要求。当有适当调蓄构筑物，并有可靠性论证时，采用1条。7.2.15陆上输水管流速不宜小于3.0m/s,输水水沟流速不宜小于2.5m/s。当污损生物附着不严重时，适当降低流速。7.2.16当冬季最低气温不影响管道正常输水时，陆上输水管道可明设，但应采取以下保护措施：a)管道路由选择在山区时，应避开滚石、滑坡等危险地带；b)当管道坡度在15°以上时，管道下应设挡墩支撑；c)在直线管段上每隔8m～12m设一个滑动支墩；d)在管道上每隔60m～70m设一个固定支墩，支墩最大间隔不超过100m;e)在两个固定支墩的管道上应设管道补偿器。7.2.17陆上输水管(渠)的其他设计要求应符合GB50013的规定。7.3取水构筑物防护7.3.1输送海水的钢筋混凝土管、沟及其钢筋混凝土附属构筑物应采取防腐蚀措施，具体设计要求应符合JTJ275的相关规定。7.3.2当取水构筑物及其附属设施采用金属材质时，应对其采取有效的防腐蚀保护。防腐蚀方法应优先采用电化学防腐和涂(覆)层防腐配合使用的复合防腐措施。7.3.3金属管道的内、外防腐设计应考虑施工和运行过程中的管道变形、砂石摩擦、压力、水温和流速作用。7.3.4电化学防腐的设计应按GB/T16166的规定执行。7.3.5海水取水和输水管道的防腐措施的综合设计使用年限应与管道的设计使用年限相同。7.3.6污损生物防除应根据选址附近海域污损生物特性，经技术经济比较后确定。一般可采用化学防除、涂料防除、过滤防除和人工清除。7.3.7当采用杀生剂进行污损生物防除时，宜采用环境友好型的非氧化性杀生剂。7.3.8杀生剂应在取水源头投加。7.3.9多种杀生剂同时使用时，药剂效果不应相互抵消。7.3.10防腐涂(覆)层和杀生剂的使用不应影响海洋自然生态环境和渔业生产。7.3.11当埋设管道的覆盖土有液化可能时，应将管道埋设在可能的液化深度以下，并应按土液化状态和吸附力校核管道的抗起浮能力。97.3.12海床表层敷设的管道应有加大管道比重，加压块等稳定管道的措施。7.3.13对架空或敷设在海底表面的管道应采用水泥锚定块进行锚固。8.1设计标高8.1.1当取水泵房设于岸边时，泵房±0.00m层标高(入口地面设计标高)应为频率1%潮位+频率2%浪高+超高0.5m。8.1.2对风浪较大的海域，在采取防浪措施后，取水泵房适当降低泵房的±0.00m层标高，必要时，应通过物理模型试验确定。8.2水力机械及设备8.2.1海水取水泵泵体和基座宜选用含镍铸铁或锡青铜，主轴和叶轮宜选用耐蚀不锈钢(如奥氏体一铁素体(双相)型不锈钢、022Cr19Ni10或022Cr17Ni12Mo2)或金属包覆氟塑料(如包覆F4、F46或PFA氟塑料)等材料。当选用普通水泵时应辅以电化学保护和涂层防腐。8.2.2海水取水泵进出口采用闸阀时，应选用明杆楔式闸阀。8.2.3海水取水泵总的取水能力应满足5.1.1的水量要求，但当海水中含砂量较大，且海洋生物较多时，水泵的输水能力应适当留有余量。8.2.4岸边式取水泵房应在进水口设置格栅，栅条间隙应采用50mm～100mm,并应有起吊和清除漂浮物的措施。8.2.5当取水泵前格栅(包括取水头部格栅)间隙大于10mm时，应在每台取水泵前设置滤网，且滤网的选用应符合下列要求：a)每台泵的出水量小于1.5m³/s,且水中漂浮物较少时，应采用平板滤网，并应设置电动起吊设置；b)每台泵的出水量大于或等于1.5m³/s时，应采用旋转滤网或网算型清污机；c)滤网网眼的净空尺寸应采用5mm×5mm～10mm×10mm;d)滤网应能自动清洗。8.2.6拦污栅、旋转滤网、清污机、冲洗水