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目录 1

前言 1

第1章 厂址选择水工工作要点 1

1.1 厂址选择工作内容 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 可行性研究阶段一般规定 1

1.1.3 可行性研究报告内容深度 1

1.2 水源及供水系统选择 2

1.2.1 直流供水系统选择 2

1.2.2直流供水系统升压方式的选择 4

1.2.3 再循环供水系统补给水源选择 4

1.3 地下水水源 5

1.3.1 概述 5

1.3.2 水源勘察的阶段划分 6

1.3.3 勘察方法及工作内容 7

1.3.4 地下水量计算与评价 7

1.3.5 北方隐伏岩溶水源地的勘察 10

1.3.6 北方岩溶泉域水源地的勘察 12

1.4 水工总体布置 14

1.4.1 直流供水厂址场地标高 14

1.4.2 直流供水水源与主厂房朝向 14

1.4.3 冷却塔群布置 14

1.5 贮灰场 15

1.5.1 水力除灰贮灰场的选择 15

1.5.2干灰碾压灰场 17

1.5.3 贮灰场与环境保护 19

1.6 黄河河口地区选厂水工工作示例（初步可行性研究阶段） 20

1.6.1 概述 20

1.6.3 海洋水文 22

1.6.2 黄河水源及平原水库 22

1.6.4 黄河流路变迁 23

1.6.5 港区泥沙及淤积预测 25

1.6.6 供水系统方案研究 26

1.6.7对厂址的意见 28

1.7 钱塘江河口外海滨地区选厂水工工作示例（可行性研究阶段） 28

1.7.1 概述 28

1.7.2 杭州湾水文特征 29

1.7.3 河床稳定性分析 31

1.7.4 冷却水取排水方案设计原则 32

1.7.5 对厂址的意见 33

1.8 长江河口某地区选厂水工工作示例（可行性研究阶段） 34

1.8.1 概况 34

1.8.2 水文特征 34

1.8.3 河道稳定性分析 37

1.8.4 冷却水取排水方案设计原则 41

1.8.5 冷却水取排水方案布置 46

1.8.6 对厂址的意见 49

参考文献 52

第2章 设计基础资料 53

2.1 设计基础资料 53

2.1.1 水文资料 53

2.1.2 气象资料 59

2.1.3 地形测量 60

2.1.4 工程地 61

质 61

2.1.5 供水水文地质 67

2.2 水和饱和水蒸气性质 68

2.2.1 饱和水蒸气压力 68

2.2.2水的密度 71

2.2.3 水的黏度 73

2.2.4 饱和溶解氧浓度 74

2.3 泥沙性质 75

2.3.1 泥沙粒径及分类 75

2.3.2 泥沙密度 76

2.3.3 泥沙沉速 76

2.3.4 细颗粒泥沙化学成分 78

2.3.5 浑水的物理性质 78

2.4 环境质量标准摘要 80

2.4.1 地表水环境质量标准（GB 3838—2002） 80

2.4.2 生活饮用水卫生标准（GB 5749—85） 82

2.4.3 渔业水质标准（GB 11607—89） 83

2.4.4 农田灌溉水质标准（GB 5084—92） 83

2.4.5 海水水质标准（GB 3097—1997） 84

2.4.6 地下水质量标准（GB/T 14848—93） 86

2.4.7 环境噪声标准 87

参考文献 89

第3章 汽轮机及凝汽设备 90

3.1 汽轮机 90

3.1.1 概述 90

3.1.2 汽轮机的型式与分类 92

3.1.3 汽轮机主要性能参数 93

3.1.4 汽轮机末级叶片 96

3.1.5 汽轮机的主要性能参数示例 98

3.2 凝汽器 103

3.2.1 凝汽器分类和总体结构 103

3.2.2 凝汽器热力计算 120

3.2.3 凝汽器水力计算 125

3.2.4 凝汽器管束的基本类型 126

3.2.5 凝汽器冷却管的腐蚀与选材 135

3.2.6 多压凝汽器 139

3.2.7 凝汽器特性及曲线示例 148

3.3 循环水泵 159

3.3.1 水泵的一般特性 159

3.3.2 循环水泵选择 163

3.3.3 水泵中的气穴与气蚀 170

3.3.4 水泵启动特性和电动机匹配 173

3.3.5 混凝土涡壳泵 177

3.3.6 循环水泵部件材料选用 180

3.3.7 循环水泵型谱及特性曲线示例 183

参考文献 199

第4章 湿式冷却系统设计及布置 201

4.1 湿式冷却系统设计原则 201

4.1.1 湿式冷却系统基本型式 201

4.1.2 湿式冷却系统主要参数 202

4.1.3 汽轮机低压缸的有关特性 204

4.2 供水系统恒定流水力计算 205

4.2.1 恒定流水力计算的目的 205

4.2.2 扩大单元制直流供水系统水力计算 207

4.2.3 单元制再循环供水系统水力计算 208

4.2.4 两机三泵扩大单元制直流供水系统水力计算 210

4.3 辅助冷却水系统 211

4.3.1 概述 211

4.3.2 辅助冷却水系统的选择 212

4.3.3 辅助冷却水系统的主要设计要求 213

4.3.4 辅助冷却水系统项目及分类 214

4.3.5 辅助冷却水系统示例 215

4.4 湿式冷却系统选择 216

4.4.1 小水位变幅直流供水系统 216

4.4.4　无泵直流供水系统 219

4.4.3 二级升压直流供水系统 219

4.4.2 大水位变幅直流供水系统 219

4.4.5 多泥沙河流直流供水系统 221

4.4.6　带冷却塔的再循环供水系统 227

4.5　直流供水系统总布置 227

4.5.1 汽机房外侧A排轴线面向水源 227

4.5.2　锅炉房面向水源 236

4.5.3　主厂房固定端面向水源（或主厂房垂直水源） 241

4.6　再循环供水系统总布置 247

4.6.1　冷却塔的布置与环境的关系 247

4.6.2　冷却设施布置的原则 248

4.6.3 冷却塔与建、构筑物之间的间距 248

4.6.4　冷却塔的布置方式 250

参考文献 254

5.1.1　河流分类 255

5.1.2　河型分类 255

5.1　江河水源及取水地点选择 255

第5章　地表水取水 255

5.1.3　河道水流、泥沙运河及河床演变 260

5.1.4　黄河上游河段取水问题 262

5.1.5　取水地点选择 267

5.2　河口水源及取水地点和型式选择 269

5.2.1 河口水流特性 269

5.2.2　河口潮波特性 271

5.2.3　河口泥沙运动 272

5.2.4　河口的分段 274

5.2.5　河口的分类 275

5.2.6　河口取水地点和型式的选择 277

5.3　海水水源及取水地点选择 278

5.3.1 海岸分类及分布 278

5.3.2 海岸泥沙运动 279

5.3.3 海岸剖面特征 280

5.3.4　海岸取水地点及型式的选择 281

5.4　取水构筑物型式和选用 284

5.4.1　基本型式 284

5.4.2　岸边取水构筑物的布置 284

5.4.3　开敞式取水构筑物一般选用条件 285

5.4.4　河床式取水构筑物一般选用条件 285

5.5　开敞式取水构筑物 285

5.5.1　一般设计要求 285

5.5.2　斗槽式取水构筑物 286

5.5.3　双向流河道取水工程示例 291

5.5.4　纵向底流槽取水工程示例 293

5.5.5 多泥沙流凌河道河心取水工程示例 294

5.5.6　海湾引水前池取水工程示例 296

5.6.1　取水头部 308

5.6　河床式取水构筑物 308

5.6.2　引水管路 313

5.6.3　长江河口盾构取水工程示例 315

5.7　进水流道水力设计 321

5.7.1　旋涡形态及临界淹没深度 321

5.7.2 湿井式水泵进水流道布置及尺寸要求 322

5.7.3　干井式水泵流道布置及尺寸要求 330

5.7.4　进水流道模型试验 331

5.8　滤水设施 334

5.8.1　概述 334

5.8.2 滤水设施设计运行要求 334

5.8.3 格栅及扒耙机械 336

5.8.4　常规旋转滤网 338

5.8.5　鼓形旋转滤网 341

参考文献 343

6.1　管沟沿程阻力 344

6.1.1　概述 344

6.1.2　管沟沿程阻力计算公式及参数选择 344

第6章　管沟阻力　　 344

6.1.3　计算示例 349

6.1.4 圆管沿程水头损失 350

6.1.5 钢筋混凝土矩形沟道沿程水头损失 351

6.2　有关局部阻力系数取值问题 403

6.2.1　概述 403

6.2.2　局部阻力系数正确性判别标准 403

6.3　弯流局部阻力系数 404

6.3.1 圆管弯头局部阻力系数 404

6.3.2 沟道弯头局部阻力系数 406

6.3.5 弯头—弯头相互作用的修正 409

6.3.3 单斜切弯头局部阻力系数 409

6.3.4　90°组合斜切弯头局部阻力系数 409

6.4　扩散流局部阻力系数 413

6.4.1　概述 413

6.4.2　圆锥形扩散段的阻力系数 414

6.4.3　矩形扩散段的阻力系数 416

6.4.4　超限扩散段的阻力系数 416

6.5　汇流和分流局部阻力系数 418

6.5.1　概述 418

6.5.2　尖锐边缘T形连接汇流 419

6.5.3　倒角半径对汇流T形连接阻力系数的影响 425

6.5.4 对称汇流的连接 426

6.5.5 尖锐边缘分流T形连接 427

6.5.7　对称分流连接 431

6.5.8　四通分流连接 431

6.5.6　倒角半径对分流T形连接阻力系数的影响 431

6.5.9　截面形状的影响 432

6.6　其他部件局部阻力系数 439

6.6.1 进口局部阻力系数 439

6.6.2 突然收缩和突然扩大局部阻力系数 439

6.6.3　渐缩流局部阻力系数 439

6.6.4　阀门局部阻力系数 439

6.7　局部阻力系数简明汇总表 442

6.7.1 弯流、扩散、渐缩流局部阻力系数 442

6.7.2 汇、分支流局部阻力系数 445

6.8　工程算例 451

6.8.1　2×600MW电厂直流供水系统水力计算示例 451

6.8.2　2×600MW电厂再循环供水系统水力计算示例 456

参考文献 459

7.1.1 管沟瞬变流分类及计算目的 460

7.1　概述 460

第7章　管沟瞬变流　　 460

7.1.2　瞬变流基本方程 461

7.1.3　边界条件 462

7.2　水泵全特性曲线 466

7.2.1　概述 466

7.2.2　水泵全特性曲线 466

7.2.3　水泵全特性曲线求值 471

7.3　直流供水系统瞬变流 475

7.4　再循环供水系统瞬变流 481

7.4.1 常规湿式冷却塔供水系统瞬变流 481

7.4.2 高位收水湿式冷却塔供水系统瞬变流 484

7.5　补给水系统瞬变流 488

7.5.1 高扬程、驼峰管路瞬变流计算 488

7.5.2　长距离管路瞬变流计算 491

7.6.1 帕马金停泵水锤计算曲线 492

7.6　简易水锤计算方法 492

7.6.2　刘竹溪停泵水锤计算曲线 495

7.6.3 富泽清治停泵水锤计算曲线 501

7.7　供水系统水锤防护设计要求 507

参考文献 509

第8章　水面冷却 510

8.1　概述 510

8.1.1　水面冷却设计任务和分类 510

8.1.2　水体中热的迁移 511

8.1.3　水面冷却的研究方法 512

8.2　水面热交换过程 514

8.2.1　概述 514

8.2.2　辐射散热 515

8.2.3 蒸发散热 516

8.2.5　水面热交换计算 517

8.2.4　对流传热通量 517

8.2.6 平衡水温、自然水温 519

8.2.7 综合散热系数 519

8.3　表层排放 523

8.3.1　概述 523

8.3.2　有限水深二元温差出流的局部掺混 524

8.3.3　静止深水三元温差表层排放 527

8.3.4　静止浅水三元温差表层排放 528

8.3.5 受纳水体横向流的影响 529

8.4　淹没排放 531

8.4.1　概述 531

8.4.2 多口排放近区的稳定性 533

8.4.3 浅水单向多口排放 534

8.4.4　浅水分级多口排放 537

8.4.5 浅水交替多口排放 539

8.4.6 浅水多口排放规划设计 541

8.5　冷却池 543

8.5.1　冷却池水力及热力特性 543

8.5.2　深、浅型冷却池的判别 548

8.5.3　冷却池稳态热力计算 550

8.5.4　深冷却池稳态热力计算模型 551

8.5.5 浅冷却池稳态热力计算模型 552

8.5.6　冷却池瞬态热力计算 553

8.5.7　冷却池设计 555

8.6　冷却水远区特性 557

8.6.1 完全混合一维江河水温预报 557

8.6.2　沿江多电厂冷却水工程 558

8.6.3 表层排放海域水温预报 563

8.6.4　淹没排放海域水温预报 582

8.7.1　取排水口布置 585

8.7　取排水口布置和选择取水 585

8.7.2　分列式布置工程示例 586

8.7.3　差位式布置工程示例 587

8.7.4　重叠式布置 590

8.7.5　混合式布置工程示例 598

8.7.6 选择取水 599

8.7.7　挡热墙 603

8.7.8　深层水平管取水 605

8.7.9　取水头部 607

8.8　电厂取排水与环境 612

8.8.1　取水的鱼类保护 612

8.8.2　取水工程中鱼类保护工程示例 613

8.8.3　水温对鱼类的影响 615

8.8.4　水温对水稻、水生植物及浮游植物的影响 619

参考文献 620

8.8.5 热排放对水环境影响的评价 620

第9章　湿式冷却塔　 622

9.1　概述 622

9.1.1　湿式冷却塔的型式与选择 622

9.1.2　湿式冷却塔主要设计原则 625

9.1.3 冷却塔的主要设计参数 626

9.1.4　冷却塔设计气象条件的分区 628

9.2　湿空气性质及气水热交换 632

9.2.1　湿空气的组成及其基本特性 632

9.2.2　气水热交换 658

9.3　逆流式自然通风冷却塔 659

9.3.1 逆流式自然通风冷却塔设计 659

9.3.2　冷却塔的空气动力计算 661

9.3.3 冷却塔的热力计算 670

9.3.4 逆流式双曲线自然通风冷却塔塔体优化 673

9.3.5　淋水填料的技术条件 676

9.3.6　配水系统及水力计算 680

9.3.7　除水器及风吹损失 694

9.3.8　防冻措施 700

9.4　自然通风冷却塔的特性系数 701

9.4.1　特性系数及其特点 701

9.4.2　特性系数的计算 703

9.4.3 自然通风冷却塔综合冷却特性的评价 705

9.4.4 已建自然通风冷却塔的特性系数 705

9.4.5 用特性系数设计冷却塔 710

9.5　横流式自然通风冷却塔 712

9.5.1　横流式自然通风冷却塔的工艺布置 712

9.5.2　空气动力计算 713

9.5.3 热力计算 715

9.5.4　横流塔配水的设计计算 721

9.5.5　横流式自然通风冷却塔的设计示例 724

9.6　机械通风冷却塔 732

9.6.1 冷却塔塔型选择 732

9.6.2　逆流式机械通风冷却塔塔体设计 733

9.6.3 轴流式通风机 735

9.6.4　逆流式机械通风冷却塔的空气动力计算 744

9.6.5 逆流式机械通风冷却塔热力计算 748

9.6.6　φ9.14m风机逆流式方形塔工程示例 749

9.6.7 集群风机横流式圆形塔工程示例 752

9.7　冷却塔原体测试 754

9.7.1　概述 754

9.7.2　冷却塔原体测试分类 755

9.7.3　测试准备 755

9.7.5 测试要点控制 756

9.7.4 测试条件 756

9.7.6　测试方法 757

9.7.7 测试结果的评价 757

9.8　冷却塔与环境 759

9.8.1 自然风对自然通风冷却塔运行的影响 760

9.8.2　逆温对自然通风冷却塔的影响 762

9.8.3　湿热空气回流 766

9.8.4　飘滴影响 771

9.8.5 雾羽 776

9.8.6　噪声的影响 781

9.8.7　海水冷却塔与环境 784

参考文献 786

第10章　干式冷却系统 787

10.1　概述 787

10.1.1　分类及特点 787

10.1.2 现状及发展 790

10.1.3 系统主要参数优化 792

10.1.4　干湿式联合冷却系统 793

10.2　翅片管及冷却器 795

10.2.1　翅片管基本类型 795

10.2.2　翅片管空气侧的抗腐蚀性能 797

10.2.3　管材选择和材料消耗 798

10.2.4　翅片管热力及空气阻力特性 799

10.2.5　冷却器热力计算 800

10.3　干式冷却系统设计气象条件 802

10.3.1　干球温度 802

10.3.2　风 805

10.4　干式冷却系统汽轮机 806

10.4.1 干式冷却系统汽轮机的背压和ITD值 806

10.4.2 干式冷却系统汽轮机设计特点 808

10.4.3　干式冷却系统汽轮机各项功率及工况的定义 810

10.4.4　干式冷却系统汽轮机末级叶片的选择 812

10.4.5　干式冷却系统汽轮机运行要求 812

10.5　机械通风直接干式冷却系统 815

10.5.1 系统组成及技术要求 815

10.5.2　ACC系统热力计算 820

10.5.3　ACC系统空气阻力计算 823

10.5.4 ACC系统风机转速及叶片角度优化计算示例 829

10.5.5　ACC系统优化 831

10.5.6　国外ACC系统设计数据 834

10.6　表面式凝汽器间接干式冷却系统（ISC） 842

10.6.1 ISC系统建设经验 842

10.6.2　ISC系统设计特点 843

10.6.3 南非肯达尔电厂ISC系统设计、安装及测试概况 846

10.6.4 扩大单元制供水系统水力分析 852

10.6.5　ISC系统冷却塔设计过程和热力计算 858

10.6.6　冷却塔阻力和抽力计算 860

10.6.7　ISC系统冷却塔热力、阻力及抽力计算示例 866

10.7　混合式凝汽器间接干式冷却系统（IMC） 868

10.7.1 IMC系统的系统与设备 869

10.7.2 IMC系统热力及空气动力计算 874

10.7.3　IMC系统冷却塔设计示例 875

10.7.4　IMC系统水力计算 877

10.8　自然通风直接干式冷却系统（NDC） 878

10.8.1　采用NDC系统的可行性 878

10.8.2　NDC系统设计要点 879

10.8.3　NDC系统冷却塔设计示例 879

参考文献 883

11.1　优化的分类与内容 885

11.1.1　概述 885

第11章　凝汽冷却系统优化 885

11.1.2　系统优化设计过程 886

11.2　资金的时间价值及利息计算 887

11.2.1　利息和利息率 887

11.2.2　复利计算 888

11.3　优化方法及经济因素 890

11.3.1　热耗率变化的计费问题 890

11.3.2　年固定分摊费率的取值 891

11.3.3 优化中的敏感因素 893

11.4　直流供水系统优化问题 894

11.4.1 小水位变幅水源的系统优化 894

11.4.2 大水位变幅水源的系统优化 895

11.4.3　水源水温 895

11.5　冷却塔优化设计 896

11.5.1　冷却塔本体优化和面积选择 896

11.5.2　300～600MW机组冷却塔系列 897

11.6.1 双压凝汽器的经济性 898

11.6　凝汽器优化设计 898

11.6.2　凝汽器冷却管经济流速 899

11.7　600MW机组湿式冷却系统优化示例 902

11.7.1　厂址条件及参数取值 902

11.7.2优化结果及分析 904

11.7.3　优化结果评述 910

11.7.4　优化结果等值线图 914

11.8　干式冷却系统的规划设计和优化 914

11.8.1 干式冷却系统的选择和计算 914

11.8.2　干式冷却系统的优化 915

11.8.3 临界水费 915

11.8.4　临界水费算例 916

11.9　干湿式联合冷却系统规划设计和优化 918

11.9.3　规划设计示例 919

11.9.1　干湿式联合冷却系统总体布置 919

11.9.2 干湿式联合冷却系统规划要点 919

第12章　水务管理 922

12.1　规划设计主要原则和用水、排放指标 922

12.1.1　水务管理内容 922

12.1.2　规划设计的主要原则 922

12.1.3 用水指标、耗水率和排放率定义及计算方法 923

12.2　循环水的补给和处理 925

12.2.1　再循环供水系统的特点 925

12.2.2　循环水系统的污垢沉积 925

12.2.3 循环水系统的腐蚀 927

12.2.4　循环水的水质要求及判别 928

12.2.5　再循环系统的水量补给 932

12.2.6　循环水处理 934

12.2.7　旁流水系统 935

12.2.8 排污水的处理及回用 936

12.3　除灰渣用水及处理 937

12.3.1　除灰渣系统 937

12.3.2　灰渣特性 939

12.3.3　灰管防垢 940

12.3.4 灰场排水处理及回用 941

12.4　烟气脱硫用水及洗涤器沉浆处理 942

12.4.1　烟气脱硫概况及流程 942

12.4.2　洗涤器沉浆处置流程 945

12.4.3　沉浆成分及特性 946

12.4.4　沉浆量计算 948

12.5　其他废污水处理及回用 951

12.5.1　生活污水处理 951

12.5.2　含油废水处理 952

12.5.3　输煤设施排水处理 954

12.5.4　酸碱废水处理 955

12.5.5　三级处理的必要性 956

12.6　美国水务管理经验和工程实例 957

12.6.1　美国西部干旱地区电厂零排放系统 957

12.6.2　科尔斯特里普（Colstrip）电厂（2×358MW） 963

12.6.3 吉姆伯雷其（Jim Bridger）电厂（4×500MW） 973

12.6.4 帕罗维达（Palo Verde）核电站（3×1270MW） 976

12.6.5 俄达克（Wyodak）电厂（1×365MW，ACC系统） 977

12.7 国内工程水务管理示例 979

12.7.1 10％排放率湿式冷却系统工程示例（4×300MW） 979

12.7.2 零排放湿式冷却系统工程示例（2×600MW） 981

12.7.3 零排放干式冷却系统工程示例（2×600MW） 989

参考文献 995

附录 单位换算 996