机组进水口远方浮渣清理装置研发与应用

李泉

摘要：蜀河水电站在建成下闸蓄水后，都会存在不同程度的水面漂浮物及生活垃圾聚积在大坝前和河道中。漂浮物大量聚积与水电站坝前水域内，不仅会影响电站设备运行，还会污染水体的水质。漂浮物在电站机组开机后会聚积至坝前水域，机组停机后又会分散。打捞造成很大难度，船只打捞人员的安全风险和劳动强度增大。为了解决此类问题，电站成立攻坚组，研发机组进水口远方浮渣清理装置，并成功应用到日常浮渣清理工作中。有效的提升了浮渣打捞工作效率，并保障打捞工作人员安全。保护了水电站库区水质环境的同时，提升电站机组的安全稳定运行。对存在类似问题的水电站具有一定的设计及技术改造借鉴意义。

关键词：水电站；环保；浮渣清理；研发；应用

1．工程概况

蜀河水电站位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，坝址在旬阳县蜀河镇上游约1km处，距旬阳县城51km，距上游已建的安康水电站约120km，距下游已建的丹江口水电站约200km，是汉江上游梯级开发规划中的第六个梯级电站，是陕西汉江投资开发有限公司开发建设的第二个水电站。

蜀河水电站工程的主要任务是发电，并兼顾航运等。主要承担陕西电网的调峰、调频以及事故备用等任务。工程规模为二等大（2）型，主要建筑物按百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核，相应洪峰流量分别为30000m3/s和38100m3/s。设计洪水位为222.05m、校核洪水位为227.15m（总库容为3.235亿m3）、正常蓄水位217.30m（相应库容1.76亿m3）、死水位为215.00m、汛期排沙水位为212.00m。坝顶高程230m，坝顶长度290m，最大坝高72m。调节库容为0.24亿m3，为日调节水电站。

2．情况说明

蜀河水电站位于陕西省旬阳县的汉江干流上。电站自下闸蓄水以来，每年汛期，电站上游均不同程度的有一些漂浮物，随水流而下，淤积在电站坝前水面。导致库区和电站周边环境严重污染。对环境保护、电站生产、大坝下游及周边群众生活造成严重影响。根据历年水面漂浮物打捞判断，被拦于坝前的水面漂浮物主要有塑料泡沫、动物尸体、生活垃圾、树枝和水草等。月平均垃圾聚积量约100m³，如遇到汛期洪期间，漂浮物会成倍增加。

随着国家对环境保护要求的强化，电站按照上级要求，定期对坝前库区内的水面漂浮物进行打捞。打捞方法主要以使用船只人工打捞为主，使用起重机将吊框放置与船只上，人工使用打捞工具将漂浮物打捞至吊框中，吊框装满后起重机吊运至坝面卸载，再使用运输工具将漂浮物运输至指定地点清卸。此种打捞方式费时费力，打捞效果差，人工成本高、人员在船只上安全风险较大。

根据上述要求和现场的实际情况，蜀河水电厂决定研发一种可以安全便捷的水面漂浮物打捞装置。以解决人工劳动强度，提升工作效率，降低安全风险。

3．技术方案及实施过程

2017年10月，蜀河水电厂开始设计、制作水面漂浮远方收集清理装置，11月一种挂装在船只两侧的漂浮物收集装置制作并投入使用。该装置包括专用船只、漂浮物收集网兜、漂浮物收纳口及漂浮物收纳口调节设备。该收集装置的收纳口由2.5×2.5米钢管焊接组成四方型，收集网兜套挂于收纳口钢管上，收纳网兜放置在收纳口可调节底座上，由卷扬机和滑车、钢索调节。该收集装置使用时，先将收集网兜沉入水下，收纳口对准调节底座安放固定。收集漂浮物时由卷扬机拉动钢索调节收纳口安置底座倾斜角度，底座前段沉入水里，在船只拖动下将漂浮物收集至网兜内部，水流透过网兜空隙流走，浮渣留在网兜内部。5米网兜收纳集满后，将船只停靠在指定位置，使用起重机将收集网兜吊至卸载地点、打开网兜下部收缩口，杂物在重量作用下脱离网兜。

技术要点：

1.远方浮渣清理装置，包括船只、挂具、收集口、收集网兜、收集口可调节底座、底座调节操作机构等，其特征在于收集机组进水口区域及上游100米范围内的水面漂浮杂物。

2.远方浮渣清理装置，其特征在于收集口与收集口底座连接后，调整底座角度，使收集口沉入水下，在船只推动下收集漂浮杂物，在收集网兜积满后，调整底座角度使收集口水平于水面之上，防止漂浮物泄漏。

3.远方浮渣清理装置，其特征在于收集网兜由呢绒绳编制而成，船只左右两个收集网兜收集量大，呢绒网兜成本较低，更换便捷。

4.远方浮渣清理装置，其特征在于收集网兜底部由绳扣扎紧，完成收集作业后，起吊至指定地点。松开绳扣提升挂具，杂物在重力作用下脱离网兜。

4、效果

1、本远方浮渣清理装置是使用船只驱动，可方便快捷清理大面积水域的漂浮物收集装置。

2、本远方浮渣清理装置是一种卸车方便，工作效率较高的水面漂浮物收集装置。

3、本远方浮渣清理装置的由呢绒绳编制而成的网兜结构，在达到强度要求的同事，该集物网可透水并可滤留下水面漂浮物。

4、本远方浮渣清理装置是一种可调节收集口角度的漂浮物收集装置，收集口入水角度的调整可有效的提升收集量。

5、本远方浮渣清理装置收集网兜收集口处设有挂具，可与起重机械配合，倾卸杂物至指定区域或车辆箱体。

5.使用效果及经济效益

远方浮渣清理装置自2017年11月投运至今，每年清理坝前库区浮渣千余方。坝前水库清理浮渣，减少水质富营养化，确保环境水质达到国家2类标准，很大程度上减少了对汉江水质的污染，确保了“一江清水送北京”，环境保护的贡献无法用经济指标衡量。同时减少水电站因机组进水口淤积，而导致的拦污栅压差增大，降低机组的发电量。按年清渣量计算，增加发电量约500万KW.h，创造经济价值百余万元。远方浮渣清理装置的应用，不但创造了经济效益，并且还保障了拦污栅及机组的安全稳定运行。

5．结束语

水面漂浮物收集装置投入运行后，在汛期能及时清理机组进水口前聚集的大量漂浮物，减小了拦污栅压差，保证了机组出力和库区水质。该装置清污效果良好，工作效率高，装卸污物方便、省时，保证了我厂的安全生产，为确保一江清水送北京做出积极贡献。同时对存在类似工程问题的水电站具有一定的设计及技术改造借鉴意义。