高降雨港口電廠煤場(chǎng)和灰場(chǎng)排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

蔣方帥，李楠

（中國(guó)華電工程（集團(tuán)）有限公司，北京 100160）

高降雨港口電廠煤場(chǎng)和灰場(chǎng)排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

蔣方帥，李楠

（中國(guó)華電工程（集團(tuán)）有限公司，北京 100160）

根據(jù)柬埔寨西哈努克港電廠當(dāng)?shù)氐慕涤陾l件和港口位置特點(diǎn)，針對(duì)煤場(chǎng)和灰場(chǎng)原有排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，提出了溢流式排水新方案。分析表明，溢流式排水方案不僅滿足了排水的要求，還可節(jié)約成本334萬(wàn)元左右。

煤場(chǎng)；灰場(chǎng)；灰壩；排水；溢流式排水

0 引言

由中國(guó)華電工程（集團(tuán)）有限公司作為設(shè)計(jì)采購(gòu)施工（EPC）總承包方承建的柬埔寨西哈努克港2×60MW火力發(fā)電廠項(xiàng)目，位于柬埔寨王國(guó)西哈努克港北部。柬埔寨西哈努克港年平均氣溫約29℃，全年平均降雨量約3 200mm，5—10月為雨季，降雨量占全年的80%。本文結(jié)合項(xiàng)目具體情況和當(dāng)?shù)氐木唧w條件，對(duì)煤場(chǎng)和灰場(chǎng)系統(tǒng)的排水方式和灰壩結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

1 煤場(chǎng)和灰場(chǎng)排水系統(tǒng)基本情況

系統(tǒng)主要涉及貯煤場(chǎng)、煤水沉淀池、貯灰場(chǎng)及灰水排水泵房，其中煤場(chǎng)占地13 234 m2，灰場(chǎng)占地28500m2，煤水沉淀池占地3 416m2，總降雨匯水面積為45150m2；從東北向西南依次為貯灰場(chǎng)、煤水沉淀池、貯煤場(chǎng)，所在區(qū)域南高北低，貯煤場(chǎng)和貯灰場(chǎng)底部均覆蓋有土工膜。

2 原設(shè)計(jì)方案及存在的問(wèn)題

原設(shè)計(jì)排水方案為水泵抽水式排水，如圖1所示。

（1）在煤水沉淀池北側(cè)建一座灰水排水泵房。煤場(chǎng)所積雨水通過(guò)管道流入煤水沉淀池，經(jīng)煤水沉淀池澄清后，流入灰水排水泵房，由泵房里的灰水排水泵排至大海；灰壩為滲水壩，灰場(chǎng)所積雨水通過(guò)灰壩滲入灰壩外的排水溝（排水溝的流向如圖1中箭頭所示），經(jīng)排水溝匯集至灰水排水泵房水池后，由泵房里的灰水排水泵排入大海。

圖1 原設(shè)計(jì)方案

（2）在廠區(qū)外建造一圈防波堤（圖1中的ABCD），防止海水浸入灰壩，進(jìn)而破壞排水系統(tǒng)。

原設(shè)計(jì)方案存在的問(wèn)題。

（1）灰水排水泵房夾在防波堤和灰場(chǎng)堤壩之間，且地勢(shì)較低（如圖2所示），一旦灰水排水泵房停電，排水泵停止運(yùn)行，雨水無(wú)法排出，灰水排水泵房就有被淹沒(méi)的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 灰壩斷面

（2）柬埔寨西哈努克港地區(qū)半年旱季半年雨季，旱季降雨無(wú)需排放，雨季降雨時(shí)灰水排水泵需連續(xù)運(yùn)行進(jìn)行排放。排水泵房半年停運(yùn)半年運(yùn)行，給泵房的運(yùn)行人員安排帶來(lái)不便。

（3）原設(shè)計(jì)方案中灰水排水泵房和防波堤的建設(shè)成本以及排水泵的年運(yùn)營(yíng)成本較高。

3 新設(shè)計(jì)方案：溢流槽式排水

針對(duì)原設(shè)計(jì)方案中存在的問(wèn)題，新設(shè)計(jì)方案采取如下措施。

（1）取消原設(shè)計(jì)方案中的防波堤和灰水排水泵房。

（2）煤水沉淀池和灰壩朝海側(cè)頂部各開(kāi)通一個(gè)溢流槽（如圖3所示）。煤場(chǎng)的雨水由管道流入煤水沉淀池，與煤水沉淀池的積水匯合，經(jīng)煤水沉淀池的溢流槽排入大海?；覉?chǎng)所積雨水經(jīng)灰壩上的溢流口排入大海。

圖3 新設(shè)計(jì)方案

（3）將灰壩由滲水壩改為不滲水壩，并增大土工膜的覆蓋范圍，將原設(shè)計(jì)方案中“土工膜只覆蓋灰場(chǎng)底部”更改為“土工膜覆蓋灰場(chǎng)底部及灰壩底部”，以防止取消防波堤后海水滲入。

4 新方案的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

新方案取消了防波堤和灰水排水泵房，既節(jié)省了防波堤和灰水排水泵房的建設(shè)成本及灰水排水泵房的運(yùn)營(yíng)成本，縮短了建設(shè)工期，又排除了灰水排水泵房因停電無(wú)法排水而被淹沒(méi)的風(fēng)險(xiǎn)；由于采用頂部溢流，雨水中的固體物已沉降，且由于柬埔寨雨季降雨量較大且連續(xù)，能夠保證頂部雨水不停流動(dòng)，所以頂部雨水較干凈，可以直接排入大海，因此溢流槽式排水可滿足煤場(chǎng)和灰場(chǎng)雨水排放的要求且經(jīng)濟(jì)實(shí)用；灰壩改為不滲水壩并擴(kuò)大土工膜的覆蓋面積，彌補(bǔ)了因取消防波堤而帶來(lái)的海水滲入問(wèn)題。

5 新方案成本節(jié)約分析

由上述兩種方案可知：新設(shè)計(jì)方案比原設(shè)計(jì)方案少建設(shè)1個(gè)灰水排水泵房和1個(gè)防波堤；新設(shè)計(jì)方案需將灰場(chǎng)堤壩由滲水壩改為不滲水壩，且需擴(kuò)大土工膜的覆蓋面積。將灰場(chǎng)堤壩由滲水壩改為不滲水壩以及擴(kuò)大的土工膜面積產(chǎn)生的費(fèi)用較低，與建設(shè)1個(gè)灰水排水泵和1個(gè)防波堤的費(fèi)用比較，可以忽略不計(jì)。因此，新設(shè)計(jì)方案比原設(shè)計(jì)方案節(jié)約的成本為：灰水排水泵房和防波堤的建設(shè)成本，以及灰水排水泵房的運(yùn)行成本。

5.1 灰水排水泵房和防波堤的建設(shè)成本

（1）灰水排水泵房建設(shè)成本?；宜潘梅坑杀梅拷ㄖ捅梅?jī)?nèi)機(jī)械電氣設(shè)備構(gòu)成。

泵房建筑成本：原設(shè)計(jì)方案泵房建筑體積為655.8 m3，根據(jù)企業(yè)定額，排水泵房造價(jià)為 915元／m3，故排水泵房建筑成本為：655.8×2 535＝600057元。

泵房?jī)?nèi)機(jī)械電氣設(shè)備由排水泵、380 V低壓配電柜及電纜3部分構(gòu)成。排水泵成本：數(shù)量5臺(tái)，價(jià)格為59300元／臺(tái)，共計(jì)296 500元；380 V低壓配電柜成本：數(shù)量2臺(tái)，價(jià)格為240 000元／臺(tái)，共計(jì)480000元；電纜成本：數(shù)量1 645 m，型號(hào)為 ZCYJV22-1kV，3×150 mm2，阻燃型電纜，單價(jià)為237.53元／m，共計(jì)390736.85元。因此泵房?jī)?nèi)機(jī)械電氣設(shè)備成本為：296 500+480 000+390 736.85＝1167236.85（元）。

綜上所述，灰水排水泵房建設(shè)成本為：600 057+ 1167236.85＝1767293.85（元），約177萬(wàn)元。

（2）防波堤建設(shè)成本。由原設(shè)計(jì)方案防波堤圖紙可知：防波堤的橫截面為等腰梯形，橫截面面積為21.84m2。再根據(jù)廠區(qū)坐標(biāo)估算得出防波堤長(zhǎng)度為180m，則防波堤體積為3931.2m3。根據(jù)概算，防波堤造價(jià)為 320元／m3，則此防波堤建設(shè)成本為：3931.2×320＝1257984（元），約125.8萬(wàn)元。

綜上所述，灰水排水泵房和防波堤的建設(shè)成本為：177+125.8＝302.8（萬(wàn)元）。

5.2 灰水排水泵房運(yùn)行成本

運(yùn)行成本主要由人工成本和耗電量構(gòu)成。

（1）人工成本。根據(jù)電廠運(yùn)行模式，需要安排3名運(yùn)行人員實(shí)行24h在崗，按照每人每年10萬(wàn)元計(jì)算，即每年30萬(wàn)元。

（2）耗電量。

總匯水面積Sz＝Sm+Sh+Sc＝13234+28500+ 3416＝45150m2（其中：Sm為煤場(chǎng)面積；Sh為灰場(chǎng)面積；Sc為煤水沉淀池面積）。根據(jù)氣象資料可知，西港全年降雨量為3 200mm，由此得出每年煤灰系統(tǒng)總排水體積＝45150×3.2＝144480（m3）。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，5臺(tái)灰水排水泵，3臺(tái)運(yùn)行，2臺(tái)備用，再根據(jù)灰水排水泵的技術(shù)參數(shù)，計(jì)算出3臺(tái)排水泵要排出這些水，需要運(yùn)行的小時(shí)數(shù)

式中：t為每年灰水排水泵需要運(yùn)行的時(shí)間，h；V為雨水總體積，m3；qV為灰水排水泵流量，m3／h；n為灰水排水泵臺(tái)數(shù)。

又根據(jù)灰水排水泵的功率和效率，計(jì)算得出3臺(tái)灰水排水泵每年所耗電量

式中：η為灰水排水泵效率；P為灰水排水泵功率，kW；t為灰水排水泵全年運(yùn)行時(shí)間，h；W為灰水排水泵每年運(yùn)行所耗總電量，kW·h。

即，每年3臺(tái)灰水排水泵運(yùn)行所耗總電量為25800 kW·h，按照電費(fèi)0.07美元／（kW·h）計(jì)算，每年電費(fèi)支出約0.18萬(wàn)美元，約1.1萬(wàn)元。

因此，灰水排水泵房的運(yùn)行成本為：人工成本+電量成本＝30+1.1＝31.1（萬(wàn)元）。

5.3 節(jié)約的總成本

綜上所述，灰水排水泵房和防波堤的建設(shè)成本及灰水排水泵房的運(yùn)行成本為：302.8+31.1＝333.9（萬(wàn)元），即新設(shè)計(jì)方案比原設(shè)計(jì)方案節(jié)約333.9萬(wàn)元。

6 結(jié)論

根據(jù)柬埔寨西哈努克港電廠降雨量和港口的特殊性，改進(jìn)原有煤場(chǎng)和灰場(chǎng)排水系統(tǒng)，新方案采用溢流式排水，完全能夠滿足該電廠灰場(chǎng)和煤場(chǎng)排水的要求，通過(guò)取消排水泵房和防波堤降低了排水系統(tǒng)成本約333.9萬(wàn)元，同時(shí)避免了原方案水泵抽水式排水中泵房被淹的風(fēng)險(xiǎn)。因此，溢流式排水適用于高降雨量港口電廠煤場(chǎng)和灰場(chǎng)的排水系統(tǒng)，既能滿足排水要求避免泵房被淹風(fēng)險(xiǎn)，又可降低成本。

（本文責(zé)編：劉芳）

TM 621

：B

：1674-1951（2015）04-0016-03

蔣方帥（1974—），男，山東萊蕪人，高級(jí)工程師，從事火電廠建設(shè)方面的工作（E-mail：jiangfs＠chec.com.cn）。

2014-08-25；

2014-12-25

李楠（1987—），男，黑龍江哈爾濱人，工程師，從事火電廠建設(shè)方面的工作（E-mail：linanmark＠gmail.com）。