某火力發(fā)電廠山谷干貯灰場堆灰方式探討

楊 樂

(山西省電力勘測設(shè)計院，山西 太原 030001)

某火力發(fā)電廠山谷干貯灰場堆灰方式探討

楊 樂

(山西省電力勘測設(shè)計院，山西 太原 030001)

以山西某2×300 MW級電廠工程貯灰場為實例，對山谷干貯灰場采用初期壩前堆灰和庫尾堆灰兩種不同的運行方式進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明，采用初期壩前堆灰運行方式既經(jīng)濟(jì)又安全，該工程貯灰場應(yīng)優(yōu)先采納壩前堆灰方案。

火力發(fā)電廠，山谷干貯灰場，初期壩前堆灰，庫尾堆灰

1 工程概況

本工程初期建設(shè)規(guī)模為2×300 MW，以年運行5 500 h、設(shè)計煤種計算，年排灰渣量及脫硫石膏量總計54.856×104t/年，采用干式除灰、渣系統(tǒng)，灰渣及脫硫石膏采用汽車運到干貯灰場。

本工程干貯灰場位于山西中部,所處地貌單元為黃土丘陵區(qū), 地勢起伏，地形較破碎，為局部發(fā)育的黃土沖溝?；覉鰩靺^(qū)位于此黃土沖溝中，屬于山谷灰場，溝谷由于人工的改造，形態(tài)呈“U”形。

2 堆灰方式介紹

干貯灰場的堆灰方式，通常有初期壩前堆灰和庫尾堆灰兩種方式，山西省目前運行的山谷干灰場，大多溝深坡陡，匯水面積大，多采用壩前堆灰方式，如山西武鄉(xiāng)發(fā)電廠的“王海溝灰場”及太原第一熱電廠的“上冶峪干灰場”等。庫尾堆灰方式適用于丘陵地帶的塬上干灰場，此種干灰場匯水面積較小，采用庫尾堆灰可縮短排水系統(tǒng)，節(jié)約初期投資，庫尾堆灰較成功的例子為山西河津發(fā)電廠的“大溝灰場”。

3 堆灰方案比選

3.1 初期壩前堆灰方案

3.1.1 初期壩結(jié)構(gòu)設(shè)計

為保證灰場初期在投運時便于粉煤灰的堆放，防止洪水將粉煤灰沖到下游，所以，在灰場內(nèi)新建一座高7 m的初期壩體。該壩可作為灰場初期運行時的擋灰壩，另一方面作為干灰場后期運行時的排水棱體，該排水棱體可起到對灰渣排水固結(jié)和穩(wěn)定灰渣壩坡腳等多重作用。在壩體上游設(shè)置貼坡排滲層，此排滲層可將灰體下滲水引至初期壩上游坡腳的排水廊道中的滲管內(nèi)。

3.1.2 排水系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)《火力發(fā)電廠水工設(shè)計規(guī)定》，灰場設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為三級，設(shè)計洪水頻率為3.3%，校核洪水頻率為1%?；覉龊樗Y料見表1。

表1 灰場設(shè)計洪峰流量及洪水總量成果表

由表2可知，本灰場匯水面積洪水量不大，全流域范圍內(nèi)1%頻率的洪水總量為10.3×104m3，灰場周圈不設(shè)截洪溝，按全部洪水排入灰場內(nèi)設(shè)計，通過擬建的3座直徑3 m的排水豎井和496 m長直徑1.2 m的排水管將洪水排至灰場外，排水豎井同時可兼作排滲豎井用。

3.1.3 壩前堆灰工藝

粉煤灰在廠內(nèi)進(jìn)行加水調(diào)濕攪拌均勻后，送到灰場指定的位置堆灰。堆灰由溝口開始，逐漸向溝里延伸。由壩上游坡腳處開始向溝內(nèi)延伸，使灰面形成一個1∶30的坡面，坡向設(shè)在灰場內(nèi)的排水豎井。當(dāng)堆灰至初期壩頂標(biāo)高后，隨灰面的升高，在下游坡形成1∶3.5的永久邊坡，此邊坡在形成的過程中，要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行碾壓。由汽車運輸至初期壩標(biāo)高以上的粉煤灰首先由機(jī)具攤鋪，攤鋪厚度一般在0.4 m左右，振動壓路機(jī)平行于壩軸線方向碾壓，碾壓搭接寬度為0.5 m以上，采用進(jìn)退錯距法振靜結(jié)合碾壓，對壓碾質(zhì)量的要求，待電廠生產(chǎn)運行后，對粉煤灰進(jìn)行室內(nèi)擊實試驗及現(xiàn)場碾壓試驗后確定，只有按要求貯灰才能保證永久灰坡的質(zhì)量。為防止飛灰和雨水對下游永久坡面的沖刷，采用干砌石護(hù)坡。

3.2 庫尾堆灰方式設(shè)計

3.2.1 初期壩設(shè)計方案

本灰場庫底較窄，尤其是初期壩地段溝底僅33 m寬，溝頂寬約90 m，灰場按庫尾堆灰方案設(shè)計，在灰場周圍設(shè)置了截洪溝后，初期壩由原7 m高降為5 m，壩體為均質(zhì)土壩，壓實土方量僅為1.11萬m3，上下游邊坡暫按1∶2.5確定。

3.2.2 排水系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)表1可知，灰場的校核洪水頻率即1%洪水頻率時，洪水總量為10.3×104m3，灰場總庫容為85.3×104m3。庫尾堆灰在灰場尾部堆灰作業(yè)面未設(shè)置排洪系統(tǒng)，排洪系統(tǒng)僅設(shè)置在初期壩前，為避免庫尾堆灰在雨季運行時形成徑流，故須在灰場周圈設(shè)置截洪溝，根據(jù)表2灰場小流域水文計算，將洪水就近排放。其洪水資料如下。

表2 貯灰場設(shè)計洪峰流量及洪水總量成果表

根據(jù)DL/T 5339—2006火力發(fā)電廠水工設(shè)計技術(shù)規(guī)范中第3，4條，“當(dāng)貯灰場四周有匯水流域時，宜將匯水截流并引至灰場外，……”及“山谷干灰場周圍山坡宜設(shè)截洪溝，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可按重現(xiàn)期為十年一遇洪水考慮”的規(guī)定，本灰場庫尾堆灰方案因其作業(yè)面未設(shè)置排水設(shè)施，所以灰場四周匯水(10%洪水頻率)需通過在高程850 m(灰場最終堆灰標(biāo)高)左右設(shè)置的截洪溝將其截至灰場外，截洪溝采用漿砌石結(jié)構(gòu)，厚度均為0.3 m，漿砌石下設(shè)0.1 m厚粗砂墊層。

本灰場四周截洪溝共分3條，1號截洪溝位于灰場及庫尾運灰道路的西側(cè)，2號截洪溝位于灰場及庫尾運灰道路的東南側(cè)，3號截洪溝位于灰場東北側(cè)。

表2中2號溝小流域在灰場西南側(cè)，位置在1號截洪溝上游，本流域截洪溝總長1 685 m，洪峰流量P=4.6 m3/s，過水?dāng)嗝鏋樘菪?，其上?.5 m，下底寬1.5 m，深1.5 m；1號溝小流域在灰場西側(cè)，位置在1號截洪溝下游，本段截洪溝的過流能力應(yīng)為1號，2號溝兩小流域洪峰流量的總和即P=7.9 m3/s，本流域截洪溝總長1 128 m，過水?dāng)嗝鏋樘菪?，其上? m，下底寬2 m，深1.5 m。

表2中3號溝小流域因其一小部分約3.5 hm2位于溝尾運灰道路的西側(cè)，故將其0.7 m3/s的流量匯入1號截洪溝考慮，其余6.7 m3/s，雖流量較大，但截洪溝長度很短，故與4號溝75%流域面積中的5.1 m3/s的洪峰流量一并考慮(共11.8 m3/s)設(shè)置截洪溝，并將其所截洪水排入灰場東側(cè)中部另一大溝的支溝內(nèi)，本流域截洪溝總長1 492 m，過水?dāng)嗝鏋樘菪?，其上底? m，下底寬3.5 m，深1.5 m，本部分截洪溝位于灰場東南方向，為2號截洪溝。

表2中4號溝25%流域面積中的1.68 m3/s的洪峰流量，以及灰場初期壩東壩肩的洪水，通過在灰場東北側(cè)設(shè)置的3號截洪溝將此部分洪水引至初期壩下游的溝內(nèi)。3號截洪溝斷面為矩形，寬1.3 m，深1 m，總長1 515 m。

初期壩西壩肩的洪水通過在此設(shè)置的1號邊溝將其引至初期壩下游的溝內(nèi)。此邊溝過水?dāng)嗝媾c3號截洪溝過水?dāng)嗝嫦嗤??？傞L645 m。

灰場溝底初期壩前洪水通過壩下及壩前設(shè)置的220 m長直徑1.2 m排水管及直徑3.0 m的排水豎井將其排至灰場外。

3.2.3 庫尾堆灰工藝

粉煤灰在廠內(nèi)進(jìn)行加水調(diào)濕攪拌均勻后，送到灰場指定的位置堆灰。堆灰由溝尾開始，逐漸向溝里延伸。因作業(yè)面無排水豎井，使得堆灰必須由溝尾向溝內(nèi)找坡，灰堆至灰場中部，就必須準(zhǔn)備在壩前堆灰，準(zhǔn)備加后期壩坡，后期壩坡的碾壓方案同初期壩前堆灰方案。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

為方便論述，以下將初期壩前堆灰方案稱為A方案；庫尾堆灰方案稱為B方案。

B方案由于在灰場周圍設(shè)置了截洪溝，與A方案相比其優(yōu)點在于使初期壩降低了2 m(由7 m降為5 m)，排水廊道也縮短了306 m且減少了2座排水豎井，初期從庫尾排灰運行方便，可暫時不修灰場內(nèi)道路，可及時覆土造田。

B方案與A方案相比，缺點一為作業(yè)面在庫尾，此作業(yè)面無排水系統(tǒng)，所以為避免在作業(yè)面形成徑流，在灰場周圍必須設(shè)截洪溝，因井峪西溝灰場，洪水較大(與庫容相比)，灰場較狹長，灰場尾部約600 m無灰場內(nèi)排洪系統(tǒng)，為保證灰場作業(yè)面在雨季能正常堆灰，需要在灰場周圈設(shè)置截洪溝。設(shè)置截洪溝增加占地3.855 hm2，增加漿砌石量11 864 m3，增加粗砂量3 371 m3，因本灰場為黃土沖溝，無石料，所以毛石及粗砂均需外運，大大增加了本方案的工程費用；缺點二為卸灰邊坡較陡(此邊坡是極限平衡狀態(tài))，運行不當(dāng)易造成塌方及翻車事故；缺點三為后期加子壩困難，因庫尾堆灰邊坡較陡，施工車量無法進(jìn)入溝底，須修專用施工道路；B方案雖設(shè)置了截洪溝，但截洪溝防洪標(biāo)準(zhǔn)與灰場防洪標(biāo)準(zhǔn)不一致，灰場防洪標(biāo)準(zhǔn)比截洪溝防洪標(biāo)準(zhǔn)高，灰場按三級壩進(jìn)行防洪，30年一遇洪水設(shè)計，100年一遇洪水校核，而截洪溝按10年一遇洪水設(shè)防，灰場在遭遇設(shè)計洪水時，洪水仍能進(jìn)入灰場內(nèi)，對灰場的安全構(gòu)成威脅。

5 結(jié)語

綜合比較，本工程采用初期壩前堆灰方案具有如下優(yōu)勢：1)造價較低，與采用庫尾堆灰方案相比，采用初期壩前堆灰方案可節(jié)省投資約300萬元；2)節(jié)省占地約3.855 hm2；3)施工簡單，運行安全。因此，本工程采用初期壩前堆灰方案。

[1] GB 50660—2011，大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范[S].

[2] DL/T 5339—2006，火力發(fā)電廠水工設(shè)計技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 電力建設(shè)工程預(yù)算定額[Z].

Discussion on valley dry ash storage field ash deposit ways of a thermal power plant

Yang Le

(ShanxiElectricPowerSurveyandDesignInstitute,Taiyuan030001,China)

Taking a 2×300 MW level power plant engineering ash storage field in Shanxi as an example, this paper researched the valley dry ash storage field using initial dam ash deposit and tail of water reservoir ash deposit two different operation modes, the results showed that using initial dam ash deposit operation economy and security, the engineering ash storage field should priority with dam ash deposit scheme.

thermal power plant, valley dry ash storage field, initial dam ash deposit, tail of water reservoir ash deposit

2015-08-30

楊 樂(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)31-0207-02

TU271.1

A