高降雨港口电厂煤场和灰场排水系统优化设计

蒋方帅，李楠

（中国华电工程（集团）有限公司，北京 100160）

高降雨港口电厂煤场和灰场排水系统优化设计

蒋方帅，李楠

（中国华电工程（集团）有限公司，北京 100160）

根据柬埔寨西哈努克港电厂当地的降雨条件和港口位置特点，针对煤场和灰场原有排水系统存在的问题，提出了溢流式排水新方案。分析表明，溢流式排水方案不仅满足了排水的要求，还可节约成本334万元左右。

煤场；灰场；灰坝；排水；溢流式排水

0 引言

由中国华电工程（集团）有限公司作为设计采购施工（EPC）总承包方承建的柬埔寨西哈努克港2×60MW火力发电厂项目，位于柬埔寨王国西哈努克港北部。柬埔寨西哈努克港年平均气温约29℃，全年平均降雨量约3 200mm，5—10月为雨季，降雨量占全年的80%。本文结合项目具体情况和当地的具体条件，对煤场和灰场系统的排水方式和灰坝结构进行优化。

1 煤场和灰场排水系统基本情况

系统主要涉及贮煤场、煤水沉淀池、贮灰场及灰水排水泵房，其中煤场占地13 234 m2，灰场占地28500m2，煤水沉淀池占地3 416m2，总降雨汇水面积为45150m2；从东北向西南依次为贮灰场、煤水沉淀池、贮煤场，所在区域南高北低，贮煤场和贮灰场底部均覆盖有土工膜。

2 原设计方案及存在的问题

原设计排水方案为水泵抽水式排水，如图1所示。

（1）在煤水沉淀池北侧建一座灰水排水泵房。煤场所积雨水通过管道流入煤水沉淀池，经煤水沉淀池澄清后，流入灰水排水泵房，由泵房里的灰水排水泵排至大海；灰坝为渗水坝，灰场所积雨水通过灰坝渗入灰坝外的排水沟（排水沟的流向如图1中箭头所示），经排水沟汇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。

图1 原设计方案

（2）在厂区外建造一圈防波堤（图1中的ABCD），防止海水浸入灰坝，进而破坏排水系统。

原设计方案存在的问题。

（1）灰水排水泵房夹在防波堤和灰场堤坝之间，且地势较低（如图2所示），一旦灰水排水泵房停电，排水泵停止运行，雨水无法排出，灰水排水泵房就有被淹没的风险。

图2 灰坝断面

（2）柬埔寨西哈努克港地区半年旱季半年雨季，旱季降雨无需排放，雨季降雨时灰水排水泵需连续运行进行排放。排水泵房半年停运半年运行，给泵房的运行人员安排带来不便。

（3）原设计方案中灰水排水泵房和防波堤的建设成本以及排水泵的年运营成本较高。

3 新设计方案：溢流槽式排水

针对原设计方案中存在的问题，新设计方案采取如下措施。

（1）取消原设计方案中的防波堤和灰水排水泵房。

（2）煤水沉淀池和灰坝朝海侧顶部各开通一个溢流槽（如图3所示）。煤场的雨水由管道流入煤水沉淀池，与煤水沉淀池的积水汇合，经煤水沉淀池的溢流槽排入大海。灰场所积雨水经灰坝上的溢流口排入大海。

图3 新设计方案

（3）将灰坝由渗水坝改为不渗水坝，并增大土工膜的覆盖范围，将原设计方案中“土工膜只覆盖灰场底部”更改为“土工膜覆盖灰场底部及灰坝底部”，以防止取消防波堤后海水渗入。

4 新方案的技术优点

新方案取消了防波堤和灰水排水泵房，既节省了防波堤和灰水排水泵房的建设成本及灰水排水泵房的运营成本，缩短了建设工期，又排除了灰水排水泵房因停电无法排水而被淹没的风险；由于采用顶部溢流，雨水中的固体物已沉降，且由于柬埔寨雨季降雨量较大且连续，能够保证顶部雨水不停流动，所以顶部雨水较干净，可以直接排入大海，因此溢流槽式排水可满足煤场和灰场雨水排放的要求且经济实用；灰坝改为不渗水坝并扩大土工膜的覆盖面积，弥补了因取消防波堤而带来的海水渗入问题。

5 新方案成本节约分析

由上述两种方案可知：新设计方案比原设计方案少建设1个灰水排水泵房和1个防波堤；新设计方案需将灰场堤坝由渗水坝改为不渗水坝，且需扩大土工膜的覆盖面积。将灰场堤坝由渗水坝改为不渗水坝以及扩大的土工膜面积产生的费用较低，与建设1个灰水排水泵和1个防波堤的费用比较，可以忽略不计。因此，新设计方案比原设计方案节约的成本为：灰水排水泵房和防波堤的建设成本，以及灰水排水泵房的运行成本。

5.1 灰水排水泵房和防波堤的建设成本

（1）灰水排水泵房建设成本。灰水排水泵房由泵房建筑和泵房内机械电气设备构成。

泵房建筑成本：原设计方案泵房建筑体积为655.8 m3，根据企业定额，排水泵房造价为 915元／m3，故排水泵房建筑成本为：655.8×2 535＝600057元。

泵房内机械电气设备由排水泵、380 V低压配电柜及电缆3部分构成。排水泵成本：数量5台，价格为59300元／台，共计296 500元；380 V低压配电柜成本：数量2台，价格为240 000元／台，共计480000元；电缆成本：数量1 645 m，型号为 ZCYJV22-1kV，3×150 mm2，阻燃型电缆，单价为237.53元／m，共计390736.85元。因此泵房内机械电气设备成本为：296 500+480 000+390 736.85＝1167236.85（元）。

综上所述，灰水排水泵房建设成本为：600 057+ 1167236.85＝1767293.85（元），约177万元。

（2）防波堤建设成本。由原设计方案防波堤图纸可知：防波堤的横截面为等腰梯形，横截面面积为21.84m2。再根据厂区坐标估算得出防波堤长度为180m，则防波堤体积为3931.2m3。根据概算，防波堤造价为 320元／m3，则此防波堤建设成本为：3931.2×320＝1257984（元），约125.8万元。

综上所述，灰水排水泵房和防波堤的建设成本为：177+125.8＝302.8（万元）。

5.2 灰水排水泵房运行成本

运行成本主要由人工成本和耗电量构成。

（1）人工成本。根据电厂运行模式，需要安排3名运行人员实行24h在岗，按照每人每年10万元计算，即每年30万元。

（2）耗电量。

总汇水面积Sz＝Sm+Sh+Sc＝13234+28500+ 3416＝45150m2（其中：Sm为煤场面积；Sh为灰场面积；Sc为煤水沉淀池面积）。根据气象资料可知，西港全年降雨量为3 200mm，由此得出每年煤灰系统总排水体积＝45150×3.2＝144480（m3）。

根据现场实际情况，5台灰水排水泵，3台运行，2台备用，再根据灰水排水泵的技术参数，计算出3台排水泵要排出这些水，需要运行的小时数

式中：t为每年灰水排水泵需要运行的时间，h；V为雨水总体积，m3；qV为灰水排水泵流量，m3／h；n为灰水排水泵台数。

又根据灰水排水泵的功率和效率，计算得出3台灰水排水泵每年所耗电量

式中：η为灰水排水泵效率；P为灰水排水泵功率，kW；t为灰水排水泵全年运行时间，h；W为灰水排水泵每年运行所耗总电量，kW·h。

即，每年3台灰水排水泵运行所耗总电量为25800 kW·h，按照电费0.07美元／（kW·h）计算，每年电费支出约0.18万美元，约1.1万元。

因此，灰水排水泵房的运行成本为：人工成本+电量成本＝30+1.1＝31.1（万元）。

5.3 节约的总成本

综上所述，灰水排水泵房和防波堤的建设成本及灰水排水泵房的运行成本为：302.8+31.1＝333.9（万元），即新设计方案比原设计方案节约333.9万元。

6 结论

根据柬埔寨西哈努克港电厂降雨量和港口的特殊性，改进原有煤场和灰场排水系统，新方案采用溢流式排水，完全能够满足该电厂灰场和煤场排水的要求，通过取消排水泵房和防波堤降低了排水系统成本约333.9万元，同时避免了原方案水泵抽水式排水中泵房被淹的风险。因此，溢流式排水适用于高降雨量港口电厂煤场和灰场的排水系统，既能满足排水要求避免泵房被淹风险，又可降低成本。

（本文责编：刘芳）

TM 621

：B

：1674-1951（2015）04-0016-03

蒋方帅（1974—），男，山东莱芜人，高级工程师，从事火电厂建设方面的工作（E-mail：jiangfs＠chec.com.cn）。

2014-08-25；

2014-12-25

李楠（1987—），男，黑龙江哈尔滨人，工程师，从事火电厂建设方面的工作（E-mail：linanmark＠gmail.com）。