某火力发电厂山谷干贮灰场堆灰方式探讨

杨 乐

(山西省电力勘测设计院，山西 太原 030001)

某火力发电厂山谷干贮灰场堆灰方式探讨

杨 乐

(山西省电力勘测设计院，山西 太原 030001)

以山西某2×300 MW级电厂工程贮灰场为实例，对山谷干贮灰场采用初期坝前堆灰和库尾堆灰两种不同的运行方式进行了研究，研究结果表明，采用初期坝前堆灰运行方式既经济又安全，该工程贮灰场应优先采纳坝前堆灰方案。

火力发电厂，山谷干贮灰场，初期坝前堆灰，库尾堆灰

1 工程概况

本工程初期建设规模为2×300 MW，以年运行5 500 h、设计煤种计算，年排灰渣量及脱硫石膏量总计54.856×104t/年，采用干式除灰、渣系统，灰渣及脱硫石膏采用汽车运到干贮灰场。

本工程干贮灰场位于山西中部,所处地貌单元为黄土丘陵区, 地势起伏，地形较破碎，为局部发育的黄土冲沟。灰场库区位于此黄土冲沟中，属于山谷灰场，沟谷由于人工的改造，形态呈“U”形。

2 堆灰方式介绍

干贮灰场的堆灰方式，通常有初期坝前堆灰和库尾堆灰两种方式，山西省目前运行的山谷干灰场，大多沟深坡陡，汇水面积大，多采用坝前堆灰方式，如山西武乡发电厂的“王海沟灰场”及太原第一热电厂的“上冶峪干灰场”等。库尾堆灰方式适用于丘陵地带的塬上干灰场，此种干灰场汇水面积较小，采用库尾堆灰可缩短排水系统，节约初期投资，库尾堆灰较成功的例子为山西河津发电厂的“大沟灰场”。

3 堆灰方案比选

3.1 初期坝前堆灰方案

3.1.1 初期坝结构设计

为保证灰场初期在投运时便于粉煤灰的堆放，防止洪水将粉煤灰冲到下游，所以，在灰场内新建一座高7 m的初期坝体。该坝可作为灰场初期运行时的挡灰坝，另一方面作为干灰场后期运行时的排水棱体，该排水棱体可起到对灰渣排水固结和稳定灰渣坝坡脚等多重作用。在坝体上游设置贴坡排渗层，此排渗层可将灰体下渗水引至初期坝上游坡脚的排水廊道中的渗管内。

3.1.2 排水系统设计

根据《火力发电厂水工设计规定》，灰场设计标准为三级，设计洪水频率为3.3%，校核洪水频率为1%。灰场洪水资料见表1。

表1 灰场设计洪峰流量及洪水总量成果表

由表2可知，本灰场汇水面积洪水量不大，全流域范围内1%频率的洪水总量为10.3×104m3，灰场周圈不设截洪沟，按全部洪水排入灰场内设计，通过拟建的3座直径3 m的排水竖井和496 m长直径1.2 m的排水管将洪水排至灰场外，排水竖井同时可兼作排渗竖井用。

3.1.3 坝前堆灰工艺

粉煤灰在厂内进行加水调湿搅拌均匀后，送到灰场指定的位置堆灰。堆灰由沟口开始，逐渐向沟里延伸。由坝上游坡脚处开始向沟内延伸，使灰面形成一个1∶30的坡面，坡向设在灰场内的排水竖井。当堆灰至初期坝顶标高后，随灰面的升高，在下游坡形成1∶3.5的永久边坡，此边坡在形成的过程中，要严格按照要求进行碾压。由汽车运输至初期坝标高以上的粉煤灰首先由机具摊铺，摊铺厚度一般在0.4 m左右，振动压路机平行于坝轴线方向碾压，碾压搭接宽度为0.5 m以上，采用进退错距法振静结合碾压，对压碾质量的要求，待电厂生产运行后，对粉煤灰进行室内击实试验及现场碾压试验后确定，只有按要求贮灰才能保证永久灰坡的质量。为防止飞灰和雨水对下游永久坡面的冲刷，采用干砌石护坡。

3.2 库尾堆灰方式设计

3.2.1 初期坝设计方案

本灰场库底较窄，尤其是初期坝地段沟底仅33 m宽，沟顶宽约90 m，灰场按库尾堆灰方案设计，在灰场周围设置了截洪沟后，初期坝由原7 m高降为5 m，坝体为均质土坝，压实土方量仅为1.11万m3，上下游边坡暂按1∶2.5确定。

3.2.2 排水系统设计

根据表1可知，灰场的校核洪水频率即1%洪水频率时，洪水总量为10.3×104m3，灰场总库容为85.3×104m3。库尾堆灰在灰场尾部堆灰作业面未设置排洪系统，排洪系统仅设置在初期坝前，为避免库尾堆灰在雨季运行时形成径流，故须在灰场周圈设置截洪沟，根据表2灰场小流域水文计算，将洪水就近排放。其洪水资料如下。

表2 贮灰场设计洪峰流量及洪水总量成果表

根据DL/T 5339—2006火力发电厂水工设计技术规范中第3，4条，“当贮灰场四周有汇水流域时，宜将汇水截流并引至灰场外，……”及“山谷干灰场周围山坡宜设截洪沟，设计标准可按重现期为十年一遇洪水考虑”的规定，本灰场库尾堆灰方案因其作业面未设置排水设施，所以灰场四周汇水(10%洪水频率)需通过在高程850 m(灰场最终堆灰标高)左右设置的截洪沟将其截至灰场外，截洪沟采用浆砌石结构，厚度均为0.3 m，浆砌石下设0.1 m厚粗砂垫层。

本灰场四周截洪沟共分3条，1号截洪沟位于灰场及库尾运灰道路的西侧，2号截洪沟位于灰场及库尾运灰道路的东南侧，3号截洪沟位于灰场东北侧。

表2中2号沟小流域在灰场西南侧，位置在1号截洪沟上游，本流域截洪沟总长1 685 m，洪峰流量P=4.6 m3/s，过水断面为梯形，其上宽4.5 m，下底宽1.5 m，深1.5 m；1号沟小流域在灰场西侧，位置在1号截洪沟下游，本段截洪沟的过流能力应为1号，2号沟两小流域洪峰流量的总和即P=7.9 m3/s，本流域截洪沟总长1 128 m，过水断面为梯形，其上宽5 m，下底宽2 m，深1.5 m。

表2中3号沟小流域因其一小部分约3.5 hm2位于沟尾运灰道路的西侧，故将其0.7 m3/s的流量汇入1号截洪沟考虑，其余6.7 m3/s，虽流量较大，但截洪沟长度很短，故与4号沟75%流域面积中的5.1 m3/s的洪峰流量一并考虑(共11.8 m3/s)设置截洪沟，并将其所截洪水排入灰场东侧中部另一大沟的支沟内，本流域截洪沟总长1 492 m，过水断面为梯形，其上底宽6 m，下底宽3.5 m，深1.5 m，本部分截洪沟位于灰场东南方向，为2号截洪沟。

表2中4号沟25%流域面积中的1.68 m3/s的洪峰流量，以及灰场初期坝东坝肩的洪水，通过在灰场东北侧设置的3号截洪沟将此部分洪水引至初期坝下游的沟内。3号截洪沟断面为矩形，宽1.3 m，深1 m，总长1 515 m。

初期坝西坝肩的洪水通过在此设置的1号边沟将其引至初期坝下游的沟内。此边沟过水断面与3号截洪沟过水断面相同。总长645 m。

灰场沟底初期坝前洪水通过坝下及坝前设置的220 m长直径1.2 m排水管及直径3.0 m的排水竖井将其排至灰场外。

3.2.3 库尾堆灰工艺

粉煤灰在厂内进行加水调湿搅拌均匀后，送到灰场指定的位置堆灰。堆灰由沟尾开始，逐渐向沟里延伸。因作业面无排水竖井，使得堆灰必须由沟尾向沟内找坡，灰堆至灰场中部，就必须准备在坝前堆灰，准备加后期坝坡，后期坝坡的碾压方案同初期坝前堆灰方案。

4 技术经济比较

为方便论述，以下将初期坝前堆灰方案称为A方案；库尾堆灰方案称为B方案。

B方案由于在灰场周围设置了截洪沟，与A方案相比其优点在于使初期坝降低了2 m(由7 m降为5 m)，排水廊道也缩短了306 m且减少了2座排水竖井，初期从库尾排灰运行方便，可暂时不修灰场内道路，可及时覆土造田。

B方案与A方案相比，缺点一为作业面在库尾，此作业面无排水系统，所以为避免在作业面形成径流，在灰场周围必须设截洪沟，因井峪西沟灰场，洪水较大(与库容相比)，灰场较狭长，灰场尾部约600 m无灰场内排洪系统，为保证灰场作业面在雨季能正常堆灰，需要在灰场周圈设置截洪沟。设置截洪沟增加占地3.855 hm2，增加浆砌石量11 864 m3，增加粗砂量3 371 m3，因本灰场为黄土冲沟，无石料，所以毛石及粗砂均需外运，大大增加了本方案的工程费用；缺点二为卸灰边坡较陡(此边坡是极限平衡状态)，运行不当易造成塌方及翻车事故；缺点三为后期加子坝困难，因库尾堆灰边坡较陡，施工车量无法进入沟底，须修专用施工道路；B方案虽设置了截洪沟，但截洪沟防洪标准与灰场防洪标准不一致，灰场防洪标准比截洪沟防洪标准高，灰场按三级坝进行防洪，30年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核，而截洪沟按10年一遇洪水设防，灰场在遭遇设计洪水时，洪水仍能进入灰场内，对灰场的安全构成威胁。

5 结语

综合比较，本工程采用初期坝前堆灰方案具有如下优势：1)造价较低，与采用库尾堆灰方案相比，采用初期坝前堆灰方案可节省投资约300万元；2)节省占地约3.855 hm2；3)施工简单，运行安全。因此，本工程采用初期坝前堆灰方案。

[1] GB 50660—2011，大中型火力发电厂设计规范[S].

[2] DL/T 5339—2006，火力发电厂水工设计技术规范[S].

[3] 电力建设工程预算定额[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

杨 乐(1980- )，男，工程师

1009-6825(2015)31-0207-02

TU271.1

A