事故灰場(chǎng)替代方案的探討

胡佳琪

摘 要：火電廠粉煤灰處理一般采用綜合利用和灰場(chǎng)碾壓存放的方式，近些年來(lái)隨著環(huán)保要求越發(fā)嚴(yán)格，征地費(fèi)用越發(fā)高昂，大型鋼板庫(kù)以及大型事故混凝土灰?guī)斓确桨赋蔀樘娲鹿驶覉?chǎng)的主流做法。本文簡(jiǎn)單介紹了遼寧大唐沈撫連接帶熱電廠事故灰場(chǎng)替代方案的比選。

關(guān)鍵詞：大型鋼板庫(kù)；大型事故混凝土灰?guī)?；粉煤灰存?chǔ)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.160

1 概述

長(zhǎng)期以來(lái)，火電廠粉煤灰處理的方式一般采用綜合利用和灰場(chǎng)碾壓存放的方式，灰場(chǎng)碾壓存放粉煤灰存在著環(huán)境污染大，占土地面積大，不便于粉煤灰回收利用的缺點(diǎn)，隨著近年來(lái)對(duì)電廠粉煤灰排放、運(yùn)輸和存儲(chǔ)的環(huán)保要求越來(lái)越高，采用占地面積小，環(huán)境污染少，回收利用方便的大型鋼板庫(kù)以及大型事故混凝土灰?guī)靵?lái)存儲(chǔ)粉煤灰就具有了明顯的社會(huì)效益和環(huán)保效益。

2 工程概況

2.1 工程背景

為降低沈東熱電項(xiàng)目工程造價(jià)，改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量，根據(jù)規(guī)劃及政策調(diào)整，將原規(guī)劃占地約5.6×104㎡，有效容積約31.0×104m3的于勝屯事故灰場(chǎng)取消。事故灰場(chǎng)取消后為解決事故貯灰問(wèn)題，遼寧大唐國(guó)際沈東熱電有限責(zé)任公司在距離沈東廠址約1000米處重新選址，擬建設(shè)大型貯灰?guī)?。我院與業(yè)主根據(jù)國(guó)內(nèi)各類(lèi)型事故灰?guī)斓氖褂们闆r，對(duì)大型鋼板庫(kù)以及大型混凝土灰?guī)爝M(jìn)行了比選，并最終確定了大型鋼板庫(kù)儲(chǔ)灰，臨時(shí)封閉堆放場(chǎng)地儲(chǔ)渣的方案。

2.2 灰渣量資料

鍋爐燃燒相應(yīng)煤種時(shí)，2×350MW機(jī)組灰渣量：

備注：年計(jì)算灰渣量按5505小時(shí)計(jì)算。

灰渣分配比按灰占90%，渣占10%；

除塵效率99.9%；

本表暫按石子煤占鍋爐燃煤量的0.5%來(lái)計(jì)算。

3 各型鋼板大灰?guī)旆桨笇?duì)比

3.1 大型混凝土灰?guī)?/p>

3.1.1 大型混凝土灰?guī)煜到y(tǒng)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

大型混凝土灰?guī)炜梢猿浞掷矛F(xiàn)有面積，對(duì)場(chǎng)地情況要求較低，可以根據(jù)具體情況建成不規(guī)則形狀。利用氣力輸送的方式，將罐車(chē)內(nèi)的飛灰輸送至大型混凝土灰?guī)?。出料方式：大型混凝土灰?guī)熘械娘w灰利用機(jī)械輸送的方式，將飛灰輸送至散裝庫(kù)內(nèi)。鏈?zhǔn)焦伟遢斔蜋C(jī)和斗式提升機(jī)布置在廊道內(nèi)，廊道結(jié)構(gòu)和運(yùn)煤廊道比較類(lèi)似。廊道內(nèi)的飛灰利用壓縮空氣氣化。

3.1.2 我院對(duì)大型混凝土灰?guī)爝M(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案如下

本工程建設(shè)儲(chǔ)量為10×104m3的大型事故混凝土灰?guī)?，該灰?guī)炜梢再A存本期2×350MW機(jī)組灰約2個(gè)半月?；?guī)斐什灰?guī)則多邊形，其中長(zhǎng)度為180m，寬度為15m～35m，占地面積約6500平米?；?guī)焐喜繛殇摻罨炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)，高約17.5m，側(cè)壁為鋼筋混凝土墻；地坑廊道采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；墻下為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，埋深為2.5m，地基處理為PHC樁；框架柱下為獨(dú)立基礎(chǔ)，地基處理為天然地基，局部換填。

為方便灰?guī)爝\(yùn)行，在灰?guī)鞏|側(cè)設(shè)300m2辦公樓一座，辦公樓為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，加氣混凝土砌塊作填充墻，樓面采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓面，屋面采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面。獨(dú)立基礎(chǔ)，天然地基。

3.1.3 大型混凝土灰?guī)斓膬?yōu)缺點(diǎn)

由于混凝土結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，密封性一般，飛灰容易受潮板結(jié)。大型混凝土灰?guī)毂倔w基本不需要進(jìn)行維護(hù)，但是灰?guī)炖鹊纼?nèi)的設(shè)備（包括埋刮板輸送機(jī)和斗式提升機(jī)）的維護(hù)比較困難。用壓縮空氣將罐車(chē)內(nèi)的飛灰輸送至大型混凝土灰?guī)?，混凝土?kù)頂卸料口保證彼此間距相隔較長(zhǎng)，對(duì)于進(jìn)料要求較低。大型混凝土灰?guī)觳荒馨磳?shí)際容積儲(chǔ)存，實(shí)際飛灰存儲(chǔ)量與設(shè)計(jì)容量有較大差距，大量堆存后會(huì)發(fā)生壓實(shí)和板結(jié)，在發(fā)生出料困難的情況下，需及時(shí)進(jìn)行清庫(kù)操作。大型混凝土灰?guī)炖鹊纼?nèi)飛灰通過(guò)壓縮空氣進(jìn)行氣化，能夠保證廊道內(nèi)飛灰順利輸送，但庫(kù)內(nèi)其它位置的飛灰在大量堆積后，會(huì)壓實(shí)嚴(yán)重，發(fā)生板結(jié)?；?guī)齑婊伊坎淮螅褰Y(jié)不嚴(yán)重時(shí)，可以利用鏟車(chē)處理飛灰，將飛灰推入廊道內(nèi)的輸送設(shè)備進(jìn)行輸運(yùn)。在這個(gè)過(guò)程中飛灰揚(yáng)塵嚴(yán)重，工作環(huán)境惡劣。飛灰如果堆積時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能得到及時(shí)處理，板結(jié)嚴(yán)重后，就需要進(jìn)行清庫(kù)。大型混凝土灰?guī)炜梢詥为?dú)隔離部分場(chǎng)地用于儲(chǔ)存爐底渣和石膏，防止重復(fù)投資，對(duì)于現(xiàn)有場(chǎng)地可充分利用。

3.1.4 10萬(wàn)噸大型事故混凝土灰?guī)鞂?shí)例

根據(jù)實(shí)地對(duì)盤(pán)錦恒遠(yuǎn)（集團(tuán)）實(shí)業(yè)有限公司（盤(pán)錦華潤(rùn)熱電粉煤灰外協(xié)單位）10萬(wàn)噸混凝土灰?guī)煺{(diào)研后發(fā)現(xiàn)，該廠10萬(wàn)噸混凝土灰?guī)扉L(zhǎng)200米，寬50米，高13米。灰?guī)烨皞?cè)開(kāi)有3個(gè)庫(kù)門(mén)，兩側(cè)墻有4個(gè)通風(fēng)口，房頂采用鋼板瓦密封，庫(kù)門(mén)左側(cè)有出料斗提機(jī)和裝車(chē)儲(chǔ)倉(cāng)，共計(jì)3套。庫(kù)左右側(cè)墻各開(kāi)有2個(gè)通風(fēng)口。進(jìn)灰管道從房蓋鋼瓦插入?；?guī)斐龌視r(shí)使用鏟車(chē)將灰?guī)靸?nèi)的存灰推至斗提機(jī)進(jìn)料口，通過(guò)斗提機(jī)提升至裝車(chē)儲(chǔ)灰罐，裝車(chē)?；炷粱?guī)鞂?shí)際是座沒(méi)有窗戶的大型普通庫(kù)房。

3.2 5萬(wàn)t鋼板大灰?guī)?/p>

3.2.1 大型鋼板庫(kù)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

5萬(wàn)噸鋼板灰?guī)煲话慵s為直徑45米，高35米?；?guī)靷?cè)面布置3個(gè)側(cè)方位卸灰口，之間夾角120度。下部設(shè)有氣化風(fēng)管路共計(jì)20根。兩臺(tái)灰?guī)旃灿?臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)作為氣化風(fēng)源?；?guī)焱馑⑺{(lán)色防腐漆，未加保溫設(shè)施?；?guī)煜虏吭O(shè)有22個(gè)分出灰口，最后匯集到總出灰母管。兩座灰?guī)扉g設(shè)有斗提機(jī)和裝車(chē)用儲(chǔ)灰倉(cāng)?？偝龌夜芡ㄟ^(guò)氣化風(fēng)將灰送至斗提機(jī)入口，斗提機(jī)提升灰至裝車(chē)散裝庫(kù)裝車(chē)。電廠來(lái)灰通過(guò)罐車(chē)將灰從灌頂入口打入鋼板庫(kù)內(nèi)。灰?guī)祉敳吭O(shè)有布袋除塵器1座，保證灰?guī)靸?nèi)外壓力平衡。

3.2.2 我院對(duì)大型鋼板庫(kù)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案如下

擬在沈東熱電用地紅線以西，鐵路用地以南建設(shè)兩座容積為5萬(wàn)m3的大型鋼板庫(kù)，可以滿足本工程2x350MW機(jī)組3個(gè)月左右的飛灰堆放需要。

該方案系統(tǒng)和廠內(nèi)灰?guī)旎鞠嗨?，主要由罐?chē)?yán)脡嚎s空氣將飛灰輸送至大型鋼板庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存。庫(kù)頂皆設(shè)有袋式除塵器，同時(shí)設(shè)有調(diào)節(jié)壓力平衡的壓力調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)庫(kù)內(nèi)保持微負(fù)壓。鋼板庫(kù)庫(kù)頂設(shè)置雷達(dá)料位計(jì)，以便測(cè)控庫(kù)內(nèi)料位情況。卸料、均化、出料選用羅茨風(fēng)機(jī)配合工作。

在廊道一側(cè)設(shè)有發(fā)射裝置，物料通過(guò)發(fā)射裝置進(jìn)入廊道內(nèi)的管道，進(jìn)而輸送至斗式提升機(jī)，并由提升機(jī)輸送至LIPP中轉(zhuǎn)倉(cāng)內(nèi)，從而完成出料。

每個(gè)鋼板庫(kù)設(shè)置一套外循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)鋼板庫(kù)長(zhǎng)期不出料，物料在鋼板庫(kù)內(nèi)存放時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，易產(chǎn)生物料底部及庫(kù)壁壓實(shí)現(xiàn)象，不利于物料輸送。外循環(huán)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，庫(kù)底部物料經(jīng)常規(guī)出料系統(tǒng)卸出后，由外循環(huán)管道再次輸送至庫(kù)內(nèi)頂部，實(shí)現(xiàn)底部物料循環(huán)至頂部，庫(kù)內(nèi)物料整體松動(dòng)的功能，能有效避免物料壓實(shí)，板結(jié)的現(xiàn)象。

3.2.3 大型鋼板庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）大型鋼板庫(kù)屬于大型薄壁容器，高徑比一般在1：1左右。庫(kù)體為圓柱形，庫(kù)頂為球缺形的圓形倉(cāng)庫(kù)。庫(kù)壁采用鋼板焊接而成。（2）利用氣力輸送的方式，將罐車(chē)內(nèi)的飛灰輸送至大型混凝土灰?guī)?。?）出料方式：該大型鋼板庫(kù)采用氣體流化和氣力管道相結(jié)合的方式，通過(guò)發(fā)送器和輸送涌管，將飛灰輸送到提升機(jī)入料口。通過(guò)提升設(shè)備將物料送入至中轉(zhuǎn)LIPP倉(cāng)內(nèi)。（4）鋼板庫(kù)內(nèi)的飛灰利用羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行氣化。

3.2.4 大型鋼板庫(kù)建筑結(jié)構(gòu)

整個(gè)儲(chǔ)灰渣鋼板庫(kù)區(qū)域長(zhǎng)約180m，寬約30m，占地面積約5400平米。

每座儲(chǔ)灰?guī)烊萘?×104m3，按照大容量的鋼板倉(cāng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，其直徑約45米，高度34米；可根據(jù)物料輸送要求向制造廠家定制，增大直徑，降低高度。

（1）儲(chǔ)灰?guī)觳捎孟虏夸摶炷粱A(chǔ)、上部為鋼板庫(kù)、屋頂為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)暫按天然地基考慮；地坑廊道采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（2）散裝庫(kù)采用下部鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，上部為鋼倉(cāng)，以加氣混凝土砌塊作填充墻，樓面采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓面，屋面采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面，倉(cāng)頂為花紋鋼板樓面。基礎(chǔ)暫按天然地基考慮。（3）風(fēng)機(jī)房采用砌體結(jié)構(gòu)，承重墻采用蒸壓粉煤灰磚，非承重墻采用250mm厚加氣混凝土砌塊，外墻掛50厚聚苯保溫板，內(nèi)墻采用200厚加氣混凝土砌塊，砂漿采用M5～M7.5；基礎(chǔ)采用淺基礎(chǔ)。（4）管道支架采用混凝土梁、柱結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用淺基礎(chǔ)。

由于結(jié)構(gòu)型式主要為鋼結(jié)構(gòu)，大直徑鋼板庫(kù)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工比較復(fù)雜。因此，要求施工單位具有較高的技術(shù)水平，除具有常規(guī)的磚混結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的施工能力外，還應(yīng)具有進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)施工的經(jīng)驗(yàn)以及制作安裝鋼板庫(kù)和網(wǎng)架的能力。

3.2.5 大型鋼板庫(kù)的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）大型鋼板庫(kù)的密封性好，飛灰不宜受潮。

（2）大型鋼板庫(kù)由于自身特點(diǎn)，鋼板需要定期刷漆維護(hù)，防止鋼板由于受潮發(fā)生腐蝕。

（3）進(jìn)料方式大型鋼板庫(kù)和大型混凝土灰?guī)煜嗤?，都是用壓縮空氣將汽車(chē)運(yùn)來(lái)的粉煤灰直接輸送入庫(kù)的入料方式。但是必須要保證沿鋼板庫(kù)圓周方向均勻進(jìn)料，防止因?yàn)殇摪鍘?kù)出料層的偏載導(dǎo)致的坍塌。

（4）因灰?guī)煨读蠒?huì)產(chǎn)生安息角，實(shí)際存量與設(shè)計(jì)容量有一定差距。物料堆積過(guò)高后，中下層物料容易發(fā)生掛壁壓實(shí)和板結(jié)，在一定時(shí)間內(nèi)需進(jìn)行清庫(kù)操作。

（5）為防止板結(jié)，每個(gè)鋼板庫(kù)設(shè)置一套外循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)鋼板庫(kù)長(zhǎng)期不出料，物料在鋼板庫(kù)內(nèi)存放時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，易產(chǎn)生物料底部及庫(kù)壁壓實(shí)現(xiàn)象，外循環(huán)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，庫(kù)底部物料經(jīng)常規(guī)出料系統(tǒng)卸出后，由外循環(huán)管道再次輸送至庫(kù)內(nèi)頂部，實(shí)現(xiàn)物料循環(huán)，避免板結(jié)的現(xiàn)象。

但是在飛灰大量堆積時(shí)，中下層物料難以氣化，會(huì)造成中下層物料板結(jié)掛壁，影響鋼板庫(kù)結(jié)構(gòu)型式，對(duì)安全運(yùn)行有影響，需要進(jìn)行清庫(kù)處理。

鋼板庫(kù)清庫(kù)方法：需要專(zhuān)業(yè)清庫(kù)工作人員從鋼板庫(kù)側(cè)壁開(kāi)孔，將鋼板庫(kù)板結(jié)的飛灰緩慢清除。

清庫(kù)倒出的飛灰如何存放是比較大的問(wèn)題。

進(jìn)行清庫(kù)處理時(shí)同樣需要聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)清庫(kù)人員定時(shí)進(jìn)行清庫(kù)處理。

（6）鋼板庫(kù)為鋼結(jié)構(gòu)，鋼板厚度各個(gè)位置不同，從重量計(jì)算，本體3000t，頂部網(wǎng)架價(jià)格260t，庫(kù)頂鋼板330t散裝庫(kù)73t。鋼板庫(kù)施工較為簡(jiǎn)單，施工周期比較短。

（7）鋼板庫(kù)只能儲(chǔ)存飛灰，爐底渣、石膏、石子煤無(wú)法在鋼板庫(kù)中儲(chǔ)存。

4 結(jié)論

綜上所述，大型混凝土灰?guī)旖Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但對(duì)周?chē)h(huán)境污染大，不能夠建在電廠內(nèi)部，5萬(wàn)噸鋼板灰?guī)煨枰疾炱渌耐?lèi)型灰?guī)焓欠翊嬖趦?nèi)部積灰板結(jié)問(wèn)題，已確定灰?guī)彀褰Y(jié)是通病還是個(gè)案。1萬(wàn)噸灰?guī)煸趫?chǎng)地允許的情況下可以選擇。其他容量的灰?guī)煨枰{(diào)查后才能給出意見(jiàn)。