火電廠大型灰場建設的重要問題探討

李石湘

(大唐華銀錫林浩特項目部，內蒙古錫林浩特 026000)

1 湘潭電廠灰場情況簡介

湘潭電廠一期工程灰場選擇在離廠區6.5 km的清水水庫庫區，筑有主壩和3個副壩，在灰庫中央建有排水豎井、排水斜槽，放灰從主壩開始。

灰場排水由1根臥管連通并引至出水匯集井，中間連接排水斜槽、排水豎井。在集水井處有泄洪排水口，供暴雨時排泄洪水用。正常灰場排水則引至回水泵房前池，通過回水泵抽回到廠內循環使用。主壩為滲透壩，其滲透水設計排出至泄洪溝，不能被回水泵打回廠內。灰壩及排水系統如圖1:

圖1 灰壩及排水系統

初期灰漿從壩頂流入灰場，灰漿從主灰壩附近區域依次向外沉積，澄清水從排水豎井笛形溢流孔排出。當灰位高度逐步上升，排水豎井上的笛形溢流孔依次被堵塞，清水從更高的溢流孔流出。如此反復，直到灰位到達排水豎井頂部，最終封閉排水豎井。排水豎井封閉后，灰水向后流動，澄清水從排水斜槽排出。當灰位不斷長高時，會堵塞排水槽的窄縫隙，因而自動使清水從上部的縫隙中排出，直至灰場放滿。

但實際運行中，上述設計功能不能完全實現。文中闡述該灰場在設計、施工、驗收和運行中存在的問題。

2 設計中的問題及解決辦法

2.1 排水豎井部件

2.2.1 排水豎井笛形孔

笛形孔的作用是排出清水，當灰位到達相應笛形孔位置時，則應堵塞該孔，讓清水升至上層笛形孔排出。在實際運行中，笛形孔難以按設想堵塞嚴實，湘潭電廠灰場在運行中由于該原因就多次發生漏灰現象。調查得知，設計圖上該孔和蓋板是用水泥澆灌的，形狀極不規則，難以堵塞嚴實，雖然圖紙要求堵塞時包水工布，但仍不能保證沒有縫隙，只要有絲毫縫隙，灰位漲上來后，灰就會從封閉的笛形孔漏出，進入回水泵、回水管，嚴重時將整個回水系統癱瘓。

而笛形孔一旦漏灰，由于漏灰點在水下深處，只能由潛水員處理，堵塞漏灰點就相當困難。

因此，設計時必須強調笛形孔的施工精度。如果混凝土不能保證精度，則應采用金屬預制件制造，圖2為笛形孔結構改進圖。

2.2.2 排水豎井封堵口

原設計結構如圖3。按原設計構想，當水位到達豎井頂部時，灰庫已成了1個湖泊，為最后封閉豎井，需用1個較大的船舶，從岸邊吊運6塊大混凝土構件至豎井，再用起重設施將混凝土構件一一吊進豎井底部，完成封閉。由于混凝土構件重達幾百公斤，豎井封堵處水深超過10 m，封堵工作極其困難，且不安全。

圖2 笛形孔結構改進圖

圖3 排水豎井設計圖

電廠施工時，采用鋼板取代混凝土構件。按封堵孔尺寸，由3塊15 mm厚鋼板拼成1個圓形的蓋板，每塊重量均超過100 kg，分別用電動葫蘆吊進豎井，蓋2層鋼板后，再以草包等物堵塞縫隙，然后再蓋上1層泥土，才完成封堵工作。因此，施工非常繁瑣。

排水豎井改進如圖4，將豎井底部的圓形排水孔改為長方形孔，以長方形混凝土作為蓋板，在施工時該蓋板就放在豎井中，在所有結構施工完成后，用鐵鏈將蓋板的一頭吊起，固定于豎井頂部。在需要封閉豎井時，用一小葫蘆即可將蓋板吊起放下。如有不嚴密處，再以草包和泥土處理，這樣就可保證豎井封堵嚴密。

圖4 排水豎井改進圖

2.2 壩下滲透水的排放

原設計是主壩滲透水直接排向排水溝，實際運行情況是滲透水水量大，持續時間長，投產1年多后還不斷流出。由于滲透水pH＞12，水流入排水溝后，溝內生物大量死亡，對生態破壞嚴重，因此設計中應考慮壩下滲透水的回收工作。

2.3 灰場回水泵容量的選擇

灰場回水泵的任務是將正常情況下的灰場排水送回廠內循環利用，但投產后灰場排水不能全部送回。經查實，在設計時，由于考慮澄清水的損失，回水泵容量選取偏小，事實上澄清水不但未損失，反而有大量的灰場內滲透水進入了回收前池。為此，將回水泵容量從280 t/h增容至500 t/h。擴容改造后，回水能力的問題得到解決，灰場排水得以全部回收利用。

2.4 回水管道的結垢

灰水管道在設計之初是考慮了防止結垢問題的，在出灰漿泵后的一段長約2 km的送灰管道內壁采用了襯塑管道，從運行情況看，其阻垢效果明顯。但回水管道上出現的問題較為嚴重，由于回水的pH＞12，回水管道結垢速度非常快，從割管檢查的情況看，運行1年左右時間，垢層達到15 mm，依此速度，3年內回水管將基本失去流通能力，同時回水泵葉輪上也發現嚴重的結垢現象。

為解決該問題，運行中采用高頻電磁裝置對回水進行處理，通過試驗并經割管檢查驗證，此方法對降低結垢速度，疏松結垢組織，有較好的效果。

2.5 排水槽

2.5.1 漏灰問題

排水槽設計上是希望清水從2塊水泥板的縫中流出而灰漿留下，但運行中即使縫隙很小，灰漿仍然會流出，導致跑灰。因此，現場往往用水工布蓋住排水槽的接近灰漿的部份，使灰留下，清水從布以上未蓋住的地方溢流出。

這一辦法雖然能有效地解決漏灰問題，但不便于控制灰場水位，往往要反反復復在水下作業將水工布蓋上揭去才能控制好水位，難以有效操作。

2.5.2 水位控制的建議

為方便地控制水位，建議在設計上做一些更改，如圖5所示，增設水位控制閥芯，在正常情況下溢流水通過斜槽排水段流經水位控制閥芯，當需要控制水位時，通過收緊 (放松)鐵鏈改變水位控制閥芯的位置，即可控制灰場的總排水量，從而達到控制灰場水位的目的。

圖5 水位控制示意圖

2.5.3 排水斜槽位置

一般情況下，灰場的尾部交通條件有限，排水斜槽的布置要注意到將來運行后的方便，該電廠清水灰場的排水斜槽設計時未考慮到這一點，設置在交通最困難的位置，給后來的運行維護帶來許多麻煩。

2.5.4 蓋板的設計

排水斜槽的蓋板太笨重，沒有設計單塊吊點，使得需要抬起蓋板時無著力點，在設計時宜改為較輕的混凝土塊，并加大排水間隙，增加提吊附件。

3 施工驗收注意的問題

3.1 施工后的清理及驗收工作

灰場投入使用后，幾乎沒有機會停止使用以進行檢查和處理問題。施工后的驗收檢查一定要認真徹底，庫底的雜物會給后來的正常運行帶來極大的麻煩，如阻礙豎井的封閉、堵塞管道，而這些問題又難以處理，驗收時一定要嚴格把關。

3.2 預留排水井的檢修排水口

排水井是指泄洪出口處的連接井，該井還是至回水泵進口管道的接口處，實踐證明，該井的底部應留有1個放水口，為系統的檢修工作帶來方便，如圖6。

4 灰場的運行管理

圖6 排水井排水系統的改進圖

(1)灰場運行管理的關鍵是控制住水位，這樣干灰灘長度可保證在有效范圍，可避免二次揚塵，灰場也可按計劃均勻地放灰。否則會給灰場管理帶來一系列的問題。

(2)由于灰場溢水pH值高，防止外排是重點工作。加強灰場回水泵運行管理，勤于維護，避免外排。尤其注意回水中是否有灰漿，如果灰漿長時間漏入回水管，將堵塞回水管道，造成灰場溢水。

(3)為了調節放灰的位置，灰庫水位將降得較低，這時可能會產生二次揚塵。因此需對裸露出來的干灰灘作相應的處理。按經驗可采用一種農用噴霧劑進行處理，因這種液體經噴射出來覆蓋在種子上后，結成一層塑膠狀物質，能透水，無污染，十分適合于灰場防揚塵使用。

5 結束語

大型火電廠必須建設可貯煤灰20年以上的灰場。丘陵地區的火電廠多數選擇在山谷筑壩，建設類似水庫的灰場。由于灰場建設相對比主廠區的發電工程簡單，其重視程度不及主廠區，往往對后來的灰場運行帶來諸多問題，影響灰場的正常運轉，乃至影響電廠的正常排灰。為保證灰場的有效運轉，應充分總結火電廠大型灰場建設中的經驗教訓，從源頭抓起，從設計、施工、驗收、運行管理、環境保護等方面加強管理，灰場才能運轉流暢，以保證安全穩定發電。