淺談火力發電廠山谷型干貯灰場排水設計

摘 要：在我國，發電廠大部分以煤炭發電為主，俗稱火力發電廠，近年來，隨著火力發電廠規模的不斷擴大，與其緊密相關的干貯灰場也越來越重要。文章就火力發電廠的干貯灰場需排放雨水，介紹了火力發電廠山谷型干貯灰場的設計要點、排水設計思路、排水系統在運行時需要注意的事項等，供其參考借鑒。

關鍵詞：火力發電廠；干貯灰場；排水；設計

1 前言

在我國，火力發電廠以燃燒煤炭為能量來源，粉煤灰是火力發電廠的重要因素，因此，粉煤灰貯存好壞關系到發電廠的利用效率與其經濟效益，20世紀80年代，我國開始廣泛吸收國外學者對干除灰塵的研究，了解到采用擋灰壩體形成灰渣，水力除塵采取調濕灰碾壓的方式進行筑壩來形成干貯灰場，兩者在運行、設計、施工等方面有很大差異。終于，隨著干除灰這一技術的成功研制，改變了傳統的水力除塵，提高了粉煤灰的利用率，為火力發電開辟了一個全新的天地。

2 干貯灰場相關概念

灰場是選擇有利地形筑壩攔截谷口或圍地形成的具有一定容積，用以貯存電廠排放灰渣、石膏的專用場地。灰場內通常設有灰壩、排水（洪）系統、灰水處理站、值班室和粉煤灰排放系統等建、構筑物。灰場按其地形地勢可分為山谷形灰場、傍山形灰場、平地形灰場及海、河、湖邊灘涂灰場。

擋灰壩體（灰壩）是擋粉煤灰和水的灰場外圍構筑物，常泛指灰場初期壩和分期加高壩的總體。根據是否具備透水的功能總的可分為不透水壩和透水壩；根據筑壩材料可分為均質土壩、透水堆石壩、砌石壩、凝土壩幾種。

3 干貯灰場的設計

干貯灰場包括灰場運行管理系統、灰場調洪排水系統、灰場擋灰壩體體系等幾個部分。下面就山谷型干貯灰場進行簡單的介紹：山谷型干貯灰場并不是指在山谷中設置構筑物，而是一般隨著阻擋粉煤灰的大壩，根據火力發電廠的裝機方案與除灰方案等確定分期使用方案，下面主要就灰場調洪排水系統進行分析。

山谷型灰場的防洪特點：山谷灰場顧名思義指建立于山谷中，灰場內的排水項目有兩項：一是正常運行產生的水分，另外一項就是汛期形成的洪水。

干貯灰場在灰場調洪排水運行中有著非常重要的作用，該系統主要有截洪溝、排水豎井、排水管、排水隧洞、效能系統等構筑物。截洪溝就是一條在下雨時截留從坡頭流下的雨水，將夾雜泥沙的水引往別處的引水渠。其主要作用就是在下雨較多的汛期或洪水形成時，避免擋灰壩體受到浸泡、壓力、滲透等影響，將那些通過擋灰壩體滲透出去的，從而進入灰場流域面積里的匯水排出去，這些嚴重影響著擋灰壩體的穩定性。

3.1 干貯灰場的整體設計

在灰場運行初期修建初期堆石棱體，并在灰場運行之前修建石膏隔離堤、場外截洪溝和場內排水系統（石膏隔離堤位于灰場尾部）。場內排水系統設計為在灰場運行初期時灰渣場內積水通過灰渣場內排水豎井排向場外；石膏場內積水通過石膏場內排水豎井排向場外。場外排水系統設計為在灰場頂面最終堆灰標高以上沿設置截洪溝。在灰場投入運行后利用干灰場作業機具合理布灰、碾壓，以初期堆石棱體為坡腳，形成邊坡約1：4的干灰場灰渣永久壩坡并分期逐級加高至灰場最終堆灰標高；灰渣和石膏分開堆入，在運行時在石膏隔離堤處用灰渣碾壓放坡成壩，保證隔離堤處灰渣和石膏同步上升堆放。對于山谷型干貯灰場，在必要時需要建立起專門的建筑物，如防洪、泄洪來排出干貯灰場的匯水。阻水區的排水系統建筑物設計時應該使壩頂面與灰面之間形成1-2米的高度差，通過排水口調節其水位，在壩前每級大壩加長子管排放灰漿，直至確保灰面與壩頂面的高度足夠保證擋灰壩體安全，防止在洪水形成時沖塌壩體，危機灰場安全。值得注意的是當灰場周圍山丘匯水面積小，可考慮不設截洪溝。

3.2 干貯灰場的排水系統設計

灰場在運行過程中，擋灰壩體需要同時攔截阻水區與貯灰場內的雨水。灰場排洪水系統設場外和場內兩套系統。

場內排水系統指積水通過排水豎井排出。為保證灰場排水通暢，使庫內積水能及時排走，保證灰場安全運行。灰場設場內排水系統：場內排水采用排水豎井和臥管排水方式，排水系統排水能力按重現期為10年的洪水頻率設計，按重現期為50年的洪水頻率進行校核。臥管下穿初期棱體經消力池將庫內洪水排向下游。為降低灰渣永久壩坡前灰體中的地下水位，提高灰渣壩坡穩定的安全性，在初期堤前沿溝谷設置排水盲溝接入初期堤里的排水褥墊，在灰場運行初期，初期堤前的臨時積水，通過排水盲溝引至改造的堆石壩體下的排水褥墊，然后流入場外溝道內。設計考慮在排水豎井排水孔周圍設反濾層，堆石壩體的上游面和排水盲溝均設400g/m2土工布過濾層，因此灰場排出的水為澄清水，滿足環保要求。

場外排水系統是指截洪溝。根據灰場地形和灰場最終堆灰標高，利用干灰場作業機調制25%-30%的灰渣，在灰場四周設截洪溝，分期加高擋灰壩體。截洪溝斷面過流能力按重現期為10年的洪水頻率設計，按重現期為50年的洪水頻率進行校核。分段設計、分段布置。洪水經跌水消能后再排向灰場外。

3.3 貯灰場噴淋排水系統建構筑物及設備

為實現設計意圖及方便灰場運行管理，灰場設置了灰場噴灑水系統，灰場運行管理站，配置了相應的布灰、噴水、碾壓機具以及通訊設施。

灰場噴灑水系統。在灰場合適位置布置灑水干管，并在干管上每隔一定距離設一個可拆卸短管，裝上閥門、留出接口，以便直接接管噴灑和灑水車接管噴灑防塵。運行作業時應注意噴灑均勻，嚴禁集中沖刷，具體灰場噴灑方法與強度根據現場作業后，摸索確定，必要時可進行試驗確定。

4 干貯灰場排水系統管理的注意事項

干貯灰場排水是“三分設計，七分管理，重在管理”，根據各電廠貯灰場的條件和粉煤灰的物理力學特性不同，設計提供灰場運行總說明及相關圖紙，結合灰場實際運行情況，進行必要的試驗研究，制訂合理的灰場排水管理細則。根據本電廠的實際情況，我們提出以下幾點建議：

（1）由于干貯灰場成功與否很大程度取決于電廠的運行管理，所以建議電廠成立一個專門的干貯灰運行分場，以便對運灰、堆灰、碾壓、筑壩、灑水、護坡、雨水排水等實行一體化管理。（2）灰場的排水必須及時填繪排水系統圖。排水系統圖要反映出各水平，各區域的涌水源、涌水量、流水線路，排水設備和排水能力，排水管路以及水閘門等，以便用于改善疏、排水系統和防止淹沒并指導排水、堵水。（3）按設計要求配備干貯灰運行管理機具設備，配有必要的排水輔助機具。（4）為減少電廠運行成本，提高效益，建議電廠探索將灰場部分的運行管理承包給一個有經驗和熟悉電力行業灰壩設計、施工、對排水系統熟悉的企業，由該企業全面管理運行灰場，并對電廠負責，設備由電廠配備齊全。（5）對消力池、截洪溝、排水溝等進行定期巡視，發現淤堵，應及時清除，保證灰場排水系統的暢通，應每年至少清理兩次，在雨季前必須清理一次。

5 結束語

在山谷型干貯灰場的設計當中，排水系統是相當重要，關系灰壩的安全、下游及周邊環境的影響，工程造價也相對高；因此，排水系統的設計應盡量采用投資相對較少、運行起來較為容易、操作起來安全的方案進行設計，確保干貯灰場的安全運行。

參考文獻

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