事故灰場替代方案的探討

胡佳琪

摘 要：火電廠粉煤灰處理一般采用綜合利用和灰場碾壓存放的方式，近些年來隨著環保要求越發嚴格，征地費用越發高昂，大型鋼板庫以及大型事故混凝土灰庫等方案成為替代事故灰場的主流做法。本文簡單介紹了遼寧大唐沈撫連接帶熱電廠事故灰場替代方案的比選。

關鍵詞：大型鋼板庫；大型事故混凝土灰庫；粉煤灰存儲

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

1 概述

長期以來，火電廠粉煤灰處理的方式一般采用綜合利用和灰場碾壓存放的方式，灰場碾壓存放粉煤灰存在著環境污染大，占土地面積大，不便于粉煤灰回收利用的缺點，隨著近年來對電廠粉煤灰排放、運輸和存儲的環保要求越來越高，采用占地面積小，環境污染少，回收利用方便的大型鋼板庫以及大型事故混凝土灰庫來存儲粉煤灰就具有了明顯的社會效益和環保效益。

2 工程概況

2.1 工程背景

為降低沈東熱電項目工程造價，改善當地環境質量，根據規劃及政策調整，將原規劃占地約5.6×104㎡，有效容積約31.0×104m3的于勝屯事故灰場取消。事故灰場取消后為解決事故貯灰問題，遼寧大唐國際沈東熱電有限責任公司在距離沈東廠址約1000米處重新選址，擬建設大型貯灰庫。我院與業主根據國內各類型事故灰庫的使用情況，對大型鋼板庫以及大型混凝土灰庫進行了比選，并最終確定了大型鋼板庫儲灰，臨時封閉堆放場地儲渣的方案。

2.2 灰渣量資料

鍋爐燃燒相應煤種時，2×350MW機組灰渣量：

備注：年計算灰渣量按5505小時計算。

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%來計算。

3 各型鋼板大灰庫方案對比

3.1 大型混凝土灰庫

3.1.1 大型混凝土灰庫系統、結構特點

大型混凝土灰庫可以充分利用現有面積，對場地情況要求較低，可以根據具體情況建成不規則形狀。利用氣力輸送的方式，將罐車內的飛灰輸送至大型混凝土灰庫。出料方式：大型混凝土灰庫中的飛灰利用機械輸送的方式，將飛灰輸送至散裝庫內。鏈式刮板輸送機和斗式提升機布置在廊道內，廊道結構和運煤廊道比較類似。廊道內的飛灰利用壓縮空氣氣化。

3.1.2 我院對大型混凝土灰庫進行了初步設計，設計方案如下

本工程建設儲量為10×104m3的大型事故混凝土灰庫，該灰庫可以貯存本期2×350MW機組灰約2個半月。灰庫呈不規則多邊形，其中長度為180m，寬度為15m～35m，占地面積約6500平米。灰庫上部為鋼筋混凝土框架結構，高約17.5m，側壁為鋼筋混凝土墻；地坑廊道采用鋼筋混凝土結構；墻下為鋼筋混凝土條形基礎，埋深為2.5m，地基處理為PHC樁；框架柱下為獨立基礎，地基處理為天然地基，局部換填。

為方便灰庫運行，在灰庫東側設300m2辦公樓一座，辦公樓為鋼筋混凝土框架結構，加氣混凝土砌塊作填充墻，樓面采用鋼筋混凝土現澆樓面，屋面采用鋼筋混凝土現澆屋面。獨立基礎，天然地基。

3.1.3 大型混凝土灰庫的優缺點

由于混凝土結構自身的特點，密封性一般，飛灰容易受潮板結。大型混凝土灰庫本體基本不需要進行維護，但是灰庫廊道內的設備（包括埋刮板輸送機和斗式提升機）的維護比較困難。用壓縮空氣將罐車內的飛灰輸送至大型混凝土灰庫，混凝土庫頂卸料口保證彼此間距相隔較長，對于進料要求較低。大型混凝土灰庫不能按實際容積儲存，實際飛灰存儲量與設計容量有較大差距，大量堆存后會發生壓實和板結，在發生出料困難的情況下，需及時進行清庫操作。大型混凝土灰庫廊道內飛灰通過壓縮空氣進行氣化，能夠保證廊道內飛灰順利輸送，但庫內其它位置的飛灰在大量堆積后，會壓實嚴重，發生板結。灰庫存灰量不大，板結不嚴重時，可以利用鏟車處理飛灰，將飛灰推入廊道內的輸送設備進行輸運。在這個過程中飛灰揚塵嚴重，工作環境惡劣。飛灰如果堆積時間過長，不能得到及時處理，板結嚴重后，就需要進行清庫。大型混凝土灰庫可以單獨隔離部分場地用于儲存爐底渣和石膏，防止重復投資，對于現有場地可充分利用。

3.1.4 10萬噸大型事故混凝土灰庫實例

根據實地對盤錦恒遠（集團）實業有限公司（盤錦華潤熱電粉煤灰外協單位）10萬噸混凝土灰庫調研后發現，該廠10萬噸混凝土灰庫長200米，寬50米，高13米。灰庫前側開有3個庫門，兩側墻有4個通風口，房頂采用鋼板瓦密封，庫門左側有出料斗提機和裝車儲倉，共計3套。庫左右側墻各開有2個通風口。進灰管道從房蓋鋼瓦插入。灰庫出灰時使用鏟車將灰庫內的存灰推至斗提機進料口，通過斗提機提升至裝車儲灰罐，裝車。混凝土灰庫實際是座沒有窗戶的大型普通庫房。

3.2 5萬t鋼板大灰庫

3.2.1 大型鋼板庫系統、結構特點

5萬噸鋼板灰庫一般約為直徑45米，高35米。灰庫側面布置3個側方位卸灰口，之間夾角120度。下部設有氣化風管路共計20根。兩臺灰庫共用3臺羅茨風機作為氣化風源。灰庫外刷藍色防腐漆，未加保溫設施。灰庫下部設有22個分出灰口，最后匯集到總出灰母管。兩座灰庫間設有斗提機和裝車用儲灰倉。總出灰管通過氣化風將灰送至斗提機入口，斗提機提升灰至裝車散裝庫裝車。電廠來灰通過罐車將灰從灌頂入口打入鋼板庫內。灰庫頂部設有布袋除塵器1座，保證灰庫內外壓力平衡。

3.2.2 我院對大型鋼板庫進行了初步設計，設計方案如下

擬在沈東熱電用地紅線以西，鐵路用地以南建設兩座容積為5萬m3的大型鋼板庫，可以滿足本工程2x350MW機組3個月左右的飛灰堆放需要。

該方案系統和廠內灰庫基本相似，主要由罐車利用壓縮空氣將飛灰輸送至大型鋼板庫內儲存。庫頂皆設有袋式除塵器，同時設有調節壓力平衡的壓力調節閥，調節庫內保持微負壓。鋼板庫庫頂設置雷達料位計，以便測控庫內料位情況。卸料、均化、出料選用羅茨風機配合工作。

在廊道一側設有發射裝置，物料通過發射裝置進入廊道內的管道，進而輸送至斗式提升機，并由提升機輸送至LIPP中轉倉內，從而完成出料。

每個鋼板庫設置一套外循環系統。當鋼板庫長期不出料，物料在鋼板庫內存放時間較長時，易產生物料底部及庫壁壓實現象，不利于物料輸送。外循環系統啟動時，庫底部物料經常規出料系統卸出后，由外循環管道再次輸送至庫內頂部，實現底部物料循環至頂部，庫內物料整體松動的功能，能有效避免物料壓實，板結的現象。

3.2.3 大型鋼板庫系統結構

（1）大型鋼板庫屬于大型薄壁容器，高徑比一般在1：1左右。庫體為圓柱形，庫頂為球缺形的圓形倉庫。庫壁采用鋼板焊接而成。（2）利用氣力輸送的方式，將罐車內的飛灰輸送至大型混凝土灰庫。（3）出料方式：該大型鋼板庫采用氣體流化和氣力管道相結合的方式，通過發送器和輸送涌管，將飛灰輸送到提升機入料口。通過提升設備將物料送入至中轉LIPP倉內。（4）鋼板庫內的飛灰利用羅茨風機進行氣化。

3.2.4 大型鋼板庫建筑結構

整個儲灰渣鋼板庫區域長約180m，寬約30m，占地面積約5400平米。

每座儲灰庫容量5×104m3，按照大容量的鋼板倉標準設計，其直徑約45米，高度34米；可根據物料輸送要求向制造廠家定制，增大直徑，降低高度。

（1）儲灰庫采用下部鋼混凝土基礎、上部為鋼板庫、屋頂為網架結構，基礎暫按天然地基考慮；地坑廊道采用鋼筋混凝土結構。（2）散裝庫采用下部鋼筋混凝土框架結構，上部為鋼倉，以加氣混凝土砌塊作填充墻，樓面采用鋼筋混凝土現澆樓面，屋面采用鋼筋混凝土現澆屋面，倉頂為花紋鋼板樓面。基礎暫按天然地基考慮。（3）風機房采用砌體結構，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，內墻采用200厚加氣混凝土砌塊，砂漿采用M5～M7.5；基礎采用淺基礎。（4）管道支架采用混凝土梁、柱結構，基礎采用淺基礎。

由于結構型式主要為鋼結構，大直徑鋼板庫和網架結構施工比較復雜。因此，要求施工單位具有較高的技術水平，除具有常規的磚混結構、現澆鋼筋混凝土框架結構的施工能力外，還應具有進行設備基礎施工的經驗以及制作安裝鋼板庫和網架的能力。

3.2.5 大型鋼板庫的優缺點

（1）大型鋼板庫的密封性好，飛灰不宜受潮。

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

（3）進料方式大型鋼板庫和大型混凝土灰庫相同，都是用壓縮空氣將汽車運來的粉煤灰直接輸送入庫的入料方式。但是必須要保證沿鋼板庫圓周方向均勻進料，防止因為鋼板庫出料層的偏載導致的坍塌。

（4）因灰庫卸料會產生安息角，實際存量與設計容量有一定差距。物料堆積過高后，中下層物料容易發生掛壁壓實和板結，在一定時間內需進行清庫操作。

（5）為防止板結，每個鋼板庫設置一套外循環系統。當鋼板庫長期不出料，物料在鋼板庫內存放時間較長時，易產生物料底部及庫壁壓實現象，外循環系統啟動時，庫底部物料經常規出料系統卸出后，由外循環管道再次輸送至庫內頂部，實現物料循環，避免板結的現象。

但是在飛灰大量堆積時，中下層物料難以氣化，會造成中下層物料板結掛壁，影響鋼板庫結構型式，對安全運行有影響，需要進行清庫處理。

鋼板庫清庫方法：需要專業清庫工作人員從鋼板庫側壁開孔，將鋼板庫板結的飛灰緩慢清除。

清庫倒出的飛灰如何存放是比較大的問題。

進行清庫處理時同樣需要聘請專業清庫人員定時進行清庫處理。

（6）鋼板庫為鋼結構，鋼板厚度各個位置不同，從重量計算，本體3000t，頂部網架價格260t，庫頂鋼板330t散裝庫73t。鋼板庫施工較為簡單，施工周期比較短。

（7）鋼板庫只能儲存飛灰，爐底渣、石膏、石子煤無法在鋼板庫中儲存。

4 結論

綜上所述，大型混凝土灰庫結構簡單，但對周圍環境污染大，不能夠建在電廠內部，5萬噸鋼板灰庫需要考察其他的同類型灰庫是否存在內部積灰板結問題，已確定灰庫板結是通病還是個案。1萬噸灰庫在場地允許的情況下可以選擇。其他容量的灰庫需要調查后才能給出意見。